Il fuoco rappresenta un pericolo in molti settori industriali. A volte il rischio è piuttosto evidente, come nel caso della produzione o della manipolazione di gas infiammabili quali l'idrogeno e il propano, ma in altre situazioni è meno ovvio. In particolare, la polvere può spesso essere altamente combustibile.
Un incendio necessita di combustibile, ossigeno e una fonte di accensione. I gas infiammabili, i vapori e la polvere forniscono il combustibile, l'ossigeno è presente nella maggior parte degli ambienti e l'accensione può avvenire tramite una scintilla o una superficie calda. Ogni incendio è pericoloso, ma nei casi più estremi la combustione è così rapida da causare un'esplosione. L'OSHA ha ricevuto numerose segnalazioni di incendi ed esplosioni devastanti in un'ampia gamma di settori industriali.
La prevenzione di incendi ed esplosioni è una priorità assoluta, poiché nessuna azienda o organizzazione desidera essere responsabile di causare morti e feriti. Inoltre, le sanzioni finanziarie dirette di tali eventi - multe punitive e aumento dei premi assicurativi - possono paralizzare un'attività precedentemente di successo.
Trasmettitore di pressione Gli ingegneri che devono installare apparecchiature in aree a rischio di incendio hanno due opzioni: impiegare tecniche antideflagranti o adottare un approccio progettuale "intrinsecamente sicuro" (e queste opzioni non si escludono a vicenda). Questo white paper di OMEGA Engineering risponde alla domanda: "Che cos'è la sicurezza intrinseca?" Le singole sezioni trattano i seguenti argomenti:
- Comprendere la sicurezza intrinseca (IS)
- Scegliere il trasduttore di pressione o la cella di carico giusto per un ambiente IS
- Considerazioni sull'installazione e la gestione dei rischi
- Utilizzo di una galleria del vento per la calibrazione
- Domande e risposte generali
Comprendere la sicurezza intrinseca
La sicurezza intrinseca (IS) è un approccio alla progettazione di apparecchiature destinate ad aree pericolose. L'idea è quella di ridurre l'energia disponibile a un livello troppo basso per causare l'accensione. Ciò significa prevenire le scintille e mantenere basse le temperature.
Le alternative sono progettare sistemi in modo da escludere l'ossigeno (mediante spurgo con gas inerte) o effettuare l'isolamento delle possibili fonti di accensione. Ciò può essere fatto sia collocando le apparecchiature in custodie abbastanza resistenti da contenere un'esplosione, sia spostandole al di fuori dell'area pericolosa.
Cella di carico tipo pancake Definizioni di aree pericolose
La National Fire Protection Association (NFPA) pubblica codici volti a ridurre al minimo i rischi di incendio. La norma NFPA 70 definisce il National Electrical Code, spesso indicato come NEC. Le sezioni 500 e 505 forniscono le definizioni delle aree pericolose. Il motivo della duplicazione è che la 505 è la versione più recente, strutturata per armonizzare le definizioni con quelle utilizzate al di fuori degli Stati Uniti. La sezione 500 del NEC definisce le aree di Classe 1, 2 e 3. La Classe 1 riguarda i gas e i vapori, la Classe 2 le polveri e la Classe 3 le fibre. All'interno di ciascuna Classe ci sono due divisioni. La designazione Divisione 1 significa che il pericolo può esistere in condizioni normali o potrebbe esistere a causa di lavori di manutenzione o di perdite o guasti. La Divisione 2 indica un luogo in cui i gas o i vapori sono confinati e fuoriescono solo a causa di rotture o guasti accidentali, dove l'accumulo è impedito da una ventilazione positiva. I luoghi di Classe III sono quelli pericolosi a causa della presenza di fibre o particelle facilmente infiammabili.
La Sezione 505 segue gli stessi principi, ma utilizza zone anziché classi e divisioni. Un luogo di zona 0 è un luogo in cui "sono presenti in modo continuo... o per lunghi periodi di tempo concentrazioni infiammabili di gas o vapori infiammabili". La designazione Zona 1 indica che "... concentrazioni infiammabili ... sono probabili in condizioni operative normali" o a seguito di perdite o operazioni di riparazione. La designazione di un luogo come Zona 2 indica che concentrazioni infiammabili "non sono probabili in condizioni operative normali e, se si verificano, esistono solo per un breve periodo di tempo". Per la polvere, le zone corrispondenti sono 20, 21 e 22.
Scelta di trasduttori di pressione o celle di carico per ambienti a sicurezza intrinseca
Trasmettitore di pressione In caso di maneggio di gas infiammabili o liquidi infiammabili, specialmente se esiste la possibilità che si formino vapori, è chiaramente necessaria una protezione IS. Tuttavia, tale necessità può essere meno evidente in presenza di polveri o fibre.
