ATEX – Atmosfere Esplosive

Atex è acronimo di  ATmosphères ed EXplosives , per atmosfera potenzialmente esplosiva si intende una atmosfera che di per se non è esplosiva in condizioni normali, ma può diventarla in caso di circostanze imprevedibili, tipo perdite di gas, aumento della temperatura o pressione, o per la semplice rottura di un componente.

La certificazione atex è il risultato della valutazione rischio esplosione. Vediamo più nel dettaglio quali sono le zone atex.

Direttiva Atex e Normativa

ATEX ovviamente è il nome convenzionale che raggruppa due direttive dell’Unione europea: quindi sono due tipi di direttive ; la prima per il fabbricante e la seconda per l’usuario.

• La 2014/34/UE per la regolamentazione di apparecchiature destinate all’impiego in zone a rischio di esplosione; la direttiva si rivolge ai costruttori di attrezzature destinate all’impiego in aree con atmosfere potenzialmente esplosive e si manifesta con l’obbligo di certificazione di questi prodotti; la direttiva 94/9/CE risulta da questa abrogata con effetto decorrente dal 20 aprile 2016;
• La 99/92/CE per la sicurezza e la salute dei lavoratori in atmosfere esplosive; si applica negli ambienti a rischio di esplosione, dove impianti ed attrezzature certificate sono messe in esercizio ed è quindi rivolta agli utilizzatori.

Di solito si pensa che il rischio di un esplosione sia tipico dell’industria chimica o energetica, dato che la presenza di gas, vapori, nebbie o polveri intesi come infiammabili e notoriamente instabili,  è considerevole. In realtà, molti materiali di uso domestico e comune possono dar luogo ad esplosioni , cose come la farina, la segatura, lo zucchero, i rifiuti domestici, per non parlare dei vari combustibili usati nelle nostre case ; il gas naturale, il gpl, e altri carburanti per autotrazione.

Differenze principali tra Direttiva ATEX 1999/92/CE e 2014/34/UE

Per evitare fraintendimenti tra le due direttive ATEX, è utile evidenziare subito le differenze principali e le rispettive aree di applicazione:

• ATEX 1999/92/CE si concentra sulla sicurezza nei luoghi di lavoro in cui possono formarsi atmosfere esplosive. Questa direttiva è rivolta soprattutto a datori di lavoro e responsabili della sicurezza: stabilisce come classificare le zone a rischio, quali misure preventive adottare e come garantire formazione e informazione adeguate per chi opera in tali ambienti. In sostanza, disciplina la gestione del rischio tramite la suddivisione in zone ATEX e l’adozione di procedure e misure di sicurezza per i lavoratori.
• ATEX 2014/34/UE, invece, regola la progettazione, la produzione e la commercializzazione di apparecchiature e sistemi di protezione destinati all’uso in aree a rischio di esplosione. Questa direttiva si rivolge a produttori e installatori: definisce i requisiti tecnici di conformità, i processi di certificazione e le responsabilità dei diversi operatori economici (fabbricanti, importatori, distributori). Dal 20 aprile 2016 ha sostituito la precedente direttiva 94/9/CE.

In sintesi:

• 1999/92/CE: sicurezza degli ambienti di lavoro e tutela dei lavoratori
• 2014/34/UE: conformità e mercato delle apparecchiature destinate a tali ambienti

Di seguito analizzeremo le zone ATEX più comuni e i rischi ad esse associati.

Categorie di apparecchiature in base ai gas, vapori o polveri

A seconda del tipo di atmosfera pericolosa—sia essa composta da gas, vapori o polveri—le apparecchiature vengono classificate in gruppi specifici che ne definiscono l’idoneità d’uso. Ogni gruppo corrisponde a una diversa classe di sostanze esplosive e implica requisiti di protezione crescenti. La suddivisione è la seguente:

Per le atmosfere con gas:

IIA: indicato per le atmosfere meno pericolose della serie II; possono essere utilizzate apparecchiature marcate IIA, IIB o IIC.
IIB: richiede un livello di protezione più elevato rispetto a IIA; sono compatibili apparecchiature marcate IIB o IIC.
IIC: destinato alle atmosfere più pericolose della serie II, come idrogeno o acetilene; in questo caso devono essere impiegate solo apparecchiature specificamente classificate IIC.

