Manutenzione preventiva delle apparecchiature elettriche in aree classificate

Manutenzione preventiva delle apparecchiature elettriche in aree classificate

Un guasto elettrico in un'area classificata non è solo un problema di disponibilità. Può essere un evento di innesco. Una sigillatura di un condotto corroso, una custodia a prova di esplosione incrinata, un terminale allentato in un loop a sicurezza intrinseca: ognuno di questi elementi può avvicinare un'atmosfera infiammabile e una fonte di innesco. Quando tale divario si chiude, il costo finanziario e umano è così grave che la maggior parte delle aziende operatrici tratta la manutenzione elettrica in aree classificate come un lavoro critico per la sicurezza, non come una voce di costo ordinaria.

Tuttavia, gli intervalli di ispezione slittano. La documentazione invecchia. I tecnici addestrati su un concetto di protezione vengono inviati a lavorare su un altro senza un'adeguata ri-familiarizzazione. Questo articolo definisce un approccio strutturato e allineato agli standard per la manutenzione preventiva (PM) delle apparecchiature elettriche in aree classificate. Copre la base normativa, le attività specifiche per concetto di protezione, la disciplina pratica delle ispezioni e le decisioni che i responsabili della manutenzione e i team di approvvigionamento affrontano nella pratica.

Standard e base normativa

Il principale standard internazionale che disciplina l'ispezione e la manutenzione delle installazioni elettriche in atmosfere esplosive è lo IEC 60079-17, Atmosfere esplosive – Parte 17: Verifica e manutenzione degli impianti elettrici. Esso definisce i gradi di ispezione, il contenuto minimo dei registri di ispezione e i requisiti di competenza per il personale che esegue il lavoro. Gli standard correlati coprono la progettazione e l'installazione: lo IEC 60079-14 riguarda l'installazione iniziale, mentre la più ampia serie IEC 60079 affronta in dettaglio ogni concetto di protezione.

Nelle giurisdizioni nordamericane, il NEC (NFPA 70) e gli standard NFPA associati classificano le aree per Divisione o Zona e specificano l'idoneità delle apparecchiature. Laddove in un impianto coesistano i sistemi IEC Zone e NEC Division — comune nei progetti orientati all'esportazione — il programma di manutenzione deve conciliare entrambi gli schemi di classificazione. Le apparecchiature certificate secondo un sistema non devono essere scambiate con apparecchiature certificate solo secondo l'altro.

Lo IEC 60079-17 stabilisce tre gradi di ispezione:

• Ispezione visiva — controlli evidenti senza l'uso di strumenti, come danni fisici palesi, bulloni mancanti o leggibilità delle etichette.
• Ispezione ravvicinata — include i controlli visivi più quelli che richiedono l'accesso, come l'apertura di una custodia per verificare il serraggio dei terminali, ma senza test sotto tensione.
• Ispezione dettagliata — comprende l'ispezione ravvicinata più test e misurazioni, come il test della resistenza di isolamento o la verifica dei parametri di sicurezza intrinseca.

L'intervallo di ispezione corretto per una specifica installazione dipende dal tipo di apparecchiatura, dal concetto di protezione, dalla severità ambientale, dalla storia operativa dell'impianto e dalla valutazione del rischio. Lo IEC 60079-17 richiede che gli intervalli siano giustificati e documentati, non che siano conformi a una durata massima fissa. Rivedere e regolare gli intervalli in base ai risultati. Se ispezioni ripetute rivelano un deterioramento, accorciare l'intervallo. Non limitarsi a prenderne nota e proseguire.

Attività di manutenzione specifiche per concetto di protezione

Diversi concetti di protezione falliscono in modi fondamentalmente diversi. Un programma di PM che applichi una checklist generica a tutte le apparecchiature Ex trascurerà gli elementi critici per ogni concetto.

Custodie a prova di esplosione (Ex d)

Una custodia a prova di esplosione dipende dai suoi giunti di laminazione (flame paths) — i giochi lavorati con precisione in corrispondenza di giunti, ingressi cavi e penetrazioni degli alberi. Corrosione, danni meccanici o sigillanti non approvati su queste superfici possono ampliare le tolleranze dei giochi oltre i limiti certificati. Ciò consente a una fiamma di propagarsi all'esterno e innescare l'atmosfera circostante.

Attività chiave di PM:

• Ispezionare tutte le superfici dei giunti di laminazione per corrosione, vaiolatura, rigature o contaminazione. Qualsiasi danno che alteri la superficie lavorata deve essere valutato rispetto ai disegni di certificazione originali prima che la custodia venga rimessa in servizio.
• Verificare che tutti i bulloni siano presenti, della classe corretta e serrati. Elementi di fissaggio mancanti o sostituiti sono un riscontro comune e compromettono direttamente la capacità della custodia di contenere un'esplosione interna.
• Controllare che i pressacavi siano del tipo certificato, installati correttamente e che gli ingressi non utilizzati siano chiusi con tappi certificati.
• Dopo ogni apertura per manutenzione, confermare che non siano stati lasciati all'interno attrezzi, stracci o oggetti estranei prima di richiudere. Riconfermare la coppia di serraggio dei bulloni alla chiusura.
• Non applicare composti per filetti o sigillanti non approvati sui giunti di laminazione. Possono essere utilizzati solo materiali esplicitamente consentiti dalla documentazione di certificazione.

