Principio di funzionamento

1. Che cosa sono il purge e la pressurizzazione?
2. Quali standard sono pertinenti?
3. Operazioni di base per atmosfere con presenza di gas, polveri pericolose o entrambi
4. Cosa viene utilizzato per il purge e la pressurizzazione?
5. Quali sono i requisiti per il purge?
6. Quali sono i requisiti per la pressurizzazione?
7. Quali tipi di dispositivi è possibile proteggere?

Il purge e la pressurizzazione sono metodi di protezione che usano aria compressa o gas inerti per evitare che gli elementi pericolosi quali gas, polveri, o una combinazione dei due, danneggino l'apparecchiatura elettronica alloggiata nella custodia. 

NFPA 496 è lo standard per le classificazioni di classi/divisioni, e IEC 60079-2 è lo standard per le zone. Ma queste sono solo una parte del puzzle, in quanto relative solo alle normative per purge e pressurizzazione. È necessario considerare anche il cablaggio, la temperatura e il materiale della custodia e della stessa apparecchiatura installata all'interno. Ad esempio, il cablaggio da e verso la custodia non fa parte del sistema di purge e dovrà essere protetto. La classificazione dell'area determina cosa può essere utilizzato e quali standard devono essere seguiti.
  

Per ambienti con presenza di gas pericolosi:  

Il purge è necessario per eliminare tutto il gas infiammabile presente all'interno di una custodia. È necessario che ci sia un certo quantitativo di gas inerte per conferire la giusta protezione alla custodia stessa. NFPA 496 richiede quattro variazioni di volume e IEC60079-2 richiede cinque variazioni di volume. Il flusso che passa attraverso la custodia è regolato o certificato in modo tale da garantire il purge completo della custodia.

Una volta completato il processo di purge, bisogna mantenere la pressione all'interno della custodia stessa. Per pressurizzare una custodia, viene introdotta, al suo interno, una bassa quantità di gas protettivo, affinché la pressione della custodia rimanga al di sopra della pressione minima di sicurezza. Il valore di riferimento dipende dagli standard NFPA 496 o IEC60079-2. Per la maggior parte delle custodie è richiesto un flusso costante di gas protettivo per la pressurizzazione e per compensare perdite provenienti da portelle, oblo', conduit, pressacavi etc.

Per ambienti con presenza di polveri pericolose:

È necessario rimuovere fisicamente dalle custodie tutte le polveri pericolose. Una volta pulita, la custodia viene sigillata e pressurizzata. La pressurizzazione consiste solitamente in una bassa portata di gas protettivo capace di mantenere la pressione della custodia al di sopra della pressione minima di sicurezza, a seconda dello standard NFPA 496 o IEC60079-2. Per la maggior parte delle custodie è richiesto un flusso costante di gas protettivo a causa di possibili perdite da portelle e oblo', conduit/pressacavi etc. Il purge non viene eseguito poiché gli sfiati della pressione richiedono di solito un parascintille che non è in grado di eliminare le particelle di polvere.

Per ambienti con presenza di polveri e gas pericolosi:

È prima necessario rimuovere dalle custodie tutta la polvere combustibile e quindi effettuare il purge di tutto il gas infiammabile. Il componente di pressurizzazione rimane lo stesso, ma la pressione minima di sicurezza può variare. Di solito, la polvere pericolosa richiede una pressione di sicurezza più elevata nella custodia, a seconda dello standard utilizzato per la pressurizzazione.

Dopo aver effettuato con successo il purge e/o la pulizia e la pressurizzazione della custodia, l'apparecchiatura può essere utilizzata in totale sicurezza. Se la pressione scende al di sotto del livello minimo di sicurezza, è necessario intervenire. A seconda dello standard in uso e della classificazione dell'area, si può togliere tensione alla custodia protettiva, subito o dopo un tempo prestabilito (per le procedure di arresto) o far emettere un suono da un allarme, visivo o acustico, affinché un operatore possa intervenire, lasciando la custodia protettiva alimentata.

È necessaria una valvola di sfiato per la pressione, così da scaricarla all'interno della custodia. I dispositivi di sfiato della pressione sono necessari anche per gli ambienti con la sola presenza di polvere, poiché un regolatore potrebbe guastarsi e il flusso in eccesso potrebbe entrare nella custodia.

Per il purge e la pressurizzazione delle custodie viene utilizzato un gas protettivo. Nella maggior parte degli impianti, si tratta di aria compressa. Alcune applicazioni utilizzano aria in bottiglia, altre utilizzano un gas inerte come l'azoto. Quando si valuta una fornitura di gas protettivo, è necessario considerare vari parametri:

• Il gas protettivo erogato deve essere pulito. È necessario osservare gli standard e i parametri del sistema che fornisce il gas protettivo per determinare il tipo di aria richiesto. È sempre necessario aggiungereun regolatore e un filtro per mantenere la qualità dell'aria.
• Sarebbe opportuno utilizzare un regolatore per mantenere una portata costante per la pressurizzazione. Potrebbe anche essere necessario determinare lo scambio di volume all'interno della custodia per lo spurgo. Un rilascio incontrollato può causare variazioni di pressione troppo consistenti. Se la pressione scende al di sotto del minimo, possono verificarsi interruzioni o arresti del sistema. Una pressione eccessiva può deformare o danneggiare la custodia, le guarnizioni o i pressacavi.
• Bisogna assicurarsi che il sistema di alimentazione del gas sia in grado di gestire la portata massima del sistema. 
• Bisogna inoltre assicurarsi che i condotti di mandata del gas siano di dimensione sufficiente a gestire il flusso massimo operante, presente generalmente durante il purge.
   