Per le atmosfere con polveri:

IIIA: ammette dispositivi delle categorie IIIA, IIIB o IIIC.
IIIB: compatibile con apparecchiature marcate IIIB o IIIC.
IIIC: richiede esclusivamente apparecchiature del gruppo IIIC.

Questa classificazione garantisce che vengano adottati livelli di sicurezza adeguati, utilizzando le apparecchiature più idonee in base al rischio potenziale dell’ambiente operativo.

Classificazione ATEX

Requisiti di certificazione e conformità per le categorie ATEX

Ogni categoria di prodotto ATEX deve rispettare specifici adempimenti prima di essere immessa sul mercato europeo. La procedura di certificazione dipende dal livello di rischio e dalla possibilità che il prodotto venga esposto ad atmosfere potenzialmente esplosive. Di seguito una panoramica delle principali categorie e delle relative procedure:

M1 e M2 (ambienti minerari)
Le apparecchiature destinate alle miniere, categorie M1 e M2, richiedono generalmente il coinvolgimento di un Organismo Notificato (NB) per la certificazione del prodotto e, per la categoria M1, anche per la certificazione dell’azienda. È inoltre obbligatoria la dichiarazione di conformità accompagnata dalle istruzioni d’uso.

1G e 1D (zone ad alto rischio, gas o polveri)
I prodotti destinati a zone con elevato rischio di gas (1G) o polveri (1D) necessitano della certificazione dell’apparecchiatura e, in alcuni casi, del sistema produttivo aziendale tramite NB. Anche in questo caso sono sempre obbligatorie la dichiarazione di conformità e le istruzioni d’uso.

2G e 2D (zone a rischio medio, gas o polveri)
Per queste categorie, di solito è richiesta la certificazione del prodotto tramite NB, mentre l’azienda può procedere con autocertificazione in determinate circostanze. Rimangono comunque obbligatorie la dichiarazione di conformità e la documentazione tecnica allegata.

3G e 3D (zone a rischio basso, gas o polveri)
In queste condizioni, il fabbricante può utilizzare l’autocertificazione, assicurando che il prodotto rispetti gli standard richiesti. È comunque necessario fornire la dichiarazione di conformità e le istruzioni d’uso.

Queste differenziazioni assicurano che ogni apparecchiatura sia controllata e documentata in maniera proporzionata ai rischi presenti nell’ambiente operativo.

Limiti di Esplodibilità: LFL e UFL

Quando si parla di rischio di esplosione, entrano in gioco due parametri fondamentali: il limite inferiore di esplodibilità (LFL, Lower Flammable Limit) e il limite superiore di esplodibilità (UFL, Upper Flammable Limit). In termini semplici, questi limiti definiscono l’intervallo di concentrazione di una sostanza combustibile nell’aria entro il quale può verificarsi un’esplosione.

• LFL (Limite Inferiore di Esplodibilità): rappresenta la concentrazione minima di gas, vapore o polvere necessaria, in presenza di una sorgente di accensione, per generare una reazione esplosiva. Al di sotto di questo valore, la miscela è troppo “magro” (poco combustibile) per esplodere.
• UFL (Limite Superiore di Esplodibilità): indica invece la concentrazione massima oltre la quale la miscela diventa troppo “ricca” per esplodere, poiché c’è troppo combustibile e troppo poco ossigeno.

In breve, un’esplosione può verificarsi solo quando la concentrazione della sostanza si trova tra LFL e UFL e c’è una fonte di innesco, come una scintilla. È importante ricordare che questi limiti variano in base alla sostanza, alla pressione e al contenuto di ossigeno nell’ambiente: ad esempio, metano, polvere di zucchero e benzina hanno valori differenti.

A questo punto, possiamo vedere come vengono classificate le apparecchiature e le attrezzature a marchio CE.

