Nell’articolo di maggio abbiamo approfondito il modo di protezione Ex-m e visto come questa tipologia di protezione già in uso in ambito industriale si sia adattata all’uso in zone a rischio di formazione di atmosfera esplosiva. 

Il metodo dell’incapsulamento viene spesso accostato, a torto o a ragione, con un altro metodo di protezione per certi aspetti simile: il modo di protezione Ex-q (riempimento pulverulento – powder filling [1]). 

La norma di riferimento attuale è la IEC 60079-5, uscita nella sua quarta edizione nel 2015 e più di recente integrata da un emendamento nel 2022. In Italia recepita come CEI EN 60079-5, classificazione CEI 31-84.

I componenti protetti con modo di protezione Ex-q sono alloggiati in quello che la norma definisce come contenitore o container in inglese [2] dove viene versata all’interno della polvere finalizzata a eliminare i volumi liberi interni all’apparecchiatura. 

Sul pelo libero della polvere è posto un coperchio o in certi casi un sigillante (componenti permanentemente sigillati) che mantiene il tutto compatto.

Figura1: la protezione mediante powder filling – riempimento polverulento

La protezione dall’esplosione non avviene limitando la penetrazione dell’atmosfera esplosiva nel dispositivo. Si sfrutta la proprietà della polvere che limita i volumi di atmosfera esplosiva a contatto dei dispositivi elettrici scintillanti e allo stesso tempo schiaccia ed inibisce i percorsi dell’eventuale fiamma [3].

La polvere di riempimento è costituita da quarzo o da sfere di vetro, di cui la norma pone richieste stringenti sulla granulometria.

Il metodo di protezione Ex-q ha un livello di protezione pari all’ EPL Gb per i gruppi di gas IIA IIB e IIC; non è un modo di protezione sviluppato per le polveri e dunque non esiste un EPL dedicato al rischio di formazione di atmosfera esplosiva dovuto alle polveri combustibili (DUST). È invece riconosciuto il suo utilizzo in ambito miniera con EPL Mb.

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

Anche per questo modo di protezione, come per l’incapsulamento Ex-mb, attenzione va posta all’eventuale guasto di un componente e alle sue conseguenze per la tenuta del contenitore e per la massima temperatura superficiale. Da questa analisi possono essere esclusi molti componenti a patto che vengano sovradimensionati rispetto ai loro parametri nominali. 

Altre richieste della IEC/EN 60079-5 riguardano la robustezza meccanica del container, sottoposto ad eventuale routine test e a severe limitazioni delle caratteristiche elettriche, limitate a 16A, 1000V e 1000W. Sussistono altre limitazioni, come il grado di IP [4] del contenitore o i 20J di capacità complessiva dei condensatori contenuti nel dispositivo elettrico.

Il modo di protezione Ex-q è usato nei componenti per apparecchiature illuminanti, i driver elettronici o anche componenti discreti come i condensatori nelle “vecchie” lampade a scarica. 

Alcuni produttori continuano ad utilizzarlo anche nei driver per lampade a LED di più moderna concezione o nei moduli di emergenza.

Altre applicazioni sono le schede di controllo I/O di sistemi che utilizzano svariati modi di protezione (Ex-eb, Ex q, Ex ia .. ) nel medesimo apparecchio. Anche alimentatori installabili in Zona 1 per dispositivi a sicurezza intrinseca possono essere realizzati integrando, tra gli altri modi di protezione, il riempimento polverulento Ex-q.

Per la tipologia di realizzazione questo metodo non può proteggere apparecchiature con parti in interne in movimento.

Il modo di protezione Ex-q, detto riempimento polverulento è ancora utilizzato in componenti ed apparecchiature idonee all’uso in atmosfere potenzialmente esplosive, anche se ormai trova sempre meno spazio visto il grande utilizzo dell’incapsulamento Ex-mb. Quest’ultimo, infatti, beneficia di un sistema di produzione industriale molto ben consolidato, che garantisce un’ottima qualità del prodotto finito.

Norme di riferimento e bibliografia

[1]per evitare fraintendimenti con il termine enclosure usato nella norma generale IEC/EN 60079-0, qui il container è il recipiente a diretto contatto con la polvere usata come riempimento

[2]la q deriva dell’uso della polvere di quarzo o sfere di vetro

[3]IEC 60079-5 3.1 NOTA

[4]Il contenitore dovrà avere un grado di IP specifico a seconda che il suo utilizzo previsto sia esterno (IP54) o in ambiente pulito ed asciutto (IP43) o incluso in una custodia con minimo IP54 di protezione (nessun grado di IP richiesto)