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Maggio 2013 : migrazione di standard a Ex ic

A cura di: Mario Moschera, MTL Italia

ROMA 17-OTTOBRE-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005

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Un po’ di storia…

Lo standard predominante per il protocollo fieldbus in Zona 2 fin’ora è stato lo FNICO : FIELDBUS NON INCENDIVE CONCEPT

il segmento è protetto con il metodo Ex nL

Possono venire gestiti al massimo 16 strumenti

Possono essere interfacciati differenti tipi di strumenti

Lo standard FNICO è definito IEC 60079-27 (lo stesso del FISCO)

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tipico layout di impianto

wiring hub con Protezione short-circuit(Ex nA trunk, Ex nL spurs)

Ex i (FISCO or Entity) or Ex nL field devices Zone 2

Ex nL trunk

FIELD

Control Room

power supply, output:24V, 350mA per segment

Ex nL spurs

Manutenzione a caldo possibile su

trunk e spurs

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Italia Tipico layout in accordo con le nuove direttive

Zone 2/Safe AreaDivision 2

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stato dell’arte

IEC ha deciso di abbandonare lo standard ‘nL’ incluso nelle IEC60079-15 (Ex n)

la responsabilità è trasferita al comitato

stato attuale - IEC 60079-11 Apparatus Standard

attualmente introdotta la versione ‘ic’

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principi base del Ex ic

• l’idea è quella di inserire la sicurezza intrinseca nelle operazioni ‘normali’ in cui prima non era inclusa

• si tratta di un’estensione logica della Ex ia per Zona 0 e Ex ib per Zona 1

• manutenzione a caldo limitata

• corto circuitazione e circuitazione aperta delle cablature lato campo possibile

• alcuni criteri di fabbricazione sono richiesti al fine ottenere un ragionevole livello di integrità

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comparazione Ex nL / Ex ic

caratteristiche Ex nL Ex ic

metodo di protezione limitazione di energia limitazione di energia

zona di utilizzo accettabile zona 2 zona 2

metodo di origine Ex n (safe in normal operation)

Ex i (intrinsic safety)

standard di costruzione IEC 60079-15 IEC 60079-11

manutenzione a caldo si si

cavi possono mantenere una struttura multi core come nei circuiti IS

No si

requisiti per la separazione dei terminali

• 50mm dai circuiti IS• nessuna distanza minima dai circuiti non IS

• Nessuna distanza minima dai circuiti IS• 50mm dai circuiti non IS

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stato dell’Ex nL

• già dal 1 Maggio 2011 lo standard CENELEC fa riferimento agli apparati ‘nL’ non più come gli unici e predefiniti

• Ex nL apparatus ha continuato a rimanere nel marcato, con l’obbligo, da parte del fornitore di rendere chiaro nella dichiarazione di conformità che si tratta di uno standard non aggiornato sebbene , conforme ai requisiti vigenti di salute e sicurezza

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vantaggi dello standard Ex ic

• regole di manutenzione e di installazione più precise

• valore aumentato di corrente (1,5 volte) per un dato voltaggio : traducibile in maggiore energia disponibile in zona pericolosa

• rapporto L/R migliorato, con parametri di cablatura meno problematici

• si possono applicare le regole del ‘Apparato semplice‘

• apparati certificati come ‘ia’ e ‘ib’ possono essere usati nei sistemi ‘ic’• sistemi ‘ic’ possono accorparsi ad altri sistemi IS per quel che riguarda cavi

multiticore

• procedure di installazione, manutenzione e ispezione possono essere uniformate per tutti i circuiti IS delle tre zone

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Svantaggi dello standard Ex ic

• alcune pratiche, prima effettuabili con Ex nL non lo sono più

• solo apparati certificati IS possono essere connessi in un circuito Ex ic

• alimentatori montati in area sicura volti a fornire alimentazione ai circuiti Ex ic adesso devono adempiere allo standard IEC60079-11.

• Ex nL era un sistema molto flessibile

• interpretazione della norma Ex ic non è ancora chiara in maniera assoluta

• i circuiti Ex ic non possono condividere gli stessi multi-cavo dei circuiti non IS

• Ex ic non si allinea facilmente con lo standard Nord Americano ‘non-incendive’ per Divisione 2

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Il processo di migrazione

la migrazione da Ex nL a Ex ic introduce delle differenze di tipo tecnologico:

• Ex ic è ora parte del più globale standard Intrinsic Safety relativo ai sistemi di protezione

• le regole per la costruzione degli apparati sono ora definiti dallo standard IS secondo le, IEC60079-1

• nuove norme relative alle distanze prese in considerazione

• nuovi requisiti per il rating (non più dei 2/3 della potenza massima)

• nuovi requisiti per la separazione nei trasformatori

• regole più rigorose per la separazione dei circuiti Ex IC e non IS (per es. tra i trunk Ex nA e le connessioni spur dei megabloc Ex ic)

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Bulk power supply

115/230V AC

24V DC

Megablock wiring hub

Ex i certified Fieldbus devices

FF power supply

Fieldbus trunk (Ex nA), with voltage limitation in accordance with Ex ic

Fieldbus spur Ex [ic]

Zone 2 Hazardous Area

Um = 30V

in rispetto della 12.2.1 IEC60079-14: 2008

Voltage clamp in accordance with IEC60079-11, Ex ic

Ex nA [ic]

IS isolation to 30V

Typical Fieldbus network

Host H1 card

DCS power system

115/230V AC

in rispetto della 12.2.1 IEC60079-14: 2008

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qualche altra considerazione…

i componenti Ex nL ed i non-incendive tipicamente hanno un rating 30V or 35V e possono essere utilizzati con ogni FFPS

Ex ic componenti hanno un design basato su I.S.

pratica comune è quella di utilizzare gli attuali componenti IS : il rating è 24V (Entity) o 17.5V (FISCO)

Ex ic spurs sono garantiti da una combinazione dalla limitazione di voltaggio nei FFPS ed una limitazione di corrente nel device coupler

andrà verificato il voltaggio di uscita degli FFPS

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esempio: Ex ic fieldbus spurs

11

Il separatore garantisce I 50 mm di distanza tra il trunk Ex nA e gli spur Ex nc

Trunk

Spur

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conclusioni

• Ex ic è la tecnica per la strumentazione per Zone 2 del futuro

• alcuni requisiti devono ancora essere definiti

• sostituzione del Ex nL con Ex ic è logica nel momento di portare tutto sotto lo stesso ombrello della IS

• l’approccio è molto più rigorso del precedente Ex nL e delle tecniche non-incendive

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GRAZIE