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La classificazione delle zone con potenziale rischio di esplosione

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La classificazione delle zone con potenziale rischio di esplosione
Ing. Eur-Eta
Angelo
Dalcomune
Dispensa corso formazione
DOCUMENTO DI VALUTAZIONE DEL RISCHIO DA
ATMOSFERE ESPLOSIVE
Art. 294 D.Lgs. 81/08
Novembre 2011
Pag. 1
La classificazione delle zone
con potenziale rischio di
esplosione dovuto a materie
infiammabili
e polveri combustibili
Autore :
Angelo Dalcomune , via Pieve 18 – 42044 _ Gualtieri (RE) http://www.ate-informatica.it
1
Ing. Eur-Eta
Angelo
Dalcomune
Dispensa corso formazione
DOCUMENTO DI VALUTAZIONE DEL RISCHIO DA
ATMOSFERE ESPLOSIVE
Art. 294 D.Lgs. 81/08
Novembre 2011
Pag. 2
Sommario
RIFERIMENTI LEGISLATIVI......................................................................................................................3
METODO UTILIZZATO PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO..............................................................5
CRITERI PER LA CLASSIFICAZIONE DEI LUOGHI CON PERICOLO D’ESPLOSIONE PER LA
PRESENZA DI LIQUIDI, GAS, VAPORI O NEBBIE INFIAMMABILI .........................................................9
DEFINIZIONE DELLE ZONE ...................................................................................................................13
GRADO DELLA VENTILAZIONE.............................................................................................................13
CALCOLO DI VZ......................................................................................................................................14
EFFETTI PREVEDIBILI DELL’ESPLOSIONE ..................................................................................................... 14
VALUTAZIONE DELLE EMISSIONI FRA AMBIENTI COMUNICANTI................................................................ 18
Criteri per la classificazione dei luoghi con pericolo d’esplosione per la presenza di polveri di
legno ...........................................................................................................................................................19
Effetti prevedibili dell’esplosione: .............................................................................................................21
Sorgenti di emissione di grado continuo ..................................................................................................22
Sorgenti di emissione di grado primo.......................................................................................................22
Sorgenti di emissione di grado secondo ..................................................................................................22
Sorgenti di emissione trascurabile ...........................................................................................................23
Corrispondenza tra zone e sorgenti .........................................................................................................23
Sistemi di bonifica ....................................................................................................................................23
Installazioni consentite nelle varie zone ...................................................................................................24
Grado di efficacia dei sistemi di asportazione delle polveri......................................................................24
Disponibilità dei sistemi di asportazione delle polveri ..............................................................................24
Influenza degli strati di polvere.................................................................................................................25
Grado di efficacia della rimozione dello strato .........................................................................................25
Classificazione delle aperture ..................................................................................................................26
Estensione delle zone pericolose.............................................................................................................26
Interno dei sistemi di contenimento..........................................................................................................26
Esterno dei sistemi di contenimento ........................................................................................................27
Emissioni originate dagli strati di polvere .................................................................................................29
Estensione delle zone per effetto di aperture...........................................................................................30
Limiti di temperatura degli apparecchi .....................................................................................................31
SORGENTI DI ACCENSIONE DELLE ATMOSFERE ESPLOSIVE ........................................................32
CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI SECONDO DIRETTIVA 94/9/CE ....................................................41
Autore :
Angelo Dalcomune , via Pieve 18 – 42044 _ Gualtieri (RE) http://www.ate-informatica.it
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RIFERIMENTI LEGISLATIVI
La valutazione del Rischio di Esplosione dovuto a gas, liquidi infiammabili e polveri combustibili
costituisce il Titolo XI del Testo Unico per la sicurezza nei luoghi di lavoro, D.Lgs. 81/08.
Capo I, Disposizioni generali
Articolo 287 - Campo di applicazione:
Il titolo XI prescrive le misure da adottare nei luoghi di lavoro in cui si presentino potenziali
rischi dovuti alla presenza di atmosfere esplosive dovute alla miscela con l’aria di gas, vapori di
liquidi infiammabili, nebbie, polveri combustibili, a condizioni atmosferiche.
L’ultima precisazione significa che non rientrano nel campo di valutazione le miscele esplosive
che possono determinarsi a pressioni e temperature superiori alle normali ambientali, in quanto
questi rischi devono essere valutati con metodologie appropriate.
Per esempio, non ci occuperemo del rischio di esplosione all’interno di una caldaia perché esso
è oggetto di altre normative specifiche, ma ci occuperemo del rischio dovuto ai possibili guasti
di elementi di tenuta nelle tubazioni che alimentano la stessa caldaia, in quanto formano con
l’aria “in condizioni atmosferiche” una miscela potenzialmente esplosiva.
Capo II, Obblighi del Datore di Lavoro
Articolo 289 - Prevenzione e Protezione contro le Esplosioni:
Il Datore di Lavoro esegue la Valutazione dei Rischi prevista dall’articolo 15, poi sulla base di
questa adotta le misure tecniche e organizzative adeguate alla natura dell’attività; in particolare
il Datore di Lavoro previene la formazione di atmosfere esplosive, ma se l’attività non lo
consente, deve:
- evitare l’accensione delle atmosfere esplosive;
- attenuare gli effetti pregiudizievoli dell’esplosione in modo da garantire la salute e la
sicurezza dei lavoratori.
Articolo 291 – Obblighi generali:
Il Datore di Lavoro prende i provvedimenti necessari affinché:
- dove possono svilupparsi atmosfere esplosive pericolose, gli ambienti siano strutturati in
modo da poter svolgere il lavoro in sicurezza
- utilizza mezzi tecnici adeguati per preservare salute e sicurezza dei lavoratori
Articolo 292 – Coordinamento:
Qualora nelle zone in cui possano formarsi atmosfere esplosive, operino lavoratori di ditte
esterne, il Datore di Lavoro coordina le squadre in modo che siano evitati i rischi di incidente.
Articolo 293 – Classificazione delle aree:
Il Datore di Lavoro classifica le aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive,
suddividendole in zone secondo l’allegato XLIX.
Se necessario le zone classificate devono essere segnalate nei punti di accesso.
La classificazione delle zone è l’oggetto della prima parte del presente documento.
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Articolo 294 – Documento sulla Protezione contro le Esplosioni:
Nell’assolvere gli obblighi stabiliti dall’artico 290, il Datore di Lavoro provvede ad elaborare e a
tenere aggiornato un documento denominato “documento di protezione contro le esplosioni”, il
quale deve precisare in particolare che:
-
I rischi di esplosione sono stati individuati e valutati;
Saranno (o sono) prese misure adeguate per raggiungere gli obiettivi di questo titolo;
Quali sono il luoghi in cui si applicano le prescrizioni minime di cui all’allegato L;
Quali sono le zone classificate secondo l’allegato XLIX;
I luoghi e le attrezzature di lavoro, compresi i dispositivi di allarme, sono concepiti,
mantenuti ed impiegati secondo criteri di sicurezza;
Ai sensi del Titolo III, sono adottati gli accorgimenti per l’impiego sicuro delle
attrezzature di lavoro.
La classificazione delle zone richiede un processo di calcolo molto complicato che è svolto con
l’utilizzo di apposito software, costantemente aggiornato.
Il software citato nel documento è realizzato dall’ ente di normazione elettrica italiano
CEI , denominato Progex .
Nella parte seguente verranno riportati i criteri di valutazione per i gas infiammabili.
Di seguito si riporta il segnale di avvertimento per indicare le aeree in cui possono formarsi
atmosfere esplosive. Lettere in nero su fondo giallo, bordo nero (il colore giallo deve costituire
almeno il 50% della superficie del segnale).
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METODO UTILIZZATO PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO
La tipologia del rischio di esplosione richiede una stima ottenuta con un metodo qualitativo o
probabilistico , denominato anche “ operativo “ .
Tale scelta è coerente con le linee guida CEE , in quanto i sistemi deterministici quali :
hazop , fta , fmea , qra sono poco significativi nel rappresentare il rischio di esplosione , poiché
le cause di innesco non sono sempre determinate da guasti nei componenti dell’impianto .
Infatti gli inneschi possono derivare anche da scariche elettrostatiche o dal contatto di
atmosfere pericolose con componenti che lavorano normalmente ad alta temperatura .
Perciò non è possibile associare a situazioni molto variabili un preciso valore numerico .
Lo scopo della classificazione delle zone con potenziale rischio di esplosione , non si propone
di dettare numeri precisi , come se fosse un progetto di impianto , ma di valutare le possibili
conseguenze di una esplosione in modo da definire modalità di protezione corrette .
