Protezione rotante
Quadro di comando mobile Ex p per la spettroscopia Raman
R. STAHL è avvezza alla produzione di armadi su specifica cliente, ognuno diverso dagli altri. Tuttavia il progetto per un grande produttore di principi attivi è stato ancora una volta qualcosa di speciale. Oltre alla protezione antideflagrante hanno rappresentato una sfida soprattutto gli aspetti farmacologici specifici.
La sfida
Senza la cura dei dettagli il progetto per un grande produttore di principi attivi non sarebbe affatto stato possibile. Una cura che comincia direttamente con il sistema da proteggere. Nell'ambito della produzione di granulati, in cui sono necessarie grandi quantità di solventi, per il controllo dei processi si usa la spettroscopia Raman. Gli analizzatori Raman forniscono informazioni molto precise sulla composizione chimica delle sostanze all'interno di un processo. Per fare questo la luce laser di determinate lunghezze d'onda interagisce con le molecole e produce una diffusione identificabile. Ogni elemento ha un'impronta univoca, ed è inoltre possibile quantificare i volumi. L'aspetto interessante è che i valori sono disponibili in tempo reale, permettendo così il controllo online del processo. Si trattava a questo punto di proteggere l'analizzatore Raman dal punto di vista della protezione antideflagrante. Il dispositivo, infine, è uno dei dispositivi di analisi più costosi. Ne è risultata una sfida ulteriore: l'analizzatore doveva continuare a essere mobile, poiché nell'ambito della produzione viene usato per diversi processi.
Esistevano a questo punto due opzioni: o installare il dispositivo in un'area non pericolosa e le sonde con protezione antideflagrante in area pericolosa oppure posizionare anche il dispositivo stesso in un'area pericolosa della produzione. Per questo però era necessaria una protezione antideflagrante del dispositivo. La prima variante era improponibile, perché le sonde (ovvero conduttori in fibra ottica altamente sensibili) avrebbero dovuto essere connesse con cavi lunghi fino a 40 metri. La seconda possibilità consisteva nell'integrare in sicurezza il dispositivo in un armadietto con protezione Ex p.
Custodie pressurizzate Pressurizzazione nella corrente ascendente
Sempre più utilizzatori passano al grado di protezione "pressurizzazione" per proteggere i loro dispositivi. Il vantaggio principale: si tratta di un concetto sicuro, solido e semplice. Se il dispositivo è stato installato in modo sicuro all'interno, ovvero secondo le prescrizioni della protezione antideflagrante, l'utilizzatore può chiudere le porte tranquillamente e andarsi a riposare. Il grado di protezione offre anche alcuni altri vantaggi concreti. Si possono ad esempio usare custodie speciali su misura. Tanto per fare un confronto, una tipica custodia Ex d pesa 180 chilogrammi, la custodia Ex p corrispondente pesa solo 40 kg.
R. STAHL offre sistemi di controllo e monitoraggio nel modo di protezione "pressurizzazione" in più varianti. Presentano una struttura standard e sono tutti costituiti da un'unità di controllo Ex p, pressostati Ex p (scarichi dell'aria), nonché valvole di spurgo Ex p con controllo ad anello chiuso digitale o proporzionale. A seconda della fase per mezzo della valvola di spurgo nella custodia Ex p viene introdotta una determinata quantità di gas di protezione (aria compressa o gas inerte), che viene poi regolata su un dato valore di sovrapressione. All'interno è inoltre integrato un sistema di monitoraggio e controllo ad anello chiuso della temperatura per un raffreddamento adeguato.
Sempre al posto giusto
Durante l'implementazione del progetto è stato necessario chiarire alcuni dettagli. Per prima cosa la mobilità. I produttori di principi attivi avevano bisogno di una variante mobile, affinché il dispositivo potesse essere a disposizione di diversi sistemi. Per questo è stato necessario un telaio mobile per l'armadietto con ruote conduttive.
Il grande vantaggio è stato la possibilità di installare l'analizzatore nelle immediate vicinanze del sistema e accorciare così i collegamenti con le sonde a dieci metri. Al fine di evitare possibili danni alle sonde altamente sensibili in caso di passaggio a un altro sistema, è stata installata una protezione meccanica per le sonde arrotolate. Se inutilizzate, le sonde sono qui raccolte in modo sicuro. La stessa cosa vale per le linee di distribuzione dell'aria compressa e dell'impianto elettrico: anche queste, in caso di mancato utilizzo vengono stoccate sul retro.