La norma NFPA 70 definisce le polveri combustibili come particelle di dimensioni inferiori a 500 micron, mentre la norma OSHA 1910.399 afferma "Le polveri combustibili che non conducono elettricità includono le polveri prodotte durante la manipolazione e la lavorazione di cereali e prodotti a base di cereali, zucchero e cacao in polvere, uova e latte in polvere, spezie in polvere, amido e paste, farina di patate e legno, farina di semi oleosi e semi, fieno essiccato e altri materiali organici che possono produrre polveri combustibili in caso vengano lavorati o manipolati. Le polveri contenenti magnesio o alluminio sono particolarmente pericolose".
Affinché un'apparecchiatura possa essere classificata come IS, deve essere certificata come tale. Negli Stati Uniti, due istituzioni che forniscono tale certificazione sono UL e FM Global. La strumentazione conforme agli standard IS riporta il marchio "FM Approved". Le apparecchiature prive di tale marchio non devono essere utilizzate in ambienti pericolosi, a meno che non vengano prese altre precauzioni adeguate.
Considerazioni sull'installazione e sulla gestione dei rischi
L'installazione è più semplice rispetto alla configurazione di involucri antideflagranti. È importante notare che l'intero sistema deve essere progettato per essere intrinsecamente sicuro. Non è sufficiente acquistare sensori di pressione o celle di carico con certificazione IS.
Un sistema progettato per essere intrinsecamente sicuro richiede la documentazione completa di tutti i componenti e i cablaggi utilizzati. Subito dopo l'installazione verrà effettuata un'ispezione, seguita da ispezioni periodiche per tutta la durata di vita dell'apparecchiatura. Questo per identificare eventuali deterioramenti o danni che potrebbero essersi verificati e qualsiasi sostituzione non approvata o non autorizzata di componenti del sistema IS.
I test di isolamento e di messa a terra fanno normalmente parte di un'ispezione elettrica. Tuttavia, tali pratiche non sono normalmente compatibili con il concetto IS. Se questi test sono necessari, è opportuno richiedere la consulenza di uno specialista.
Scegliete il dispositivo IS giusto per la propria applicazione
Termometro a termocoppia a sicurezza intrinseca
I termometri digitali a sicurezza intrinseca sono indispensabili nelle aree classificate come pericolose. Il modello 921B è un termometro digitale a sicurezza intrinseca a canale singolo. Il modello 922B è un termometro digitale a sicurezza intrinseca a doppio canale.
Trasmettitore di livello radar a impulsi a sicurezza intrinseca
Il trasmettitore di livello radar a impulsi a sicurezza intrinseca da 26 GHz. fornisce una misurazione continua del livello fino a 32,8' (10 m) con un'uscita analogica da 4-20 mA e un segnale digitale HART ed è configurato tramite il suo modulo display con pulsante integrato o il comunicatore HART.
Registratore di dati di temperatura a sicurezza intrinseca
Il nuovo OM-CP-Temp1000IS-A2 è un registratore di dati di temperatura a sicurezza intrinseca certificato secondo gli standard FM3600 e FM3610. È dotato di certificazione di sicurezza intrinseca per luoghi pericolosi in conformità con l'ultima edizione degli standard FM3600 e FM3610. Questa certificazione rende il dispositivo ideale per la sterilizzazione con EtO, studi ambientali e numerose altre applicazioni in ambienti ostili.
Quando sono necessarie apparecchiature a sicurezza intrinseca?
Ogni volta che si installano apparecchiature in un'area in cui sono presenti materiali combustibili, è essenziale adottare misure per ridurre al minimo il rischio di accensione. L'OHSA accetta la progettazione IS come approccio appropriato, sebbene richieda che l'intero sistema sia progettato di conseguenza. Non è sufficiente utilizzare solo componenti certificati IS.
Un'eccezione alla necessità di certificazione è prevista nel caso di "apparecchi semplici". Questo termine è utilizzato per dispositivi a bassissima potenza o passivi che non causano accensione. Ne sono un buon esempio le termocoppie e gli RTD.
Come funzionano le apparecchiature a sicurezza intrinseca?
Per evitare l'accensione è necessario ridurre al minimo sia la potenza disponibile che le temperature massime. Definire il livello massimo di potenza disponibile è complesso, ma in termini generali può essere considerato come una tensione inferiore a 29 V e inferiore a 300 mA. Una visione più semplice è quella di dire che la potenza deve essere inferiore a 1,3 W. (Si noti che gran parte della strumentazione richiede 24 V e spesso può essere progettata per assorbire meno di 500 mA, sufficiente per soddisfare la Certificazione IS in molte situazioni).