Nel documento si adotta il sistema europeo denominato “ RASE” derivato dal seguente lavoro
:
EU Project SMT4 – CT97-2169 “ The RASE Project , explosive atmosphere , risk
assessment of Unit Operation and Equipment ” .
Secondo il progetto RASE , la stima del rischio considera :
La probabilità di esistenza del pericolo , P
La probabilità che il pericolo esistente causi danno alle persone , C
La gravità del danno nel caso in cui si verifichi , D
Questi elementi sono i fattori che determinano il grado di rischio secondo
una semplice formula :
R=PxCx
D
In generale i singoli fattori di rischio si classificano in base alla seguente scala :
Autore :
Sempre o frequentemente presente
Talvolta presente
Raramente presente
Mai presente
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Il grado da associare al fattore di pericolo , P si trova nella seguente tabella :
Grado del
fattore di
Pericolo
P
Definizione qualitativa del fattore di
pericolo P
Numero
associato
Zona con
povere
Zona con
gas
P3
Il pericolo è presente sempre o
frequentemente
Il pericolo è presente talvolta
Il pericolo è presente solo raramente e
per poco tempo
Il pericolo non è presente
3
Z 20
Z0
2
1
Z 21
Z 22
Z1
Z2
0
Z NP
Z NE
P2
P1
P0
Il grado da associare al fattore di contatto , C si trova nella seguente tabella :
Grado
del
fattore di
Pericolo
C
Definizione qualitativa del fattore di pericolo C
Numero
associat
o
C3
Una o più persone o beni materiali sono presenti sempre
o frequentemente nella zona considerata .
Le sorgenti di accensione sono efficaci e sempre
presenti durante il normale utilizzo degli impianti
3
C2
Una o più persone o beni materiali sono presenti talvolta nella zona
considerata .
Le sorgenti di accensione efficaci sono talvolta
presenti durante il funzionamento normale e solo in seguito a guasto
nell’impianto .
2
C1
C0
Autore :
Una o più persone o beni materiali sono presenti raramente nella zona 1
considerata .
Le sorgenti di accensione efficaci sono molto raramente
presenti durante il funzionamento normale e solo in seguito a guasto
nell’impianto .
Una o più persone o beni materiali non sono presenti nella zona
considerata .
Le sorgenti di accensione efficaci non sono presenti durante il
funzionamento dell’impianto .
0
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Il grado da associare al fattore di danno , D si trova nella seguente tabella :
Grado del
fattore di
Pericolo
D
D3
Definizione qualitativa del
fattore di pericolo P
Numero
associato
Zona con
povere
Zona con
gas
L’entità del danno è gravissima
( morte persone , crollo
strutture)
3
Z 20
Z0
D2
L’entità del danno è grave o
media ( ferimento persone ,
danno strutture )
2
Z 21
Z1
D1
L’entità del danno è lieve
( danni non ingenti alle cose )
1
Z 22
Z2
D0
L’entità del danno è trascurabile
o nulla
0
Z NP
Z NE
Calcolo della entità del RISCHIO
La valutazione del rischio consiste nel confrontare il rischio stimato R con quello accettabile Ra
.
Nel caso della sicurezza sui luoghi di lavoro , il rischio accettabile è quello che non produce
lesioni o morte delle persone e crollo delle strutture , cioè deve essere basso
o trascurabile .
La classificazione delle zone svolta secondo i criteri della Guida CEI 31-35 per i gas o 31-56
per le polveri consente di ricavare direttamente i fattori P e D ai quali si assocerà il fattore di
contatto C che indica la frequenza con cui sono presenti le persone nelle zone classificate .
Nella valutazione del rischio , normalmente , non si tiene conto del valore economico delle cose
, in quanto non influente sulla sicurezza delle persone .
All’interno dei contenitori di sostanze infiammabili o di polveri combustibili esiste sempre una
zona con rischio di esplosione ( Z0 o Z20 ) ,ma non vi è la presenza delle persone quindi il
grado di rischio è = Ro ;
tuttavia se all’interno dei contenitori si trovano parti elettriche ( sensori ) , queste devono essere
specifiche per il tipo di zona , altrimenti possono innescare una esplosione che
indirettamente può coinvolgere le persone .
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Il valore che può assumere il rischio e il livello descrittivo si trova nella seguente tabella :
Grado
del
rischio
Livello descrittivo del rischio R
Campo di valori
R3
Rischio elevato : luoghi o zone di lavoro in cui la presenza di
atmosfera esplosiva è molto probabile o certa e dove vi è la
presenza di sorgenti in grado innescarla
18<R<27
R2
Rischio medio : luoghi o zone di lavoro in cui la presenza di
atmosfera esplosiva è poco probabile e dove vi è la presenza
di sorgenti in grado innescarla solo in seguito a guasto degli
impianti
9<R<18
R1
Rischio basso : luoghi o zone di lavoro in cui la presenza di
atmosfera esplosiva è una eccezione e dove vi è la presenza
di sorgenti in grado innescarla solo in seguito a guasto poco
probabile degli impianti .
1<R<9
R0
Autore :
Rischio trascurabile : luoghi o zone di lavoro in cui la
presenza di atmosfera esplosiva è statisticamente
impossibile e dove non vi è la presenza di sorgenti in grado
innescarla .
R<1
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CRITERI PER LA CLASSIFICAZIONE DEI LUOGHI CON PERICOLO
D’ESPLOSIONE PER LA PRESENZA DI LIQUIDI, GAS, VAPORI O
NEBBIE INFIAMMABILI
I luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di fluidi infiammabili, nei quali devono essere
eseguiti impianti elettrici con requisiti di sicurezza sono soggetti alle norme di emanazione
europea EN 60079-10, da cui è stata elaborata la guida CEI 31-35 riportata sinteticamente nel
presente documento.
A partire dal giugno 2012 le norme CEI EN 60079-10 verranno sostituite dalle nuove
norme CEI EN 60079-10-1.
Per gli impianti esistenti si fa riferimento alla norma CEI EN 60079-10.
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La metodologia contenuta è applicabile per la valutazione prevista dal D.Lgs. 81/08
come base per la redazione del documento di protezione contro le esplosioni.
La maggiore difficoltà di interpretazione della norma è la corretta valutazione dell’incidenza
dovuta alla ventilazione nei locali in cui sono presenti sorgenti di emissione in quanto una
scarsa ventilazione può rendere potenzialmente esplosivo un luogo in cui sono presenti limitate
ma costanti emissioni, mentre al contrario un’abbondante e affidabile ventilazione può rendere
non pericoloso un luogo in cui sono presenti importanti sorgenti di emissione.
Le norme CEI 64-2, rimaste in vigore solo per i locali contenenti sostanze esplosive,
assegnavano ad ogni sorgente di emissione (chiamata centro di pericolo) secondo il proprio
grado una determinata estensione della zona di pericolo mentre le norme attuali non
definiscono estensioni predeterminate ma propongono complicati metodi matematici, lasciando
maggiore responsabilità al progettista per la valutazione conclusiva.
Alcuni tipi di impianti sono assunti come esempio e consentono al progettista di controllare con
risultati noti i propri strumenti di calcolo, normalmente costituiti da programmi per calcolatore o
fogli di calcolo elettronico.
La relazione dei calcoli, in alcuni casi sarà semplicemente costituita dal rapporto di apposito
software, in altri sarà il rapporto di elaborazioni specifiche se il problema non è assimilabile agli
esempi standard.
Il secondo caso è ricorrente con una certa frequenza negli impianti industriali.
