Rilevare il cloro in modo più efficiente e sicuro

Rilevare il cloro in modo
più efficiente e sicuro
Suggerimenti di esperti per l'applicazione pratica
Il cloro è una delle più comuni sostanze prodotte e lavorate nelle industrie
chimiche. Tuttavia, per gli analisti dei gas e i tecnici della sicurezza il cloro
rappresenta anche una vera e propria sfida. Vediamo come è possibile
aumentare l'affidabilità e l'efficienza delle procedure di rilevazione del cloro.
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Un tuttofare onnipresente
Il suo odore caratteristico fa rivivere ricordi infantili di grandi nuotate
in piscina, tuffi dalla piattaforma di 10 metri e scivoli d'acqua, ma
nell'industria questo stesso odore rappresenta un segnale di allerta per
i dipendenti o tecnici della sicurezza. Stiamo parlando del cloro o Cl.
La capacità di
produzione mondiale
di cloro ammonta a
milioni di
tonnellate.1
58
1 www.worldchlorine.org; http://www.worldchlorine.org/wp-content/themes/
brickthewp/pdfs/sustainablefuture.pdf (29/1/2015)
Nella tavola periodica degli elementi il cloro si trova al numero
atomico 17 nel settimo gruppo principale con gli alogeni. In greco il
termine "Chlorós" significa "verde chiaro, fresco" – un riferimento al
colore della sostanza gassosa a temperatura ambiente.
Il lungo percorso verso il sensore
Nel linguaggio tecnico il termine "assorbimento" (dal latino
adsorbere, ovvero attirare a sé) descrive lo stato di un gas (o un
liquido) quando viene fatto aderire alla superficie di un'altra sostanza
- e questo è spesso proprio il caso del cloro. L’alta reattività delle
molecole di cloro le spinge a creare dei legami con altri elementi,
anche se infine si diffondono nella direzione del sensore di Cl.
CI
0,02 – 0,05 ppm
Soglia di odore
0,5 ppm
Soglia nell'ambiente di lavoro (AGW, NIOSH)
1,0 ppm
Valore di tolleranza dell'applicazione (ETW)
3,0 ppm
Attività a lungo termine intollerabile
20 ppm
Stato di incoscienza dopo un breve
periodo di tempo
50 ppm
Morte in meno di 100 minuti
La principale proprietà del cloro è la sua reattività: si lega a
molti elementi, anche a temperatura normale, e spesso in modo
esplosivo. Il cloro è presente in una vasta gamma di composti
organici e inorganici, dai cloruri innocui come il cloruro di sodio (sale
da cucina) fino alla diossina, un clorocarburo altamente tossico.
Lo stesso semplice gas di cloro rappresenta un rischio quotidiano
fondamentalmente controllabile nell'industria a condizione che la
sua presenza venga rilevata in modo affidabile. Ma questo non è
sempre facile...
Maggiori informazioni sul cloro e altre sostanze pericolose
sono disponibili nel database delle sostanze pericolose Dräger VOICE
www.draeger.com/voice
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Molto più pratico dell'esposizione
manuale al gas: bump test in una
stazione di prova.
''Il problema del gas di cloro è che esso viene catturato rapidamente
sulle superfici del dispositivo, per esempio sul diaframma di un
rilevatore di gas, sul supporto del test funzionale (bump test) o nelle
valvole di una stazione di calibrazione", spiega Ulf Ostermann, esperto
di sensori presso Dräger. Di conseguenza, le molecole impiegano
molto più tempo per raggiungere il sensore, indipendentemente dal
fatto che si utilizzi un rivelatore di gas personale, misurazioni dei
valori limite o un test funzionale. In particolare, le molecole di cloro
tendono ad accumularsi sulle superfici interne dei tubi. Il risultato è
che molti dispositivi non sono approvati per le misurazioni dei valori
limite del cloro.
Un motivo di tale accumulo è la contaminazione sui dispositivi o
sui tubi. ''Chi lavora nel settore sa che un rilevatore di gas portatile
non è mai completamente pulito'' afferma Ostermann. "Una certa
contaminazione, che sia lieve o grave, a seconda del tipo di
ambiente in cui si utilizza il dispositivo, è impossibile da evitare.
I depositi sono formati da particelle, vapori o anche solo dalla
pelle dell'utente". Se una superficie presenta tracce di grasso, le
molecole di cloro vengono immediatamente catturate. Il cloro ama
soprattutto accumularsi sulle particelle di fuliggine.
Fattore di costo dei bump test
Il tipo di stazioni di prova commercializzate dalla maggior parte dei
produttori non prevede test sul gas di cloro, perché il percorso
che il gas di prova dovrebbe percorrere per raggiungere il sensore
è troppo lungo. Di conseguenza, in molte operazioni, i dispositivi
vengono esposti al gas manualmente. Tuttavia, questa pratica
è soggetta a errori e dispendiosa in termini di tempo e denaro.