Sei classi definiscono i livelli di temperatura. In generale, le apparecchiature che soddisfano la designazione T4 sono considerate intrinsecamente sicure perché le temperature non superano i 135 °C (275 °F) (le apparecchiature che dissipano meno di 1,3 W generalmente rimangono al di sotto di questa temperatura).
Quali tipi di apparecchiature a sicurezza intrinseca sono disponibili?
È disponibile un'ampia gamma di apparecchiature industriali, quali torce elettriche, fotocamere, rilevatori di gas e persino radio, in versione a sicurezza intrinseca. In termini di strumentazione, la necessità maggiore riguarda la misurazione della pressione e del peso. La misurazione della temperatura soddisfa generalmente la regola degli "apparecchi semplici", anche se possono essere necessari trasmettitori di temperatura per inviare segnali termocoppia su distanze maggiori.
Le apparecchiature certificate per la sicurezza intrinseca sono più costose delle versioni non certificate?
In genere le apparecchiature IS sono leggermente più costose rispetto alle versioni non certificate. Ciò deriva più dall'ottenimento e dal mantenimento dell'approvazione che dal costo di componenti aggiuntivi o non comuni. Il design di base di una barriera IS utilizza diodi Zener per limitare la tensione, resistori per limitare la corrente e un fusibile, nessuno dei quali è costoso.
Quali sono i vantaggi?
In caso le apparecchiature elettriche e la strumentazione devono essere collocate in un ambiente pericoloso, l'IS offre diversi vantaggi.
- Aiuta a garantire un ambiente di lavoro sicuro e protegge le persone vicine dai rischi di esplosione.
- Evita i costi e l'ingombro delle custodie antideflagranti. Ulteriori risparmi sui costi derivano dalla possibilità di utilizzare cavi di strumentazione standard.
- Gli interventi di manutenzione e diagnostica possono essere eseguiti senza interrompere la produzione e ventilare l'area di lavoro.
- I premi assicurativi possono essere inferiori grazie alla riduzione del rischio.
Le apparecchiature a sicurezza intrinseca sostituiscono la protezione antideflagrante o la pressurizzazione?
No, intrinsically safe apparatus cannot replace these methods in all applications due to the reliance on low power and temperature. Where it is possible it often leads to significant savings in installation and maintenance costs.
La sicurezza intrinseca influisce sulle prestazioni del dispositivo certificato?
No, le prestazioni sono le stesse dei dispositivi non certificati, ma con una maggiore affidabilità. Questi dispositivi utilizzano gli stessi componenti dei dispositivi non certificati, ma sono stati progettati per limitare l'energia immagazzinata e il calore generato in caso di problema interno.
Protezione delle persone e dei beni
Molti ambienti industriali, chimici e di processo presentano rischi significativi di esplosione, dovuti alla presenza, effettiva o potenziale, di gas e vapori infiammabili, polveri o fibre. Tali ambienti sono definiti "pericolosi" ed è essenziale che siano progettati in modo da eliminare la possibilità di accensione dei materiali infiammabili.
Spesso è necessario incorporare strumentazione di natura elettrica in tali ambienti. Quando ciò è inevitabile, esistono tre possibili approcci: collocare l'apparecchiatura in una custodia antideflagrante, spurgare la custodia con gas inerte o adottare principi di progettazione a sicurezza intrinseca.
La progettazione IS riduce al minimo la produzione di potenza e calore. Le apparecchiature devono essere certificate in modo indipendente come IS e l'intero sistema deve essere progettato secondo gli standard IS prima di entrare in servizio. Tuttavia, l'adozione della progettazione IS può semplificare l'installazione, consentire un risparmio economico, rendere possibile la manutenzione delle apparecchiature sotto tensione e, soprattutto, rendere più sicuro il luogo di lavoro.
IS design minimizes power and heat creation. Equipment must be independently certified as IS, and the whole system must be designed to IS standards before entering service. However, adopting IS design can simplify installation, save money, enable maintenance on live equipment, and most importantly, makes for a safer workplace.
- Comprendere la sicurezza intrinseca
- In quali casi sono necessarie apparecchiature a sicurezza intrinseca?
- Definizioni di aree pericolose
- Come funzionano le apparecchiature a sicurezza intrinseca?
- Quali tipi di apparecchiature a sicurezza intrinseca sono disponibili?
- Le apparecchiature certificate a sicurezza intrinseca sono più costose rispetto alle versioni non certificate?
- Quali sono i vantaggi?
- Scelta di trasduttori di pressione o celle di carico per ambienti a sicurezza intrinseca
- Considerazioni sull'installazione e sulla gestione dei rischi
- Domande e risposte generali
- Protezione delle persone e dei beni
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Scritto da: Dan Schultz
Aggiornato il: 30 ottobre 2025
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