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Legenda delle sigle utilizzate nei report:
Sigla
Unità misura
Descrizione
Va
m³
Volume (libero) ambiente
Vo
m³
Volume da ventilare
Vz
m³
Volume zona pericolosa
Pa
Pascal
Pressione Atmosferica
Ta
gradi°C
Temperatura ambiente
f
numero
Fattore di efficacia della ventilazione
k
numero
Coefficiente sicurezza per LEL
w
m/sec
Velocità aria ventilazione
Qa
m³/sec
Portata aria ventilazione
Qa min
m³/sec
Portata minima aria per mantenere la concentrazione sotto il
LEL
Qg
kg/sec
Quantità gas emessa per secondo
Ca
numero
Ricambi aria ambiente
Co
numero
Ricambi aria nel volume Vo
LEL %
numero
Limite inferiore esplosività in percentuale sul volume aria
LEL
kg/m³
Limite inferiore esplosività
dz
m
distanza minima oltre la quale non esiste pericolo esplosione
Xm%
numero
Concentrazione media sostanza infiammabile
M
kg/kmol
Massa molare
ρ (Ta)
kg/m³
Massa volumica (in funzione di Ta)
Lo
m
Lato del volume da ventilare (Vo)
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Tabella 1: Tipi di zona con disponibilità della ventilazione buona
Grado della
emissione
Continuo
Primo
Secondo
Alto
Zona 0 (NE)
Zona 1 (NE)
Zona 2 (NE)
Grado della ventilazione
Medio
Basso
Zona 0
Zona 0
Zona 1
Zona 0 o 1
Zona 2
Zona 0 o 1
Tabella 2: Tipi di zona con disponibilità della ventilazione adeguata
Grado della
emissione
Continuo
Primo
Secondo
Grado della ventilazione
Alto
Medio
1° tipo di
2° tipo di
1° tipo di
2° tipo di
zona
zona
zona
zona
Zona 0 (NE)
Zona 2
Zona 0
Zona 2
Zona 1 (NE)
Zona 2
Zona 1
Zona 2
Zona 2 (NE)
------------------ Zona 2
------------------
Basso
zona
Zona 0
Zona 0 o 1
Zona 0 o 1
Le zone contrassegnate (NE) sono di dimensione trascurabile
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DEFINIZIONE DELLE ZONE
Nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas/vapori/nebbie si definiscono tre
zone in relazione alla probabilità decrescente di presenza di atmosfera pericolosa:
1. Zona 0: Luogo dove è presente continuamente o per lunghi periodi un’atmosfera
esplosiva
2. Zona 1: Luogo dove è possibile la presenza di atmosfera pericolosa durante il
funzionamento normale
3. Zona 2: Luogo dove è possibile la presenza di atmosfera pericolosa solo per guasto o
raramente e per brevi periodi
La sorgente di emissione è classificata in base al grado:
1. Grado continuo (C): l’emissione è presente in continuazione o per lunghi periodi
2. Grado primo (P): emissione occasionale durante il funzionamento normale
3. Grado secondo (S): emissione non prevista o rara e per limitati periodi
GRADO DELLA VENTILAZIONE
Può essere alto, medio o basso: si determina calcolando il volume Vz;
se questo risulta essere molto piccolo (alcuni dm³) e la concentrazione Xm% è
significativamente più bassa del prodotto k*LEL%/f il grado di ventilazione è alto;
se il volume Vz, negli ambienti chiusi, è << Va, ma non trascurabile il grado di ventilazione è
medio;
se non si verifica una delle due situazioni precedenti il grado di ventilazione è basso.
Disponibilità della ventilazione
E’ ritenuta buona se presente praticamente con continuità, salvo brevissime interruzioni,
mentre è ritenuta adeguata se le interruzioni possono essere più frequenti o di durata non
trascurabile.
Definiti i parametri precedenti si utilizzano le tabelle 1 o 2 per stabilire il tipo di Zona.
Nel caso che la ventilazione sia adeguata ma non continua occorre calcolare il volume della
zona pericolosa in presenza della ventilazione (1° tipo di zona) e in assenza di questa (2° tipo di
zona).
In presenza di ventilazione alta e con disponibilità buona le Zone sono declassate a (NE), cioè
la emissione è prontamente diluita pertanto la zona non è praticamente pericolosa.
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CALCOLO DI VZ
Come premesso, questa parte risente largamente della esperienza del valutatore, specialmente
nel caso di ambienti chiusi, dove Vo < Va e Co > Ca.
Per quanto possibile il calcolo è effettato con apposito software, ma spesso le condizioni
oggettive si discostano molto dagli esempi e le conclusioni che si ottengono differiscono
rispetto a misure effettuate sul campo;
in questi casi sono utilizzate le formule proposte nelle appendici G.B.4. e G.B.5. elaborate
mediante foglio di calcolo elettronico, in quanto permettono di valutare con migliore
approssimazione la distanza dz, oltre cui la zona non è pericolosa;
mediante dz si definisce la quota Lo, che è il lato del volume da ventilare Vo che inferiore del
volume totale dell’ambente Va se la concentrazione media Xm% è molto inferiore al LEL%.
EFFETTI PREVEDIBILI DELL’ESPLOSIONE
Il calcolo del volume VZ consente di definire l’entità degli effetti di una esplosione dovuta a
gas/vapori/nebbie infiammabili:
il volume Vz è uno dei soggetti evanescenti ed inafferrabili che vagano nei meandri della Guida
CEI 31-35.
Esso rappresenta il volume ipotetico di atmosfera esplosiva con cui dobbiamo fare i conti.
Se il tecnico che esegue la valutazione lo ritiene trascurabile, il grado di ventilazione diventa
alto e la relativa zona scompare.
La guida indica un limite di alcuni dm³, oltre il quale non è più trascurabile e quindi gli effetti
sono sempre pericolosi per i lavoratori.
In presenza di zone 0 e 1 di volume Vz non trascurabile si aggiunge anche il rischio di
cedimento delle strutture e dei sistemi di contenimento.
Le zone 0 sono consentite solamente all’interno di volumi chiusi ( serbatoi, tubazioni, ecc).
Le zone con volume Vz non trascurabile richiedono che al loro interno gli impianti e le
attrezzature siano di tipo conforme e certificato.
Occorre precisare quanto segue:
Il Testo Unico (D.Lgs. 81/08) attualmente non definisce un metodo per individuare gli effetti
prevedibili dell'esplosione, pertanto gli autori di testi e di software di valutazione applicano
metodi di varia origine.
Nel caso di complessi impianti chimici i metodi di valutazione del rischio sono:
- Applicazione metodologia API 581
- Determinazione di danno e fatalità
La prima è indicata per attività con rischio di incidente rilevante; la seconda, molto più semplice
segue un metodo di valutazione semiquantitativo, applicabile anche a impianti con minori
rischi in caso di esplosione e quindi molto più generalizzabile.
Il metodo di classificazione delle zone a rischio di esplosione proposto dalle Norme CEI 31-30
per i vapori/gas/nebbie infiammabili è già di per se un metodo semiquantitativo, in quanto
considera i tempi di permanenza delle emissioni pericolose e calcola la estensione delle zone
che ne derivano.
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Il metodo è coerente con la Comunicazione della Commissione Europea:
Guida di buone prassi a carattere non vincolante per l'attuazione della direttiva
1999/92/CE del Parlamento europeo e del Consiglio relativa alle prescrizioni minime per
il miglioramento della tutela della sicurezza e della salute dei lavoratori che possono
essere esposti al rischio di atmosfere esplosive
pubblicata il 25/08/03 nella quale si enuncia ( pag.14):
1. Più di 10 litri di atmosfera esplosiva compatta in ambienti chiusi devono essere considerati
sempre, indipendentemente dalla grandezza dell'ambiente, un'atmosfera esplosiva pericolosa.
2. Una valutazione sommaria è possibile con la regola approssimativa secondo la quale in tali
ambienti un'atmosfera esplosiva di più di un decimillesimo del volume dell'ambiente deve
essere considerata pericolosa, ad es. in un ambiente di 80 m3 a partire da 8 litri. Ciò comunque
non significa che l'intero spazio sia da considerarsi area a rischio di esplosione, ma che
presenta tale rischio solo la parte in cui si può formare un'atmosfera esplosiva pericolosa.
3. Per la maggior parte delle polveri infiammabili è già sufficiente il deposito di uno strato di
polveri dallo spessore inferiore ad 1 mm regolarmente distribuito sul terreno, per occupare
totalmente, mediante un vortice, uno spazio di altezza normale con una miscela esplosiva
polveri/aria.
4. Se è presente un'atmosfera esplosiva in recipienti che non reggono alla pressione di
esplosione che va eventualmente a prodursi, per il pericolo rappresentato ad es. dalle schegge
in caso di esplosione, si devono considerare pericolose quantità di gran lunga inferiori a quelle
sopra indicate.
Un limite inferiore non può pertanto essere stabilito.
In conclusione:
I volumi Vz che possono essere ritenuti trascurabili sono i seguenti:
1) Zona 0 = 1 dm³
2) Zona 1 = 10 dm³
3) Zona 2 = 100 dm³
Al di sopra di questi valori si possono considerare tre effetti prevedibili:
Se la zona è di tipo 2 il rischio è di lesione ai lavoratori;
Se le zona è di tipo 0 si può determinare il cedimento del sistema di contenimento con
proiezione di schegge ( la zona 0 è consentita solo all'interno di sistemi chiusi).