Equipaggiamenti e attrezzature a marchio CE

La Direttiva ATEX 2014 classifica i prodotti in categorie, in relazione al livello di protezione e in funzione del grado di pericolosità dell’ambiente dove questi saranno inseriti. Di seguito le classificazioni atex.

Gruppo 1

Questa direttiva include i prodotti utilizzati nelle miniere sotterranee o a cielo aperto  in quanto  i metodi di prova il pericolo, le misure di protezione, sono simili per entrambi i materiali e si suddivide in due categorie, dipendendo dal livello di protezione richiesto;

M1: Prodotti che rimangono funzionanti in presenza di atmosfera esplosiva. Livello di protezione “molto alto”.
M2: Prodotti che vengono spenti in caso di formazione di atmosfera esplosiva. Livello di
protezione “alto”.

Gruppo 2

Prodotti utilizzati in industrie di superficie. Viene suddivisa in tre categorie, in funzione del livello di protezione richiesto (zona di utilizzo). Nel caso di impiego in ambienti con gas la categoria è individuata con la lettera G, nel caso di polveri con la lettera D

1G o 1D: presenza continua o per lunghi periodi di atmosfera esplosiva. Livello di protezione “molto
alto”

2G o 2D: presenza occasionale di atmosfera esplosiva. Livello di protezione “alto”

3G o 3D: assenza o presenza per brevi periodi di atmosfera esplosiva. Livello di protezione
“normale”

La 99/92/CE per la sicurezza e la salute dei lavoratori in atmosfere esplosive

Secondo la ATEX direttiva 99/92/CE le atmosfere potenzialmente esplosive sono suddivise in zone
dal datore di lavoro applicando la normativa EN 60079-10.

VALUTAZIONE RISCHIO ESPLOSIONE: CLASSE DI TEMPERATURA

E’ da tenere presente un altro aspetto fondamentale, ossia la temperatura di ignizione delle sostanze presenti nella possibile atmosfera esplosiva, che poi sarebbe la temperatura minima d’innesco spontaneo della miscela esplosiva.

Questo valore ovviamente deve essere superiore alla massima temperatura superficiale sviluppata dai vari prodotti, apparecchiature o equipaggiamenti presenti nel luogo ove questa esplosione possa accadere. Per quanto riguarda i gas, i componenti elettrici permessi all’interno dei luoghi potenzialmente esplosivi, sono suddivisi in sei classi di temperatura da T1 a T6.

Per una valutazione più precisa, è utile conoscere la classificazione di alcune delle sostanze più comuni in ambiente industriale, in relazione al gruppo di gas e alla classe di temperatura:

Temperature di accensione di alcune polveri infiammabili
Le polveri rappresentano un rischio spesso sottovalutato. Di seguito alcune temperature tipiche di accensione, sia in nube che in strato:

La classe di temperatura delle polveri viene espressa direttamente in °C.

METODI DI PROTEZIONE DELLE APPARECCHIATURE ELETTRICHE A RISCHIO ESPLOSIONE

Quando una miscela pericolosa può essere presente — sia nelle condizioni normali di funzionamento di un impianto sia in maniera occasionale — è essenziale prevenire il rischio di esplosione. Per farlo si utilizzano diverse tecniche di protezione, che possono essere raggruppate in tre grandi categorie:

Tecnica di contenimento (ad esempio, a prova di esplosione)
Tecnica di segregazione (come l’incapsulamento)
Tecnica di prevenzione (ad esempio, sicurezza intrinseca)
A seconda della costruzione delle apparecchiature elettriche, vengono impiegati metodi specifici che adottano una o più di queste strategie. Di seguito viene fornita una breve panoramica dei metodi più diffusi e utilizzati, fondamentali per la valutazione ATEX.

1) Custodia a prova di esplosione Ex-d

Standard di riferimento IEC 60079-1

Principio: Contenimento 

Le parti che possono innescare l’atmosfera esplosiva sono
confinate da una custodia in grado di sostenere la pressione generata dall’esplosione e prevenire la sua trasmissione all’esterno.