La soluzione perfetta, anche quando le cose si fanno complicate
Normalmente si possono usare pressacavi Ex e per l’ingresso cavi. Anche a questo riguardo, tuttavia, il progetto ha mostrato la sua peculiarità. Far passare l'estremità larga delle sonde attraverso l'armadietto mediante un pressacavo non si è rivelato un compito facile. Per questo motivo è stato scelto uno specifico sistema di guarnizione dei cavi flessibile e adattabile. Il collegamento Multi Cable Transit (MCT) con grado di protezione IP66 consiste in un passaggio cavi che impedisce il passaggio di gas potenzialmente esplosivi. La custodia stessa soddisfa in generale tutti i requisiti Ex e, come ad esempio la protezione IP e la resistenza agli urti. È stato tuttavia necessario attenersi alle direttive GMP, e per questo motivo la rugosità superficiale è inferiore a 0,8 µm e per gli scarichi dell'aria al grado di protezione IP65 è stata preferita una classe superiore. Così sopra gli scarichi è stata posta una calotta di protezione IP66.
Per evitare di far passare anche il cavo di comunicazione, nella custodia Ex p sono state inoltre integrate due antenne per il collegamento WLAN. In questo modo i dati delle analisi possono essere facilmente trasmessi al sistema di controllo. Inoltre un'interfaccia HMI con vetro di sicurezza nello sportello della custodia offre anche una panoramica dei dati di misura attuali, per cui il monitoraggio del processo è possibile anche sul posto.
Restare al fresco
In generale per il grado di protezione "pressurizzazione" si deve evitare che i componenti installati all'interno della custodia si surriscaldino. Poiché molti di questi sistemi vengono impiegati in zone climatiche molto calde, per circa tre quarti delle applicazioni Ex p è necessaria una climatizzazione. Anche nel nostro paese le estati possono essere calde, e questo costituisce una sfida in particolare per l'analizzatore Raman. Questo perché l'analizzatore semplicemente si spegne in presenza di temperature superiori ai 35° all'interno dell'armadietto. In questo progetto si è tuttavia rinunciato per prima cosa a un raffreddamento aggiuntivo. A questo è stato preferito un dispositivo di controllo della temperatura, che monitora la temperatura interna. Nel caso le temperature salgano, si apre per breve tempo la valvola di spurgo, per permettere il flusso di aria fredda. Qualora ciò non bastasse, nell'armadietto sono già previsti i dispositivi per un raffreddamento Vortex aggiuntivo. Per i responsabili sarebbe tuttavia preferibile poter evitare questo, in quanto il raffreddamento Vortex comporta sempre un certo livello di rumorosità e maggiori costi di esercizio. Sarebbe pertanto necessaria una pressione di 5 bar invece dei 2 attuali.
Prospettive
Sebbene R. STAHL abbia già vinto molte sfide insolite grazie al grado di protezione "pressurizzazione", questo armadietto su misura per un analizzatore Raman sensibile è stato un progetto un po' speciale. Oltre alle prescrizioni della protezione antideflagrante e alle prescrizioni specifiche di una produzione farmaceutica, un'altra sfida è stata anche quella continuamente posta ai responsabili del progetto dalla complessa catena di fornitura, caratterizzata da numerosi partner europei. La sorpresa positiva è venuta verso la fine del progetto: i colleghi della produzione di compresse dell'impresa farmaceutica sono rimasti così meravigliati dall'armadietto mobile con protezione antideflagrante che hanno poi ordinato la stessa variante per il loro analizzatore Raman.
Tre step per assicurare la protezione
Il funzionamento di una pressurizzazione classica Ex p si divide in tre step:
Fase di preparazione: Attraverso la valvola di spurgo (purge) vengono immessi gas inerti o aria compressa nella custodia Ex p e generata una sovrapressione. Fatto questo, inizia la fase di prespurgo, regolata dall'unità di controllo Ex p.
Fase di prespurgo: prima della messa in funzione dei componenti elettrici all'interno dell'armadio, occorre scaricare dalla custodia la miscela esplosiva potenzialmente presente. Dopo il raggiungimento della pressione interna predefinita della custodia si apre la valvola di spurgo. A quel punto segue lo spurgo a fondo con gas di protezione. Queste valvole di scarico dell'aria (pressostati) vengono posizionate in diversi punti per garantire condizioni di corrente controllate. Particolarmente vantaggiosi sono i brevi tempi di spurgo con pressioni molto basse (fino a 15 mbar). In questo modo è possibile usare armadietti con spessori parete più sottili (di norma 2 mm). Il risultato è una riduzione dei costi. Una volta terminata questa fase di prespurgo, la valvola di spurgo dell'aria si chiude e il flusso si arresta. La pressione interna della custodia torna a essere impostata sul valore predefinito e la valvola di scarico dell'aria si chiude.
Fase di funzionamento: il funzionamento normale ha inizio e l'unità di comando controlla e regola la pressione interna della custodia, per evitare la penetrazione di polveri o gas esplosivi. Le perdite vengono compensate automaticamente dalla valvola di spurgo.