Se la zona è di tipo 1 si può determinare una esplosione in grado di lesionare le strutture
portanti di un edificio e causare lesioni fatali ai lavoratori.
Si pone infine in evidenza che negli esempi proposti dalla Guida Europea (punto 3) si
considerano anche le Polveri infiammabili pertanto le considerazioni fin qui svolte sono
estensibili per analogia anche alla classificazione delle aree secondo la Norma CEI 31-52.
Nota: La valutazione dei rischi di esplosione è incentrata in primo luogo:
• sulla formazione di atmosfere esplosive pericolose
e inoltre
• sulla presenza e sull'efficacia delle fonti di ignizione.
Nel processo di valutazione, la considerazione dei probabili effetti è di significato secondario,
poiché nel caso di un'esplosione ci si deve aspettare sempre un'elevata dimensione del danno,
che può estendersi da notevoli danni alle cose fino a ferimenti e morti.
Nella protezione contro le esplosioni, la prevenzione di atmosfere esplosive è prioritaria rispetto
all'esame quantitativo dei rischi (pagina 7 della Comunicazione CE).
Allo scopo di semplificare la comprensione della procedura di calcolo si rinvia al seguente
diagramma di flusso, tratto dalla guida CEI 31-35.
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ATMOSFERE ESPLOSIVE
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Dati già acquisiti o calcolati:
- grado della emissione
- disponibilità ventilazione
- concentrazione sostanza
- fattore ventilazione
Procedimento di classificazione dei luoghi per
ambienti chiusi
X m% ≤
NO
k * LELvol %
f
SI
Il volume Vz è
trascurabile ?
NO
SI
Grado di
ventilazione
BASSO :
la zona pericolosa
si estende a tutto
l’ambiente
Grado di
ventilazione
MEDIO :
Il 1° tipo di zona si
estende a parte
dell’ambiente .
Si procede al
calcolo della
distanza Dz
Grado di
ventilazione
ALTO :
Il 1° tipo di zona
non è pericoloso
Grado
della
emissione
continuo
secondo
Grado
della
emissione
primo
continuo
ZONA 0
1° tipo
ZONA 1
1° tipo
ZONA 2
1° tipo
secondo
primo
ZONA 0
1° tipo
FINE
Il 2° tipo di zona
non esiste
Buona
ZONA 1
1° tipo
ZONA 2
1° tipo
Ventilazione ?
Adeguata o scarsa
SI
Emissione 2° grado
e disponibilità
adeguata ?
NO
Calcolo della
concentrazione in
caso di
interruzione della
ventilazione
Pagina
seguente
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X m% ≤
SI
k * LEL vol %
NO
f
Il 1° tipo di zona si
estende a parte
dell’ambiente .
Si procede al
calcolo della
distanza Dz .
Si procede alla
valutazione del 2°
tipo di zona
SI
ZONA 1
2° tipo
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Calcolo della
concentrazione in
caso di
interruzione della
ventilazione
Da pagina
precedente
Disponibilità ventilazione
scarsa ed emissione di
grado continuo ?
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Il 2° tipo di zona si
estende a tutto
l’ambiente
NO
SI
ZONA 1
2° tipo
ZONA 1
2° tipo
Disponibilità ventilazione
scarsa ed emissione di
grado continuo ?
NO
ZONA 1
2° tipo
FINE
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Pag. 18
VALUTAZIONE DELLE EMISSIONI FRA AMBIENTI COMUNICANTI
Le aperture presenti sulle pareti dei locali in cui si trovano Zone pericolose, come ovvio,
consentono la fuoriuscita dell’atmosfera esplosiva verso l’ambiente adiacente a secondo della
loro“ermeticità”.
Si classificano quattro tipi di apertura con grado di sicurezza crescente:
1. Tipo A: si tratta di aperture prive di qualsiasi serramento o finestre di aerazione fissa;
non offrono alcuna resistenza al passaggio dell’atmosfera pericolosa.
2. Tipo B: normalmente chiuse (con dispositivo di autochiusura); aperte poco
frequentemente e dispongono di una buona tenuta su tutto il perimetro.
3. Tipo C: come le precedenti ma con guarnizione di tenuta su tutto il perimetro oppure
costituite da due aperture di tipo B in serie.
4. Tipo D: conformi al tipo B, ma apribili solo con attrezzo speciale o in caso di emergenza;
possono essere anche costituite da una apertura di tipo C in serie con una di tipo B. Se
utilizzate correttamente non offrono alcuna possibilità di passaggio all’atmosfera
esplosiva.
Le aperture sono da considerare in pratica come sorgenti di emissione;
Essendo arduo proporre un modello matematico, si semplifica la valutazione considerando che
la sorgente di emissione primaria si propaga al locale adiacente per una distanza (e
conseguentemente per un volume ) limitato dal tipo di apertura.
Se il locale adiacente a quello contenente la sorgente primaria ha una caratteristica di
ventilazione migliore, allora la zona pericolosa causata dall’apertura ha un volume inferiore di
quello del locale, altrimenti si estende a tutto il locale.
Nel caso che il locale comunicante con quello contenente la sorgente primaria sia luogo aperto
(o con grado di ventilazione alto) si può utilizzare la regola del filo teso per determinare l’area
affetta dalla zona pericolosa (vedi figura sottostante).
10,00M
12,00M
Sorgente
emissione
1,94M
Ambiente aperto
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Criteri per la classificazione dei luoghi con pericolo d’esplosione per la presenza
di polveri di legno
Sebbene le zone in cui effettivamente la polvere di legno è presente siano limitate
all’interno dell’impianti di aspirazione e attorno al perimetro di due macchine utensili ,
nei paragrafi seguenti sono riportate le norme di carattere generale utilizzate nella
classificazione , come richiesto dal Dlgs 81/08 , per giustificare le scelte operative
realizzate e per definire i criteri da utilizzare qualora siano introdotte nuove sorgenti di
emissione o macchine da collocarsi in zone pericolose .
La polvere in sospensione nell’aria forma una nube di combustibile e comburente
(ossigeno ) ben amalgamati , sicchè la combustione procede rapidamente , a una
velocità elevata , così da assumere i caratteri dell’esplosione (formazione di elevata
sovrapressione istantanea , onda d’urto che si propaga in tutte le direzioni) .
La polvere in sospensione nell’aria ha un comportamento molto aleatorio , meno
prevedibile di quello dei gas , per questo motivo la Norma CEI 64-2 , ora abrogata , non
classificava le zone secondo la probabilità di presenza della nube esplosiva , come
invece accade con il recepimento della norma europea EN 50281-3 che distingue tre
tipi di zona secondo una probabilità decrescente di presenza della nube esplosiva :
•
Zona 20 , in cui la presenza della nube è costante
•
Zona 21 , in cui la presenza della nube pur non essendo costante avviene con
regolarità durante il processo di lavorazione
•
Zona 22 , in cui la presenza della nube avviene molto saltuariamente o per
guasti del sistema di contenimento .
Esempi di zone 20 sono i volumi interni di contenitori di polveri come silos e filtri ,
sistemi di trasporto delle polveri , mulini , miscelatori , ecc .
Non sono consentite zone 20 nelle aree occupate da persone .
Esempi di zone 21 : zone circostanti le portelle di accesso a contenitori di polvere
soggetti a frequenti aperture ; bocche di caricamento prive di sistemi di aspirazione
delle polveri .
Una zona 21 dotata di impianto di aspirazione è declassata a zona 22 .
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Esempi di zone 22 : zone circostanti i filtri , che per malfunzionamento possono
emettere nube esplosiva , oppure tubi flessibili contenenti polvere che potrebbero
rompersi ;
zone con sacchi di polveri che potrebbero rompersi durante le operazioni di
manipolazione ; zone con strati di polvere che potrebbero sollevarsi da correnti d’aria ,
ecc.
Nel corso del 2005 è stata pubblicata la Guida Applicativa CEI 31-56 che definisce le
procedure per identificare il volume occupato dalla nube esplosiva prodotta dal ciclo di
lavorazione o da movimenti d’aria che investono uno strato di polvere .
Il metodo è complesso quindi generalmente si utilizza un apposito software , che si
applica con un discreto margine di soggettività rapportato alla esperienza del tecnico
che realizza la classificazione
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Effetti prevedibili dell’esplosione:
Il software per la classificazione dellle zone distingue fra zona pericolosa
e zona non pericolosa (Zona (NP) .