''Le molecole spesso vengono catturate nei raccordi del dispositivo'',
spiega Ulf Ostermann. ''Con una bombola di gas di prova con
5 ppm di cloro è necessario pompare preliminarmente almeno
tre litri di gas solo per sapere se funziona. Se successivamente il
gas di prova viene convogliato attraverso altri tubi verso il modulo
di gassificazione, il numero di superfici sulle quali il cloro può
bloccarsi aumenta ulteriormente. Una procedura piuttosto noiosa,
specialmente se i dispositivi da sottoporre a prova sono diversi.
E, dal punto di vista commerciale, sia il carico di lavoro che il
consumo di gas di prova hanno un impatto significativo''.
Una maggiore pulizia non sarebbe in grado di risolvere il problema
dell'accumulo? ''Questa è una domanda pratica che ci viene posta
spesso", afferma Ostermann, ''ma non si deve dimenticare che
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
stiamo parlando di molecole. Anche su un dispositivo che viene pulito
scrupolosamente con un panno umido restano ancora minuscoli
depositi con i quali le molecole di cloro potrebbero reagire. Perfino
l'uso continuo di agenti di pulizia non migliora la situazione".
La soluzione intelligente
Contrastare l'inerzia del gas di cloro durante la rilevazione con
un sensore rapido è molto più efficace. Le differenze nei tempi
di risposta dei sensori di cloro sono alquanto marcate, e i prodotti
disponibili sul mercato variano da 30 a 120 secondi e oltre. L'esperto
Ostermann spiega le implicazioni pratiche di un sensore che è 4 volte
più veloce rispetto a un altro: la velocità del sensore è un problema
particolarmente sentito dai tecnici della sicurezza e dagli analisti dei gas
negli stabilimenti: tempi di risposta più rapidi significano più tempo per
reagire, maggiore affidabilità quando si devono decidere le precauzioni
della sicurezza e, in casi di emergenza, naturalmente anche un minor
numero di incidenti, lesioni meno gravi e una minore quantità di danni.
"Più veloce significa più sicuro" un'equazione che dovrebbe essere
enfatizzata per una sostanza pericolosa come il solfuro di idrogeno.
In ultima analisi, pochi secondi possono fare la differenza tra la vita
e la morte in caso di esposizione a H2S. Ma quanto è importante la
velocità del sensore nel caso del cloro? Ulf Ostermann spiega: ''L'H2S
è ovviamente un caso speciale perché è inodore in concentrazioni
pericolose. D'altra parte, il cloro può essere identificato
direttamente dal suo odore in tutte le concentrazioni. Questo
significa che in caso di esposizione imprevista, ad esempio a causa
di una perdita, il proprio naso è in grado di fornire un avviso anche
se il sensore non risponde. Tuttavia, l'odore da solo non indica se
una concentrazione è inferiore al valore di soglia nel luogo di lavoro
o 20 volte superiore a tale limite. E questa concentrazione farebbe
una grande differenza già dopo pochi respiri. Non dimentichiamo
che si tratta della salute e della sicurezza dei lavoratori".
E la velocità del sensore è anche un problema economico. Più
rapido sarà il tempo di risposta e minori saranno la durata del
test, il tempo di lavoro e il consumo di gas di prova. ''Nella pratica
quotidiana vi è una differenza enorme se per rispondere durante
una prova funzionale un sensore di cloro impiega 30 secondi o
due minuti", sottolinea Ostermann. ''Ogni esperto del settore può
facilmente calcolare l’impatto che questo minuto e mezzo di tempo
di risposta in meno rappresenta su base annua in relazione alle
diverse attrezzature e alla frequenza di utilizzo".
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
UN SENSORE PIÙ VELOCE PAGA
Maggiore sarà il numero di unità e più frequentemente verranno
utilizzati i rivelatori di cloro, più importanti diventeranno le
considerazioni relative ai costi di esercizio. Il gas di prova è
costoso e il consumo aumenta con ogni secondo richiesto dal
sensore per rilevare in modo affidabile la concentrazione di gas
durante un test funzionale. Abbiamo calcolato la differenza
totale in un anno utilizzando l'esempio di un sensore con un
tempo di risposta di 30 secondi rispetto a uno con un tempo di
risposta molto più lungo di 120 secondi.
Presupposti di base:
un'azienda utilizza 20 rivelatori di gas portatili per il rilevamento
di cloro, che eseguono ciascuno 230 bump test all'anno, per
un totale di 4.600 prove ogni anno. Il costo della bombola di
gas di prova (da 58 litri) è di 342 euro. Il costo calcolato per
un'ora di lavoro è di 40 euro/h.
