Nell’approfondimento dei metodi di protezione per apparecchiature destinate all’uso in zone a rischio di formazione di atmosfera esplosiva, ci si imbatte in tecniche già utilizzate in ambito industriale e che, adeguatamente potenziate, garantiscono la sicurezza anche in queste situazioni. 

 Tra i metodi che usano il concetto della segregazione [1], ovvero la separazione tra le fonti di innesco e l’atmosfera esplosiva, ritroviamo la protezione mediante incapsulamento Ex-m. Dispositivi industriali come apparecchi elettronici su PCB, semiconduttori o solenoidi utilizzano la protezione data da un incapsulamento in un composto per protezione da umidità, agenti esterni ed inquinamento. Sfruttando questo concetto il metodo di protezione Ex-m garantisce la non penetrazione dell’atmosfera esterna, potenzialmente esplosiva, nei volumi contenenti elementi scintillanti [2]. 

 La norma di riferimento attuale è la IEC 60079-18,uscita nella sua quinta edizione nel 2025 e recepita in Europa come EN IEC60079-18. In origine questa norma apparteneva alla cosiddetta serie 50000 pubblicatadal CENELEC nella quale si trovano le norme relative a dispositivi al mondo Exora confluite nella serie 60079 della IEC. Nello specifico le norma EN 50028pubblicata da parte del CENELEC nel 1987

I componenti protetti con modo di protezione Ex-m fisicamente vengono separati dall’atmosfera tramite l’incapsulamento in un composto. Negli impieghi più moderni, come incapsulante vengono utilizzate resine epossidiche o siliconiche; più di rado, in alternativa a queste si usano materiali termoindurenti, termoplastici o elastomerici.

Figura1: il concetto di segregazione  

Anche questo metodo di protezione integra al suo interno i livelli di protezione o EPL, in particolare sono presenti 3 livelli di protezione esemplificati nella tabella 1. Qui si nota che il modo di protezione Ex-m può essere usato anche per la presenza di polveri combustibili potenzialmente esplosive oltre che per i gas, infatti la IEC 60079-18 integra quello che in precedenza era riportato nella IEC 61241-18 [3] ora ritirata.

Tabella 1: corrispondenza tra modo di protezione/EPL e Zona di installazione [4]

Tra le differenze più significative tra un’apparecchiatura incapsulata a standard industriale e un’apparecchiatura in conformità alla EN/IEC 60079-18 vi è la gestione del guasto e le sue ripercussioni in termini di protezione e temperature di superficie. 

Maggiore è il livello di protezione richiesta, maggiore deve essere la robustezza al guasto del dispositivo. Con EPL Ga o Da, la sicurezza dev’essere garantita a fronte di due guasti, per l EPL Gb o Db a fronte di un guasto e, infine, per EPL Gc o Dc nel funzionamento normale. Per garantire questo aspetto il costruttore deve eseguire l’analisi del guasto (fault analisys) per il circuito destinato all’incapsulamento.

Altre peculiarità coinvolgono aspetti legati alla meccanica dell’incapsulamento, con specifiche riguardanti la custodia, la descrizione del processo e il materiale utilizzato.

Il modo di protezione Ex-m è molto usato in dispositivi semplici come gli avvolgimenti dei trasformatori e i solenoidi delle elettrovalvole. In tempi più recenti ha trovato utilizzo sempre maggiore nei dispositivi elettronici destinati all’uso in campo nella Zona 1 e 2. Apparecchi come elettroniche di rete, dispositivi FIELDBUS ed apparecchiature associate usano un mix di modi di protezione, in primis Ex-e, Ex-i ed Ex-m per ottenere un EPL Gb.

Una nuova linea di prodotti che usa il modo di protezione Ex-mb nei componenti interni è rappresentata dai dispositivi di illuminazione a LED a sicurezza aumentata Ex-eb, driver e moduli LED stessi possono, infatti, essere protetti tramite resinatura.

Figura 2 – Esempio di alimentatore incapsulato (elemento centrale di colore nero) all’interno di un’apparecchiatura illuminante a sicurezza aumentata di vecchia generazione che usava svariati modi di protezione

Figura 3 - Apparecchiatura illuminante a LED di nuova generazione serie Flowex con metodo di protezione composto ed elementi incapsulati come, ad esempio, il driver

Derivato da un sistema di protezione già ampiamente usato nell’ambito industriale, il modo di protezione Ex-m ha trovato vaste applicazioni nel modo dei dispositivi idonei all’uso in atmosfere esplosive, trovando nuove applicazioni nei modi di protezione composti e nel vasto utilizzo dell’elettronica industriale. 

Norme di riferimento e bibliografia

[1]per approfondire si veda l’articolo https://www.cortemgroup.com/it/news/i-modi-di-protezione-antideflagranti-concetti-di-base

[2]con il termine “scintillante” si indica un dispositivo che può generare inneschi, ad esempio la fase di apertura di un contatto di un interruttore

[3]Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust - Part 18: Protection by encapsulation 'mD'

[4]Il modo di protezione permette anche l’applicazione per dispositivi del Gruppo I ovvero idonei all’uso in miniera, in quest’articolo parliamo di apparecchi di Gruppo II (gas) e III (polveri)