Se la zona non è NP allora abbiamo i seguenti casi
Se la zona è di tipo 22 il rischio è di lesione ai lavoratori ;
Se le zona è di tipo 20 si può determinare il cedimento del sistema di
contenimento con proiezione di schegge ( la zona 20 è consentita solo
all'interno di sistemi chiusi)
Se la zona è di tipo 21 si può determinare una esplosione in grado di lesionare
le
strutture portanti di un edificio e causare lesioni gravi ai lavoratori.
Nota: La valutazione dei rischi di esplosione è incentrata in primo luogo:
• sulla formazione di atmosfere esplosive pericolose
e inoltre
• sulla presenza e sull'efficacia delle fonti di ignizione.
Nel processo di valutazione, la considerazione dei probabili effetti è di significato
secondario, poiché nel caso di un'esplosione ci si deve aspettare sempre un'elevata
dimensione del danno, che può estendersi da notevoli danni alle cose fino a ferimenti e
morti.
Nella protezione contro le esplosioni, la prevenzione di atmosfere esplosive è prioritaria rispetto
all'esame quantitativo dei rischi.
(pagina 7 della Comunicazione CE) .
Nelle pagine seguenti si cercherà di sintetizzare nel modo più comprensibile le
procedure che saranno utilizzate per il calcolo della estensione delle zone pericolose .
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Sorgenti di emissione di grado continuo
•
Strati di polvere combustibile in recipiente aperto
•
Strati di polvere contenuti all’interno di sistemi chiusi ( come mulini , essiccatoi , filtri ,
cicloni , trasportatori a coclea o a nastro , mescolatori , sili , insaccatrici , ecc.) che
possono essere disturbati frequentemente , originando nubi di polvere a concentrazione
esplosiva
•
Strati di polvere esterni ai sistemi di contenimento , con grado di pulizia scarso ,
disturbati frequentemente , originando nubi di polvere a concentrazione esplosiva .
Sorgenti di emissione di grado primo
•
Aperture fisse di macchine in cui all’interno si ha una formazione continua di nube a
concentrazione esplosiva
•
Aperture previste per il frequente riempimento o svuotamento di macchine , con
formazione di nube a concentrazione esplosiva , prive di sistemi di bonifica
•
Punti di riempimento frequente di sacchi o altri contenitori
•
Strati di polvere esterni ai sistemi di contenimento , con grado di pulizia scarso ,
disturbati poco frequentemente , originando nubi di polvere a concentrazione esplosiva .
•
Sorgenti di emissione di grado secondo
•
Aperture fisse di macchine in cui all’interno si ha una formazione continua di nube a
concentrazione esplosiva , provviste di sistema di bonifica o prevenzione (aspirazione ,
depressione)
•
Punti di svuotamento o riempimento occasionali , situati in ambiente aperto
•
Sacchi non ermeticamente chiusi o poco resistenti alla rottura
•
Giunti flessibili
•
Scarichi in atmosfera di filtri d’abbattimento
•
Tenute degli alberi rotanti
•
Le valvole in genere (rotocelle , valvole dosatrici , ecc)
•
I trasportatori e gli elevatori se non chiusi ermeticamente
•
Le bocche di carico e scarico , normalmente chiuse
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Sorgenti di emissione trascurabile
•
Contenitori sigillati , costruiti con materiale idoneo per i trasporti su strada o ferrovia e
ben immagazzinati
•
Tubi e condotti privi di giunture
•
Tenute di valvole e giunti flangiati
Corrispondenza tra zone e sorgenti
Generalmente una sorgente di emissione:
•
di grado continuo origina una Zona 20
•
di grado primo origina una Zona 21
•
di grado secondo origina una Zona 22
Questa corrispondenza può essere alterata da opportuni provvedimenti di bonifica .
Sistemi di bonifica
•
Aspirazione localizzata
•
Mantenimento in depressione di un sistema chiuso
•
Rimozione degli strati di polvere esterni ai sistemi di contenimento
•
Inertizzazione dei sistemi di contenimento (CO2 , Azoto , Polveri )
•
Inertizzazione delle polveri combustibili (Acqua , Polveri)
•
Pressurizzazione dei locali
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Installazioni consentite nelle varie zone
Le direttive europee recepite con il Dlgs 233/03 estendono l’obbligo di valutazione
della conformità a tutte le attrezzature , elettriche e non , presenti nelle zone
classificate :
•
nella zona 20 possono essere installati apparecchi di categoria 1D ;
•
nella zona 21 possono essere installati apparecchi di categoria 2D ;
•
nella zona 22 possono essere installati apparecchi di categoria 3D ;
Grado di efficacia dei sistemi di asportazione delle polveri
•
Alto , quando l’asportazione delle polveri è in grado di ridurre istantaneamente la
concentrazione delle polveri sotto al LEL ( minima concentrazione esplosiva) nelle
immediate vicinanze della bocca e all’interno dei condotti di aspirazione .
•
Medio , quando l’asportazione delle polveri non è in grado di ridurre istantaneamente la
concentrazione delle polveri sotto al LEL come nel caso precedente, però cattura tutta la
polvere in modo che permanga brevemente dopo il cessare della emissione
•
Scarso , non rientra in nessuno dei casi precedenti , quindi è inefficacie per prevenire la
formazione di nube di polvere a concentrazione esplosiva .
Disponibilità dei sistemi di asportazione delle polveri
•
Buona , quando l’asportazione delle polveri è presente in modo praticamente continuo
•
Adeguata , quando l’asportazione delle polveri è presente durante il funzionamento
normale , salvo delle brevi ed occasionali fermate .
•
Scarsa , non rientra in nessuno dei casi precedenti , quindi è inefficace per prevenire la
formazione di nube di polvere a concentrazione esplosiva .
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Influenza degli strati di polvere
Possono essere sollevati da disturbi come flussi di aria o passaggio di veicoli e originare nubi
a concentrazione esplosiva .
Lo spessore dello strato determina in accordo con una specifica tabella , la temperatura
superficiale massima dei componenti ad esso sottostanti .
Grado di efficacia della rimozione dello strato
•
Alto , quando la pulizia mantiene lo strato a spessori trascurabili oppure è rimosso
immediatamente dopo la sua formazione ; in questo caso lo strato non è considerato come
sorgente di emissione .
•
Medio , quando la pulizia mantiene lo strato a spessori non trascurabili , ma è rimosso
almeno alla fine di ogni turno di otto ore ; in questo caso lo strato è sorgente di emissione
•
Scarso , non rientra in nessuno dei casi precedenti , quindi è inefficacie per prevenire la
formazione di nube di polvere a concentrazione esplosiva ; in questo caso lo strato
origina una sorgente di emissione di grado più elevato del precedente .
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Classificazione delle aperture
•
Tipo A , apertura priva di ogni sistema di chiusura
•
Tipo B , apertura dotata di serramento con dispositivo di autochiusura e buona tenuta
perimetrale
•
Tipo C , apertura normalmente chiusa e dotata di guarnizione di tenuta su tutto il
perimetro
Spesso in un ambiente possono trovarsi numerose sorgenti di emissione simili fra loro , in questo
caso è consentito effettuare i calcoli su una di esse individuata come rappresentativa e riportare
l’estensione anche sulle altre .
Le quantità emesse dalle sorgenti di vario grado , si sommano in accordo con una specifica
tabella
Le aperture dei locali possono determinare una fuoriuscita della zona pericolosa per una distanza
che dipende anch’essa da numerosi parametri .
Estensione delle zone pericolose
Dipende dalla combinazione di vari parametri .
Le formule presenti nella Guida CEI 31-56 sono complesse , dovendo considerare numerose
variabili come : granulometria della polvere , grado di umidità , velocità dell’aria , altezza della
sorgente dal suolo , limiti di esplosività , classe di esplosività , pertanto per evitare facili errori ci
si affida normalmente ad appositi software prodotti dalla stessa CEI o da altre note case editoriali
del settore elettrotecnico
Interno dei sistemi di contenimento
Recipienti , apparecchi , mulini , frantoi , essiccatoi , filtri di abbattimento , tramogge ,
mescolatori , condutture di trasporto (chiuse) , coclee , insaccatrici , ecc. : Zona 20
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Esterno dei sistemi di contenimento
Zona 20 : deve essere evitata .
Zona 21 : si estende convenzionalmente per metri 1 dal perimetro dell’apertura su zona
20 se vi è scarsa emissione di polvere , in caso contrario deve essere calcolata ; non esiste
attualmente la definizione di scarsa quantità , il criterio è soggettivo ; se la nube di
polvere è densa la quantità è elevata .