Circuiti a sicurezza intrinseca (Ex i)

La sicurezza intrinseca funziona limitando l'energia elettrica in un circuito al di sotto della soglia di innesco dell'atmosfera circostante. Tale protezione viene annullata se il circuito viene modificato, se le barriere o le apparecchiature associate vengono sostituite con equivalenti non certificati, o se i parametri del cavo (capacità, induttanza, resistenza) superano i parametri di entità certificati.

Attività chiave di PM:

• Verificare che le barriere Zener o gli isolatori galvanici abbiano una certificazione valida e che i loro parametri di entità rimangano compatibili con il dispositivo di campo e il cavo di interconnessione. La compatibilità dei parametri di entità deve essere documentata e riconfermata ogni volta che un componente viene sostituito.
• Ispezionare il percorso dei cavi per confermare che i conduttori a sicurezza intrinseca rimangano segregati dai cablaggi non a sicurezza intrinseca. I requisiti di segregazione sono definiti nello IEC 60079-14 e devono essere mantenuti per tutta la durata dell'installazione.
• Controllare che i terminali e i condotti codificati in blu (l'identificazione convenzionale per i circuiti IS) non siano stati manomessi o mescolati con altri circuiti durante attività di manutenzione non correlate.
• Testare la continuità di terra dei collegamenti di terra delle barriere. Un percorso di terra ad alta resistenza o aperto in una barriera Zener rende inefficace il concetto di protezione.

Sicurezza aumentata (Ex e)

Le apparecchiature Ex e si basano sull'assenza di scintille e archi durante il normale funzionamento, combinata con tolleranze costruttive più strette che riducono il rischio di innesco dovuto a surriscaldamento o contatto accidentale. Le modalità di guasto critiche sono i terminali allentati (che creano riscaldamento resistivo), l'ingresso di umidità o contaminazione e il degrado del grado IP della custodia.

Attività chiave di PM:

• Controllare il serraggio dei terminali a ogni ispezione ravvicinata o dettagliata. I terminali che si sono allentati a causa dei cicli termici rappresentano una fonte di calore diretta all'interno della custodia.
• Ispezionare guarnizioni e sigilli per deformazione permanente, screpolature o attacchi chimici. Una guarnizione degradata che consente l'ingresso di umidità in una morsettiera Ex e può creare percorsi di tracking che portano ad archi elettrici — proprio la condizione che il concetto di protezione è progettato per prevenire.
• Verificare che gli ingressi dei cavi mantengano il grado IP della custodia. Pressacavi di dimensioni errate o anelli di bloccaggio mancanti sono riscontri comuni.

Apparecchiature a sovrapressione (Ex p)

I sistemi a sovrapressione escludono l'atmosfera infiammabile dalla custodia mantenendo una pressione interna positiva con un gas protettivo. La protezione fallisce se la sequenza di lavaggio viene bypassata, se l'interblocco di pressione viene escluso o se il gas di alimentazione è contaminato.

Attività chiave di PM:

• Testare funzionalmente l'interblocco di lavaggio prima dell'energizzazione e lo spegnimento per bassa pressione a ogni intervallo di ispezione dettagliata.
• Ispezionare l'alimentazione del gas protettivo per punto di rugiada, contaminazione e adeguato margine di pressione rispetto alla pressione minima di esercizio certificata.
• Controllare che tutti i percorsi di sfiato e drenaggio non siano ostruiti. Uno sfiato bloccato può causare un accumulo di pressione; un drenaggio bloccato può consentire l'accumulo di liquido all'interno della custodia.

Registri di ispezione e competenza

Lo IEC 60079-17 è esplicito nel richiedere che i registri di ispezione siano conservati e siano sufficienti a dimostrare la storia dell'installazione. Come minimo, i registri dovrebbero riportare il grado di ispezione eseguito, la data, l'identità dell'ispettore, i risultati e le azioni correttive intraprese. Le carenze riscontrate ma non corrette immediatamente devono essere monitorate fino alla chiusura con una tempistica definita in base al rischio.

Il personale che esegue le ispezioni deve essere competente nei relativi concetti di protezione. Lo standard distingue tra il livello di conoscenza richiesto per l'ispezione visiva rispetto all'ispezione dettagliata.

Scenario Illustrativo

Quanto segue è a scopo illustrativo e non rappresenta uno specifico incidente documentato.