Dispositivo 1
Dati tecnici del dispositivo
Durata del bump test (s)
Durata del tempo di lavaggio
Consumo di gas (ml/min)
Costi di manodopera
Costi del gas di prova
Dispositivo 2
40
15
300
120
15
300
4.600 bump test con tempo di lavaggio di 55 s
4.600 bump test con tempo di lavaggio di 135 s
(bump test di 40 s + tempo di lavaggio di 15 s)
(bump test di 120 s + tempo di lavaggio di 15 s)
= 253.000 s = 70,28 h
= 621.000 s = 172,5 h
70,28 h x 40 euro = 2.811,11 euro
172,5 h x 40 euro = 6.900 euro
4.600 bump test a 40 s =
184.000 s = 3.066,67 min
4.600 bump test a 120 s =
552.000 s = 9.200 min
3.066,67 min x 300 ml/min = 920.000 ml
9.200 min x 300 ml/min = 2.760.000 ml
9.200 ml x 5,90 euro/l = 5.428 euro
2.760.000 ml x 5,90 euro/l = 16.284 euro
Risultato: le spese per le ore di lavoro e il consumo di gas di calibrazione sono significativamente maggiori con un
sensore più lento: in totale i costi di entrambe le voci ammontano a 23.184 euro. In confronto: la spesa per il dispositivo
1 ammonta a solo 8.239 euro circa.
14.945€
si possono risparmiare in un anno
utilizzando un sensore più rapido.
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Misurare il cloro in modo efficiente e sicuro il modo semplice
Dal bump test alla misurazione dei valori limite: l'esperto di sensori
Ulf Ostermann sa cosa è importante.
Il cloro è difficile da rilevare a
causa della sua elevata reattività.
Quali sono i problemi nella pratica
e le soluzioni che Dräger propone?
Se il problema principale è che le
molecole di cloro si accumulano
rapidamente e facilmente sulle
superfici dei dispositivi significa
che ci vuole molto tempo prima che
un'atmosfera contaminata diffonda
una quantità di molecole adeguata
Ulf Ostermann,
fino al sensore. In questo caso, l'uso
Global Solution Manager – Mobile
di un sensore altamente sensibile
Gas Detection Systems
sarebbe estremamente vantaggioso.
Il nostro DrägerSensor® XXS per il cloro, per esempio, ha un
tempo di risposta t-90 di 30 secondi, 4 volte più veloce rispetto
a molti comuni sensori di cloro.
Allo stesso tempo, X-dock può testare anche il tempo di risposta
del sensore di cloro. Se un dispositivo non risponde dopo 60
secondi nella stazione questo significa che il bump test è fallito!
Questo risulta utile ad esempio per identificare tempi di risposta più
lenti dovuti a superfici contaminate sui dispositivi.
Anche le misurazioni dei valori limite per i contenitori o per
gli spazi confinati sono problematiche. Che cosa deve essere
considerato in questi casi?
I tubi tradizionali che vengono utilizzati nelle operazioni di
pompaggio non consentono il passaggio del cloro o lo rallentano
significativamente. Perciò, in pratica, i dispositivi stessi vengono
spesso immessi nello spazio confinato o nel contenitore con una
cinghia, un'asta o altri attrezzi simili. Il problema: non si possono
leggere i valori.
Ecco perché abbiamo sviluppato un nuovo tubo flessibile che
consente di eseguire in modo pratico le misurazioni dei valori limite
del cloro con i dispositivi di pompaggio.
Un altro punto critico spesso può essere la sensibilità incrociata...
Corretto, come con il solfuro di idrogeno. Sul mercato esistono
dispositivi in cui il sensore risponde a 10 ppm di H2S in atmosfera con
un allarme di cloro e visualizza 30 ppm, e ciò ovviamente può portare
ad un elevato numero di allarmi indesiderati, soprattutto negli impianti
petrolchimici. Il nostro sensore è molto più robusto a questo proposito:
10 ppm di H2S evidenziano una lettura di cloro inferiore a 0,5 ppm.
FONTE:
www.worldchlorine.org
Più è difficile da misurare una sostanza pericolosa e più
importante sarà che un dispositivo funzioni con assoluta
affidabilità. Abbiamo visto quanto fosse difficile testare il corretto
funzionamento dei sensori di cloro. È cambiato qualcosa?
Dräger X-dock® fornisce un metodo fisso e comodo per testare
i sensori di cloro. Per prima cosa X-dock presenta percorsi
relativamente brevi. Un altro vantaggio è che abbiamo sviluppato e
introdotto una valvola in acciaio inox specificamente per l'esposizione
al cloro. Questo rende il bump test ancora più veloce. E più
economico: per esempio, il nostro sistema permette di eseguire il
test di un dispositivo Dräger con sensore di cloro ogni giorno per un
anno intero utilizzando una sola bombola da 58 litri di gas di prova.
IMPRINT
GERMANIA
Dräger Safety AG & Co. KGaA
Revalstraße 1
23560 Lübeck
www.draeger.com
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