• Giunti e Interstizi devono essere precisi e dimensionati per il tipo di Gas;
• Deve esserci un attrezzo speciale per l’apertura della custodia.

2) Custodia pressurizzata Ex-p

Standard di riferimento IEC 60079-2

Principio: Pressurizzazione

La formazione di un’atmosfera potenzialmente esplosiva
all’interno della custodia si previene, mantenendo un
rapporto di pressione positivo tra interno/esterno della custodia.

• Si deve fare un lavaggio iniziale prima di dare tensione.
• Devono esserci sistemi di interblocco per lo spegnimento dell’alimentazione prima che venga raggiunta la pressione d’esercizio o in caso di perdita di pressurizzazione.
• LA MANUTENZIONE SOTTO TENSIONE NON E’ AMMESSA.

3) Immersione in olio Ex-o

Standard di riferimento IEC 60079-6

Principio: Incapsulamento

I componenti elettrici sono immersi in un fluido protettivo in
modo che l’atmosfera esplosiva sopra la sua superficie non possa accendersi.

• Adatto per trasformatori di potenza e parti elettriche in movimento.

4) Sicurezza aumentata Ex-e

Standard di riferimento IEC 60079-7

Principio: Prevenzione- Sicurezza aumentata

Devono essere applicate misure aggiuntive per prevenire la possibilità che si generi un’eccessiva temperatura e quindi ci sia la possibilità di scintille o archi elettrici.

• Le misure aggiuntive riguardano: collegamenti, componenti, distanze, materiali, impatto meccanico, resistenza alle vibrazioni, grado di protezione della custodia.
• LA MANUTENZIONE SOTTO TENSIONE NON E’ AMMESSA.

5) Sicurezza intrinseca Ex-i

Standard di riferimento IEC 60079-11

Principio: Prevenzione-Sicurezza intrinseca

Vengono utilizzati solamente circuiti a sicurezza intrinseca:
scintille o effetti termici non sono in grado di accendere l’atmosfera esplosiva circostante. Tensione, corrente ed energia immagazzinata sono limitate ad un livello inferiore al minimo necessario per l’innesco.

• LA MANUTENZIONE SOTTO TENSIONE E’ PERMESSA.

6) Incapsulamento Ex-m

Standard di riferimento IEC 60079-18

Principio: Incapsulamento

Le parti che potrebbero accendere un’atmosfera esplosiva attraverso una scintilla o un riscaldamento eccessivo sono confinate in una resina per evitare l’accensione.

• Adatto per piccoli componenti senza parti in movimento.

Altri metodi di protezione per polveri combustibili

Oltre alle tecniche precedentemente descritte, per le apparecchiature destinate all’uso in ambienti con polveri combustibili si applicano ulteriori metodi specifici, conformi agli standard internazionali:

• Tenuta alla polvere: la custodia impedisce la penetrazione di polveri combustibili, proteggendo le parti interne da potenziali esplosioni.
• Pressurizzazione: un’atmosfera interna controllata evita l’ingresso di polveri nella custodia.
• Incapsulamento: le parti a rischio sono completamente inglobate in resina o altro materiale isolante.
• Sicurezza intrinseca: anche per le polveri, i circuiti sono progettati per evitare che scintille o temperature elevate possano innescare un’esplosione.

Questi metodi, ciascuno regolamentato da specifiche norme e applicabile alle zone 20, 21 e 22, garantiscono che le apparecchiature elettriche siano adeguatamente protette sia in presenza di gas sia di polveri combustibili.

RIFERIMENTO MARCATURE GRUPPI DI GAS

CODICE IP

Il codice IP è un informazione sul grado di protezione dei componenti elettrici ed è dato dal grado di protezione IP, definito nello standard IEC60529 : questo viene definito con la sigla : IP XY , dove X indica la protezione da eventuali corpi solidi, e Y il grado di protezione dall’ingresso di liquidi.

Seguendo tutte queste atex direttive si può avere un idea della marcatura sui prodotti.