Si consideri una piattaforma di produzione in cui un'ispezione accurata di una cassetta di giunzione a prova di esplosione in un'area Zone 1 rivela che due degli otto bulloni del coperchio sono stati sostituiti con elementi di fissaggio in acciaio al carbonio di grado errato — probabilmente durante una precedente fermata di manutenzione in cui i corretti elementi in acciaio inossidabile non erano disponibili a magazzino. Il traferro del giunto di fiamma è entro la tolleranza, ma i bulloni sostituiti hanno già iniziato a corrodersi e la loro ridotta resistenza alla trazione significa che il coperchio non può raggiungere la forza di serraggio richiesta in caso di esplosione interna.

La risposta corretta è mettere fuori servizio il circuito, sostituire tutti gli elementi di fissaggio con il tipo e il grado certificati, ispezionare nuovamente il giunto di fiamma e aggiornare il record dell'apparecchiatura. La risposta errata — che accade nella pratica — è annotare il rilievo, posticipare la riparazione e continuare a operare. Un rilievo posticipato su un elemento critico per la sicurezza deve comportare una firma di accettazione del rischio definita, non una semplice voce nel backlog di manutenzione.

Checklist Pratica di Manutenzione

Utilizzare quanto segue come quadro minimo, adattato alla documentazione di certificazione specifica del sito:

Prima di qualsiasi ispezione o manutenzione su apparecchiature Ex:

• [ ] Confermare la classificazione dell'area e il modo di protezione dell'apparecchiatura dal disegno di classificazione dell'area e dal registro delle apparecchiature.
• [ ] Ottenere un permesso di lavoro. Per qualsiasi lavoro che richieda l'apertura di apparecchiature sotto tensione o energizzate, applicare la procedura LOTO completa, verificare lo stato di energia zero e confermare l'assenza di gas con rilevatori di gas calibrati.
• [ ] Raccogliere la documentazione di certificazione pertinente (certificato Ex, disegno di installazione, parametri di entità per circuiti IS).

Durante l'ispezione:

• [ ] Verificare che la marcatura dell'apparecchiatura corrisponda alla certificazione installata (marcatura Ex, T-class, gruppo gas).
• [ ] Controllare l'integrità fisica: danni alla custodia, corrosione, elementi di fissaggio mancanti, condizioni dell'ingresso cavi.
• [ ] Confermare il mantenimento del grado IP: condizioni delle guarnizioni, tappi per ingressi inutilizzati, controdadi dei pressacavi.
• [ ] Per Ex d: ispezionare i giunti di fiamma per danni o contaminazioni; verificare che tutti gli elementi di fissaggio siano del grado corretto e completamente avvitati.
• [ ] Per Ex i: verificare la compatibilità dei parametri di entità; confermare che la segregazione IS sia intatta; testare la continuità di terra delle barriere.
• [ ] Per Ex e: controllare il serraggio dei morsetti; ispezionare per infiltrazioni di umidità.
• [ ] Per Ex p: testare il funzionamento degli interblocchi di pressione; verificare la qualità del gas di lavaggio.

Documentazione:

• [ ] Registrare tutti i rilievi rispetto al numero di tag dell'apparecchiatura.
• [ ] Classificare le carenze per gravità e assegnare scadenze per le azioni correttive.
• [ ] Aggiornare lo storico delle ispezioni nel sistema di gestione della manutenzione.
• [ ] Valutare se i rilievi giustificano l'accorciamento del prossimo intervallo di ispezione.

Conclusione

La manutenzione preventiva delle apparecchiature elettriche in aree classificate è una disciplina strutturata. Si fonda sulla norma IEC 60079-17 e sugli standard specifici per i modi di protezione della serie IEC 60079. Gli obblighi fondamentali sono chiari: ispezionare a intervalli definiti, utilizzare personale competente, mantenere registri completi e risolvere le carenze entro tempi giustificati dal rischio.

I fallimenti pratici che portano a incidenti sono altrettanto chiari: riparazioni posticipate, componenti sostituiti, modifiche non documentate e programmi di ispezione che trattano tutte le apparecchiature Ex come intercambiabili. I responsabili della manutenzione dovrebbero verificare i loro programmi attuali rispetto ai tre gradi di ispezione definiti in IEC 60079-17 e confermare che i loro tecnici possiedano competenze verificabili nei modi di protezione che stanno ispezionando. I team di procurement dovrebbero stabilire elenchi di parti approvate per elementi di fissaggio, pressacavi, tappi e barriere certificati Ex prima dell'apertura delle finestre di manutenzione — non durante le stesse.

Il prossimo passo concreto è una valutazione dei gap: estrarre gli ultimi tre record di ispezione per un campione di apparecchiature Ex per ogni modo di protezione presente nel sito e verificare se il grado di ispezione eseguito corrisponde a quanto richiesto dal profilo di rischio dell'apparecchiatura.