Durante l'avviamento, si ipotizza che all'interno della custodia ci sia abbastanza gas infiammabile da creare un rischio quando l'apparecchiatura è in funzione.

Il purge è un metodo che consiste nel rimuovere tutto il gas infiammabile dalla custodia, affinché non venga raggiunto il limite inferiore di esplosione del gas (LEL). Ci sono diverse variabili da considerare, quando si vuole calcolare il tempo necessario a mettere in sicurezza una custodia, tra cui il flusso in entrata e uscita, le dimensioni della custodia, il numero di scambi di volume necessari, la struttura dell'interno della custodia e la sua resistenza. Se la custodia protettiva ha diversi scomparti, il condotto del gas protettivo verso la custodia può essere collocato in posizioni strategiche per assicurarsi che tutti i punti morti vengano eliminati. Il tempo di purge dipende dagli standard utilizzati, ma in genere è:

• NFPA 496: 4 variazioni di volume / 10 variazioni di volume per motori 

Il purge di solito richiede un flusso controllato di gas protettivo nella custodia e uno sfiato della pressione opportunamente dimensionato per lo scarico. È buona norma posizionare lo sfiato nella parte inferiore della custodia e l'alimentazione del gas protettivo nella parte superiore, se il gas pericoloso è più pesantedell'aria. Tuttavia, è più importante assicurarsi che venga liberato l'intero volume della custodia. Durante la certificazione delle custodie, l'ente di certificazione può richiedere un test per accertarsi che il periodo di tempo indicato sia effettivamente sufficiente. È opportuno chiedere all'ente di certificazione se questo test è necessario.

Le custodie di grandi dimensioni possono essere problematiche per il purge, poiché la pressione di apertura del relativo sfiato di protezione sarà elevata. La pressione è proporzionale alla superficie dell'area, quindi una superficie più ampia implica una forza maggiore:

• Dimensioni della custodia = 3 x 5 x 1,5 piedi = 22,5 piedi cubi
• Dimensioni della portella della custodia = 2 x 4 piedi
• Portata alla pressione della custodia = 30 scfm a 4 poll. di colonna d'acqua (27,6 poll. di colonna d'acqua = 1 psi)
• Portata alla pressione della custodia = 12 scfm a 2 pollici di colonna d'acqua (27,6 pollici di colonna d'acqua = 1 psi)
• Numero di scambi di volume = 4 poll. di colonna d'acqua: ovvero psi = 4/27,6 = 0,1445 psi

Utilizzando 30 scfm per il flusso di purge, la pressione della custodia sarà pari a circa 4 poll. di colonna d'acqua o 0,1445 psi.

• La forza presente su questa porta sarà pari a 8 (piedi quadrati) x 0,1445 (libbre/pollici quadrati) x 144 (poll. quadrati/piedi quadrati) = 166 libbre.
  Tempo di purge = 4 scambi di volume x 22,5 piedi quadrati / 30 scfm = 3 min

Utilizzando 12 scfm per il flusso di purge, la pressione della custodia sarà pari a circa 2 poll. di colonna d'acqua o 0,0725 psi.

• La forza presente su questa porta sarà pari a 8 (piedi quadrati) x 0,0725 (libbre/pollici quadrati) x 144 (poll. quadrati/piedi quadrati) = 83 libbre.
  Tempo di purge = 4 scambi di volume x 22,5 piedi quadrati / 12 scfm = 7,5 min.

A volte le custodie più grandi possono essere rinforzate per sopportare una pressione più elevata.

Le custodie vengono pressurizzate dopo essere state sottoposte al purge o liberate dalla polvere. La pressurizzazione impedisce che si venga a ricreare un'atmosfera esplosiva nell'unità. Il flusso costante di gas protettivo che viene immesso all'interno della custodia evita fuoriuscite da portella, oblò, guarnizioni, pressacavi etc… la portata del flusso che viene immessa in fase di pressurizzazione è solitamente minore della portata di purge e della pressione di apertura della valvola di sfiato, anche se possono verificarsi casi in cui il flusso debba essere superiore alla pressione di apertura dello sfiato, affinchè possa raffreddare la custodia.

Quando si imposta la pressione di una custodia, assicurarsi che la pressione sia superiore alla pressione di sicurezza minima esatta del sistema, ma al di sotto della pressione di rottura dello sfiato della pressione. Ad esempio, se la pressione minima di sicurezza è impostata su 0,25 pollici di colonna d'acqua e la pressione di rottura dello sfiato è 1,0 pollici di colonna d'acqua, impostare la pressione di pressurizzazione della custodia su 0,5 pollici di colonna d'acqua. In questo modo ci sono maggiori probabilità che i cali della pressione di alimentazione non facciano scattare un allarme o l'arresto del sistema.

È possibile proteggere la maggior parte delle apparecchiature elettroniche, ma potrebbero essere necessarie delle piccole modifiche prima dell'uso. L'apparecchiatura, installata all'interno di una custodia non ex, farà parte del sistema di purge e pressurizzazione. Nel caso in cui l'apparecchiatura sia completamente sigillata, è necessario aprirla affinché il gas possa attraversare l'unità e effettuare il purge. Consultare gli standard richiesti per le aperture minime. Componenti elettronici come microchip, transistor, condensatori, ecc., non hanno sempre bisogno di ventilazione. Se è necessario modificare un'apparecchiatura per soddisfare i requisiti di purge richiesti, rivolgersi sempre al produttore per assicurarsi che la garanzia e la sicurezza del prodotto non vengano compromesse.