Zona 22 : si estende attorno a sorgenti di grado continuo e primo ; in ogni caso deve
essere calcolata (Appendice GD della Guida CEI 31-56) .
Sono inoltre disponibili alcune tabelle che tengono conto dei sistemi adottati per la prevenzione
della fuoriuscita delle polveri :
Esterno dei sistemi di contenimento senza provvedimenti di bonifica
Ambiente aperto
Grado di emissione della Primo tipo di zona
SE
Secondo tipo di zona
Continuo
Zona 20
Non esiste
Primo
Zona 21
Non esiste
Secondo
Zona 22
Non esiste
Esterno dei sistemi di contenimento senza provvedimenti di bonifica
Ambiente chiuso
Grado di emissione della Primo tipo di zona
SE
Secondo tipo di zona
Continuo
Zona 20
Zona 22
Primo
Zona 21
Zona 22
Secondo
Zona 22
Zona 22
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Esterno dei sistemi di contenimento con provvedimenti di bonifica
Ambiente aperto o chiuso
Grado di efficacia del sistema di aspirazione : ALTO
Grado di emissione Disponibilità
SE
aspirazione
Zona pericolosa
Zona interna al cono
asp.
Continuo
Buona
Zona non pericolosa
Zona non pericolosa
Continuo
Adeguata
Zona 22
Zona non pericolosa
Primo
Buona
Zona non pericolosa
Zona non pericolosa
Primo
Adeguata
Zona 22
Zona non pericolosa
Secondo
Buona
Zona non pericolosa
Zona non pericolosa
Secondo
Adeguata
Zona non pericolosa
Zona non pericolosa
Esterno dei sistemi di contenimento con provvedimenti di bonifica
Ambiente aperto o chiuso
Grado di efficacia del sistema di aspirazione : MEDIO
Grado di emissione Disponibilità
SE
aspirazione
Zona pericolosa
Zona interna al cono
asp.
Continuo
Buona
Zona non pericolosa
Zona 20
Continuo
Adeguata
Zona 22
Zona 20
Primo
Buona
Zona non pericolosa
Zona 21
Primo
Adeguata
Zona 22
Zona 21
Secondo
Buona
Zona non pericolosa
Zona 22
Secondo
Adeguata
Zona non pericolosa
Zona 22
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Emissioni originate dagli strati di polvere
Se il livello di pulizia dello strato è elevato , questo non è sorgente di emissione .
Grado di emissione dal sistema di contenimento : continuo o primo
Livello di pulizia
Disturbo dello strato
Grado emissione strato
Adeguato
Frequente
Primo
Adeguato
Non frequente
Secondo
Scarso
Frequente
Continuo
Scarso
Non frequente
Primo
Grado di emissione dal sistema di contenimento : secondo
Livello di pulizia
Disturbo dello strato
Grado emissione strato
Adeguato
Frequente
Secondo
Adeguato
Non frequente
Non pericoloso
Scarso
Frequente
Primo
Scarso
Non frequente
Secondo
Zone pericolose generate dallo strato di polvere
Grado emissione strato
Zona pericolosa
Continuo
Zona 20
Primo
Zona 21
Secondo
Zona 22
L’estensione delle zone pericolose generate dallo stato si calcola con le formule contenute nella
Appendice GD della Guida CEI 31-56 .
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Estensione delle zone per effetto di aperture
Tipi di zone nell’ambiente a valle di aperture
Zona
Tipo di
Ambiente a valle
ambiente apertura
Chiuso
a monte
Aperto
Pm = Pv Pm < Pv Pm> Pv
Pm = Pv Pm < Pv Pm> Pv
A
Zona 20
Zona 20
Zona 21
Zona 20
Zona 20
Zona 21
B
Zona 21
Zona 21
Zona 22
Zona 21
Zona 21
Zona 22
C
Zona NP Zona NP Zona NP
Zona NP Zona NP Zona NP
A
Zona 21
Zona 21
Zona 22
Zona 21
Zona 21
Zona 22
B
Zona 22
Zona 22
Zona NP
Zona 22
Zona 22
Zona NP
C
Zona NP Zona NP Zona NP
Zona NP Zona NP Zona NP
A
Zona 22
Zona 22
B
Zona NP Zona NP Zona NP
Zona NP Zona NP Zona NP
C
Zona NP Zona NP Zona NP
Zona NP Zona NP Zona NP
Zona 20
Zona 21
Zona 22
Zona NP
Zona 22
Zona NP
Zona 22
Pm = pressione dell’ambiente a monte ; Pv = pressione dell’ambiente a valle .
Per quanto riguarda l’estensione delle zone a valle di aperture si può ragionevolmente
considerare :
•
un valore = m 1 se Pv <=Pm ,
•
un valore = m 0,5 se Pv > Pm
•
un valore = m 0,1 se Pv >> Pm
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Limiti di temperatura degli apparecchi
Se l’apparecchio installato assume temperature superficiali sufficienti ad innescare le
polveri in strato o in nube , ovviamente non è adatto per evitare il pericolo di esplosione
, pertanto l’installatore dovrà preoccuparsi di verificare che siano rispettate entrambe le
seguenti condizioni :
a) dove è la temperatura di accensione della nube di polvere e è la temperatura
di accensione di uno strato di polvere alto 5 mm .
b) Per strati di polvere più alti (fino a 500 mm) la temperatura decresce .
Le apparecchiature di nuova installazione in zone con pericolo di esplosione dovuto
a polveri oltre alla marcatura Atex adatta per il tipo di zona , devono riportare anche la
temperatura superficiale adatta per il tipo di polvere , secondo i criteri precedentemente
esposti come evidenziato nella figura seguente .
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SORGENTI DI ACCENSIONE DELLE ATMOSFERE ESPLOSIVE
La norma UNI EN 1127-1 individua le seguenti tipologie di sorgente di accensione:
-
superfici calde
fiamme e gas caldi (incluse particelle incandescenti)
scintille di origine meccanica
apparecchiature elettriche
correnti elettriche vaganti, protezione contro la corrosione catodica
elettricità statica
fulmini
radio frequenze (RF) e onde elettromagnetiche (104 Hz – 3x1012 Hz)
onde elettromagnetiche (3x1012 Hz – 3x1015 Hz)
da 1000 µm a 0,1 µm (campo spettrale ottico)
radiazioni ionizzanti
ultrasuoni
compressione adiabatica, onde d'urto, fuoriuscita di gas
reazioni esotermiche (incluso autoignizione di polveri)
Superfici calde
Le atmosfere esplosive possono infiammarsi mediante il contatto con superfici calde,
se la temperatura di una superficie raggiunge quella di accensione dell'atmosfera
esplosiva.
Esempio: Nel corso delle normali attività sono, ad esempio, superfici calde gli impianti
di riscaldamento, determinate apparecchiature elettriche, condutture calde, ecc. Difetti
di funzionamento che determinano superfici calde sono, ad esempio, parti che si
surriscaldano per una lubrificazione inadeguata. Se le superfici calde possono venire a
contatto con atmosfere esplosive, si dovrebbe garantire un determinato margine di
sicurezza tra la temperatura massima raggiungibile dalla superficie e la temperatura di
accensione dell'atmosfera esplosiva. Questo margine di sicurezza da rispettare
dipende dalla ripartizione in zone ed è stabilito secondo la norma EN 1127-1.
Nota: I depositi di polveri hanno un effetto isolante ed ostacolano, quindi, la dispersione
di calore nell'ambiente circostante. Quanto più è spesso lo strato di polveri, tanto meno
avviene la dispersione di calore. Ciò può condurre ad un ristagno di calore e
determinare, di conseguenza, un ulteriore innalzamento della temperatura. Questo
fenomeno può portare all'infiammazione dello strato di polveri. Le attrezzature di lavoro
che possono essere fatte funzionare in modo sicuro in un'atmosfera esplosiva gas/aria,
secondo la direttiva 94/9/CE non sono, quindi, necessariamente opportune per un
funzionamento appropriato in aree a rischio di esplosione di polveri/aria.
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Fiamme e gas caldi
Tanto le fiamme stesse quanto le particelle ardenti di materiali solidi possono
infiammare atmosfere esplosive. Le fiamme, anche se di piccolissime dimensioni, sono
tra le fonti di ignizione più efficaci e quindi vanno escluse in linea generale dalle aree
potenzialmente esplosive delle zone 0 e 20. Nelle zone 1, 2, 21 e 22 le fiamme
dovrebbero poter essere presenti solo se le zone sono chiuse in modo sicuro (cfr. EN
1127-1). Si devono impedire, mediante appropriate misure organizzative, fiamme libere
dovute a saldature o fumo.