Metodi di protezione per le apparecchiature non elettriche in atmosfere esplosive

Anche le apparecchiature non elettriche destinate a operare in ambienti a rischio di esplosione devono essere progettate seguendo specifici metodi di protezione, al fine di prevenire che eventuali fonti di innesco possano provocare incendi o esplosioni. Di seguito i principali approcci riconosciuti dalla normativa tecnica internazionale:

• Sicurezza costruttiva (Ex h): prevede accorgimenti progettuali mirati a evitare la formazione e la propagazione di fonti di accensione. Ciò include, ad esempio, la limitazione delle superfici calde, l’uso di materiali appropriati e la progettazione volta a prevenire scintille; tipico per valvole, pompe, riduttori e simili.
• Controllo delle sorgenti di innesco (Ex h): agisce direttamente sulle potenziali fonti di accensione, mediante sistemi di controllo o eliminazione, spesso attraverso analisi del rischio o dispositivi di monitoraggio continuo.
• Immersione in liquido (Ex h): i componenti a rischio vengono immersi in un fluido protettivo (oli o altri liquidi idonei), impedendo la formazione di un’atmosfera esplosiva a contatto con i punti caldi.
• Custodia a prova di esplosione (Ex d): le parti suscettibili di generare scintille sono racchiuse in un involucro robusto, in grado di contenere un’eventuale esplosione interna senza permetterne la propagazione all’esterno.
• Tenuta alla polvere (Ex t): impedisce l’ingresso di polveri combustibili nelle parti critiche dell’apparecchiatura, riducendo il rischio di innesco grazie a una corretta sigillatura delle superfici.
• Pressurizzazione (Ex p): l’apparecchiatura viene mantenuta a una pressione interna superiore a quella dell’ambiente circostante, evitando che gas o polveri pericolose entrino in contatto con punti caldi o scintillanti.

Questi metodi vengono applicati in base alle esigenze impiantistiche e al tipo di rischio presente, in conformità alle norme tecniche europee come EN ISO 80079-37 e EN 60079. Scegliere la strategia di protezione più adatta è fondamentale per garantire la sicurezza degli impianti e il rispetto delle direttive ATEX.

Come interpretare la marcatura per identificare la zona Ex di utilizzo

A questo punto, come possiamo stabilire in quali condizioni un dispositivo certificato può essere utilizzato in sicurezza? La risposta si trova nella corretta interpretazione della marcatura riportata sul prodotto: un codice che a prima vista può sembrare indecifrabile, ma che in realtà contiene informazioni preziosissime.

Consideriamo, ad esempio, una marcatura come:

II 2G Ex emb op is IIC T4 Gb
II 2D Ex tb op is IIIC T75°C Db

Queste sigle, pur apparendo complesse, non sono affatto casuali: ognuna fornisce un’indicazione precisa.

• Il gruppo (II): identifica il contesto di utilizzo, solitamente “II” per le aree industriali di superficie.

• La categoria (es. 2G, 2D): indica la probabilità e la durata della presenza di atmosfere esplosive (es. “2” per presenza occasionale).

• La lettera successiva (G o D): distingue tra gas (G) e polveri (D).

• Il tipo di protezione (Ex emb, Ex tb, ecc.): specifica la tecnologia di protezione adottata.

• Il gruppo di gas o polveri (IIC, IIIC): collega l’apparecchiatura alla famiglia di sostanze compatibili.

• La temperatura massima (T4, T75°C): indica la massima temperatura superficiale sicura.

Come individuare la zona corretta: è sufficiente confrontare categoria e lettera con le zone di classificazione:

• 1G / 1D → Zone 0 / 20 (presenza continua di atmosfera esplosiva)

• 2G / 2D → Zone 1 / 21 (presenza occasionale)

• 3G / 3D → Zone 2 / 22 (presenza rara o di breve durata)

Grazie a questo sistema, l’utente può determinare con precisione l’ambiente in cui un dispositivo può essere impiegato in sicurezza, semplicemente leggendo la marcatura e associandola alla categoria di rischio della zona di lavoro.

Esempio di marcatura ATEX: come leggere le sigle sugli apparecchi