Scintille di origine meccanica
In seguito a processi di attrito, urto o abrasione nel funzionamento normale
(tipicamente la molatura) o in caso di anomalia (ingresso di corpi solidi tra parti in
movimento) si possono formare scintille. Queste possono accendere gas e vapori
infiammabili, nonché alcune miscele nebbie/aria o polveri/aria.
Nelle polveri depositate, inoltre, le scintille possono causare fuoco senza fiamma, che
può rappresentare una fonte di ignizione per un'atmosfera esplosiva.
L'infiltrazione di materiale estraneo, ad esempio pietre o pezzi di metallo, in
apparecchiature o parti degli impianti, deve essere tenuta sotto controllo in quanto
causa di scintillamento.
Sembra accertato che con velocità periferiche inferiori a 1 m/s le scintille meccaniche
non riescano ad innescare nubi di polvere (UNI EN 1127-1 art. 6.4.4).
Nota: I processi di attrito, urto o abrasione che interessano la ruggine e i metalli leggeri
(ad esempio l'alluminio e il magnesio) e le loro leghe possono provocare una reazione
alluminotermica, mediante la quale si possono formare scintille particolarmente
infiammabili.
La formazione di scintille provenienti da attrito o urti può essere limitata mediante la
scelta di appropriate combinazioni di materiali (ad es. nei ventilatori). Con attrezzature
di lavoro che hanno parti in movimento si devono evitare, in via di principio, per le
postazioni dove vi siano attrito, urti o abrasioni, le combinazioni metalli leggeri e acciaio
(escluso l'acciaio inossidabile).
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La tabella seguente si riferisce all’ammissibilità degli utensili che producono, o possono
produrre scintille, nei vari tipi di zona. (1)
Tipo di zona
Gas
Polveri
Utensili che producono serie di scintille
(mole, seghe, ecc.)
Utensili di acciaio che possono
produrre scintille singole (cacciaviti,
martelli, ecc.)
NON AMMESSI
NON AMMESSI
Zona 0
Zona 20
AMMESSI
(solo in assenza di atmosfera esplosiva)
Zona 1
AMMESSI (2)
Zona 21
AMMESSI
(senza strati di polvere) (3)
AMMESSI
(solo in assenza di atmosfera esplosiva)
Zona 2
AMMESSI
Zona 22
AMMESSI
(senza strati di polvere) (3)
(1) L’uso di utensili in zona 1,2,21,22 dovrebbe essere soggetto ad una “autorizzazione al lavoro”.
(2) Per gas del gruppo IIC, sono ammessi solo in assenza di atmosfera esplosiva.
(3) Anche nelle zone limitrofe dove possono arrivare scintille. Sono ammessi strati di polvere umide.
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Apparecchiature elettriche
Con gli impianti elettrici possono presentarsi come fonti di ignizione, anche a basse
tensioni, scintille elettriche (ad esempio con circuiti elettrici aperti e chiusi e con correnti
di compensazione e superfici calde, morsetti allentati, guasti d’isolamento, ecc.).
Pertanto, possono essere installati in aree a rischio di esplosione solo apparecchi
elettrici conformi ai requisiti richiesti all'allegato II della direttiva 1999/92/CE. In tutte le
zone i nuovi apparecchi devono essere scelti sulla base delle categorie elencate nella
direttiva 94/9/CE. In linea con il documento sulla protezione contro le esplosioni, gli
apparecchi di lavoro, dispositivi di allarme inclusi, devono essere concepiti, utilizzati e
mantenuti in servizio prestando debita attenzione alla sicurezza.
Nelle zone pericolose non sono ammessi sistemi TN-C, cioè il conduttore PEN che
svolge la funzione di neutro (N) e di protezione (PE).
I sistemi TT utilizzati in zona 1 devono essere protetti con dispositivi differenziali in
modo che correnti elevate verso terra non possano permanere per un tempo indefinito.
Per evitare la formazione di scintille pericolose è importante garantire l’equipotenzialità
tra le masse e le masse estranee.
Non è necessario che gli involucri metallici delle costruzioni a sicurezza intrinseca siano
collegati al sistema di equalizzazione del potenziale, a meno che questo sia stabilito
nella documentazione del costruttore.
Si suggerisce, inoltre, di utilizzare dispositivi antiurto, guaine protettive, leghe
antiscintilla, ecc.
Compressione adiabatica di gas
La compressione adiabatica (scambio di calore con l’ambiente circostante trascurabile)
di un gas aumenta la temperatura del gas stesso e, nel caso di un’atmosfera esplosiva,
ne può determinare l’innesco. Ad esempio, le nebbie di olio lubrificante possono essere
accese per compressione da un’onda d’urto proveniente da una conduttura, o da un
recipiente in pressione.
Fulmini
Il fulmine è un evento raro, l’atmosfera esplosiva è presente raramente (salvo nella
zona 0), l’innesco di un’atmosfera esplosiva dovuta a un fulmine è dunque un evento
rarissimo, essendo la probabilità pari al prodotto di due probabilità molto piccole (eventi
indipendenti tra loro).
In base a questa considerazione, la normativa sulla protezione dalle scariche
atmosferiche considera i luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas o
polveri come ordinari. L’impianto elettrico deve essere comunque protetto con SPD
contro la fulminazione indiretta, cioè dalle sovratensioni provenienti dalle linee
elettriche, quando necessario secondo le normative applicabili.
Reazioni esotermiche
Mediante reazioni chimiche con sviluppo di calore (reazioni esotermiche), le sostanze si
possono riscaldare e quindi diventare fonti di ignizione. Questo autoriscaldamento è
possibile se la velocità di produzione di calore è superiore al tasso di dispersione dello
stesso nell'ambiente circostante. Impedendo la sottrazione di calore o aumentando la
temperatura dell'ambiente circostante (ad esempio, mediante stoccaggio), la velocità di
reazione può aumentare, facendo sì che si determinino le condizioni necessarie per
l'ignizione. Cruciali sono, accanto ad altri parametri, il rapporto volumi/superfici del
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sistema di reazione, la temperatura ambiente e il tempo di permanenza. Le alte
temperature che si formano possono condurre sia alla formazione di fuoco senza
fiamma e/o incendi, sia all'infiammazione di atmosfere esplosive. Le sostanze
infiammabili (ad esempio gas o vapori) eventualmente formate dalla reazione possono
formare nuovamente atmosfere esplosive venendo a contatto con l'aria circostante e
così aumentare notevolmente la pericolosità dell'intero sistema.
Pertanto, le sostanze che tendono all'autoaccensione devono essere evitate il più
possibile in tutte le zone. Qualora siano manipolate tali sostanze si devono decidere,
caso per caso, le misure di protezione necessarie. E’ ad esempio il caso di reazioni di
sostanze piroforiche in aria (che si accendono al contatto con l’aria), di metalli alcalini
con l’acqua, autoriscaldamento di mangimi per processi biologici, reazioni di
polimerizzazione, ecc.
Nota: Misure di protezione adeguate possono essere:
1. inertizzazione,
2. stabilizzazione,
3. miglioramento della sottrazione di calore, ad esempio mediante suddivisione delle
quantità di sostanze in piccole unità o tecniche di stoccaggio con spazi intermedi,
4. regolazione della temperatura dell'impianto,
5. stoccaggio a temperature ambiente ridotte,
6. limitazione dei tempi di permanenza a tempi inferiori alla durata d'induzione per la
formazione di incendi di polveri.
Correnti vaganti e di protezione catodica
Per corrente “vagante” s’intende una corrente che fluisce lungo un percorso non
previsto. In genere, si tratta di ritorni di corrente attraverso il circuito di terra.
La corrente vagante può essere può essere quella del funzionamento ordinario, ad
esempio correnti di dispersione, corrente di squilibrio sul neutro dei sistemi trifase (ad
esempio sistemi TN-C o TN-S con il neutro collegato a terra in diversi punti
dell’impianto utilizzatore), oppure correnti di saldatura (il conduttore di ritorno non è
collegato sul pezzo da saldare) o di trazione elettrica.
Si possono avere correnti vaganti anche a causa di un guasto non interrotto dai
dispositivi di protezione.
I sistemi di protezione catodica a corrente impressa costituiscono un’ulteriore sorgente
di accensione.
Campi elettromagnetici
Il campo elettromagnetico trasmette energia.
Un qualsiasi corpo metallico, di dimensioni paragonabili alla lunghezza d’onda
(radiofrequenza o microonde) può trasformarsi in un’antenna e ricevere energia
elettrica sufficiente per innescare l’atmosfera esplosiva.
Ciò avviene se il campo è elevato, cioè se la sorgente del campo è vicina.
Un raggio laser può trasmettere elevate densità di energia e innescare atmosfere
esplosive. Anche i raggi X, ed altre radiazioni ionizzanti, possono innescare
un’atmosfera esplosiva.
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Ultrasuoni
Gli ultrasuoni trasmettono energia che può provocare il riscaldamento di un corpo e la
conseguente accensione dell’atmosfera esplosiva.
Elettricità statica
Come conseguenza di operazioni di separazione fisica, nei quali almeno una sostanza
9
è interessata da una resistenza elettrica specifica di più di 10 Ωm oppure con oggetti
con una resistenza di superficie di più di 109 Ω, si possono presentare, in determinate
condizioni, scariche infiammabili di elettricità statica. Nelle figure seguenti sono
rappresentate diverse possibilità di cariche elettrostatiche dovute a separazione di
carica.
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Esempi pratici di scariche disruptive:
A) fusto metallico isolato da terra
B) persona isolata da terra (scarpe isolanti)
C) tubo a gomito isolato mediante guarnizioni
D) liquido conduttore isolato mediante fusto di plastica
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Esempi pratici di scariche a pennacchio:
A) in una tubazione con rivestimento interno isolante
B) in un separatore di polvere con rivestimento interno isolante
C) su un contenitore in materiale isolante
D) su un nastro trasportatore isolante che scorre veloce
Esempi pratici di scariche a effluvio dovute a:
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A)
B)
C)
D)
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un contenitore per materiale in polvere caricato elettrostaticamente
un liquido isolante caricato
una nube di polvere caricata
una nube temporalesca caricata
I seguenti tipi di scarica possono verificarsi nelle normali condizioni di attività aziendale:
Scintille di accensione (scarica disruptiva): Scintille di accensione possono
verificarsi per la carica di parti non messe a terra e conduttrici di elettricità.
Scintillii (scariche a effluvio): Scintillii possono verificarsi con parti cariche di materiali
non conduttori, che comprendono la maggior parte dei materiali sintetici.
Scariche a pennacchio: Le cosiddette scariche a pennacchio possono prodursi in
processi di separazione più rapidi, ad esempio, in passaggi di fogli di metallo in
laminatoi, procedimenti di trasporto pneumatico in tubi o recipienti metallici rivestiti di
materiale isolante o in cinghie di trasmissione.
Scariche a cono: Scariche a cono si possono verificare ad esempio col riempimento
pneumatico di silos.
Tutti i tipi di scarica di cui sopra sono da considerare infiammabili per la maggioranza
dei gas e dei vapori di solventi. Anche le miscele nebbie o polvere/aria possono
infiammarsi a causa dei suddetti tipi di scarica, ma gli scintillii vanno considerati
soltanto come una possibile fonte di ignizione di polveri infiammabili.
Esempi: Importanti misure di protezione da rispettare, a seconda della zona:
1. Mettere a terra le parti conduttrici degli impianti di lavorazione e di deposito che sono
isolate da terra, e i mezzi di convogliamento di sostanze infiammabili. In generale le
strutture, gli impianti ed i relativi componenti (es. pompe, compressori, scambiatori di
calore, contenitori, tubi di connessione, sistemi di aspirazione, ecc.) sono metallici,
imbullonati o saldati, pertanto essi sono di fatto a terra (è sufficiente una resistenza
inferiore a 1 M Ω).
2. Indossare sempre calzature adatte su pavimenti con una resistenza elettrica totale
8
della persona contro il terreno di non più di 10 Ω.
3. Evitare materiali e oggetti a bassa conducibilità elettrica.
4. Diminuire le superfici non conducenti.
5. Evitare canalizzazioni e recipienti metallici conduttori, rivestiti all'interno di un
isolamento elettrico, nei processi di trasporto e di riempimento di polveri.
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CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI SECONDO DIRETTIVA 94/9/CE
La direttiva 94/9/CE suddivide i prodotti in gruppi in base alla destinazione d’uso:
-
-
gruppo I: prodotti per miniere grisoutose (in sotterraneo nelle miniere e nei loro
impianti di superficie dove potrebbero essere esposti al grisou e/o polveri
combustibili);
gruppo II: prodotti per luoghi diversi dalle miniere grisoutose (industrie di
superficie);
A loro volta, i prodotti di ogni gruppo sono suddivisi in categorie, in relazione al livello di
protezione:
gruppo I
- categoria M1: prodotti adatti per rimanere operativi in presenza di grisou (livello
di protezione molto elevato);
- categoria M2: prodotti la cui alimentazione dovrebbe poter essere interrotta in
presenza di grisou (livello di protezione elevato).
Gruppo II
- categoria 1: prodotti adatti per zone 0 e/o 20 (livello di protezione molto elevato);
- categoria 2: prodotti adatti per zone 1 e/o 21 (livello di protezione elevato);
- categoria 3: prodotti adatti per zone 2 e/o 22 (livello di protezione normale);.
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Le tabelle seguenti forniscono maggiori informazioni in proposito.
PRODOTTI
Gruppo
Categoria
LIVELLO DI PROTEZIONE
Qualità
I
M1
Molto elevato
I
M2
Elevato
Autore :
Adempimento di protezione
DESTINAZIONE D’USO
Luoghi
I prodotti devono restare
operativi in presenza di
atmosfere esplosive. In caso di
guasto di un mezzo di
protezione, il livello di sicurezza
è garantito da almeno un
secondo mezzo di protezione.
Miniere con
Inoltre il livello di sicurezza è
pericolo
garantito anche se si
d’esplosione
manifestano due anomalie
per la presenza
indipendenti una dall’altra. (1)
di grisou e/o
polveri
In presenza di atmosfere
combustibili ed
esplosive, i prodotti devono
impianti di
poter essere messi fuori
superficie a
tensione. Il livello di sicurezza è
loro connessi
garantito durante il
funzionamento normale,
comprese le condizioni di
esercizio gravose dovute in
particolare ad un uso severo
del prodotto e a continue
variazioni ambientali.
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Zone
-
-
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PRODOTTI
Gruppo
Categoria
II
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LIVELLO DI PROTEZIONE
Qualità
Adempimento di protezione
Molto elevato
2G
Elevato
3G
Normale
Il livello di sicurezza è garantito
nel funzionamento normale. (2)
1D
Molto elevato
Come 1G
2D
Elevato
Come 2G
3D
Normale
Come 3G
II
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DESTINAZIONE D’USO
Luoghi
Zone
In caso di guasto di uno dei
mezzi di protezione, il livello di
sicurezza è garantito da
almeno un secondo mezzo di
Zona 0 ed
protezione. Inoltre, il livello di
anche 1, 2
sicurezza è garantito anche se
Luoghi con
si manifestano due anomalie
pericolo
indipendenti una dall’altra.(1)(2) d’esplosione
Il livello di sicurezza è garantito per la presenza
anche in presenza di anomalie di gas (vapori o
ricorrenti o di difetti di
Zona 1 ed
nebbie)
funzionamento dei prodotti di
anche 2
cui occorre abitualmente tenere
conto. (2)
1G
II
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Zona 2
II
II
II
Luoghi con
pericolo
d’esplosione
per la presenza
di polveri
combustibili
Zona 20
ed anche
21, 22
Zona 21
ed anche
22
Zona 22
(1) Le due anomali possono avvenire anche nello stesso prodotto.
(2) Per questa categoria di prodotti non è richiesta la disattivazione (messa fuori tensione) in presenza di
atmosfera esplosiva.
Nota: Gli apparecchi impiegati in presenza di miscele ibride devono risultare idonei
all'uso e testati di conseguenza. Un apparecchio della categoria 2G/D, ad esempio, non
è necessariamente adatto all'impiego in miscele ibride e non è quindi ammissibile
Altre misure di sicurezza previste sono:
Autore :
•
Controllo di esplodibilità del luogo pericoloso mediante apparecchiature
elettroniche, ritenuta efficacie per le zone 1 e 2, ma non sufficiente per la
zona 0
•
Controllo della temperatura del luogo pericoloso mediante apparecchiature
elettroniche, ritenuta efficacie per le zone 1 e 2, ma non sufficiente per la
zona 0
•
Sorveglianza di personale addestrato
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