Protezione contro le esplosioni? Si, ma solo dopo attenta riflessione.

IRMACO
News.11
irmaco
NOTIZIARIO
maggio
2012
Protezione contro le esplosioni?
Si, ma solo dopo attenta riflessione.
Siamo tutti consapevoli dell’importanza di proteggere le nostre installazioni. La protezione, tuttavia, per avere un
senso deve essere stata prima ben ponderata. Troppo spesso ci troviamo di fronte a situazioni che possono apparire
sicure ma che in realtà non lo sono affatto.
Con questa circolare vogliamo porre l’accento su un’applicazione ben nota ma troppo spesso fraintesa: la protezione
dei filtri depolveratori. In questo articolo spieghiamo nel dettaglio dove si trovano questi rischi e come intervenire. Ma
prima di tutto: alcuni rischi che troppo spesso vengono trascurati.
Come potete vedere: molti spunti di riflessione!
Peter Macken
Il vostro partner per la protezione dalle esplosioni e dagli incendi di processo
Protezione contro le esplosioni dei filtri
depolveratori
Introduzione
La protezione contro le esplosioni dei filtri depolveratori è un argomento controverso. La guida tedesca VDI 2263 indica che la protezione dalle esplosioni è da
prevedersi soltanto quando l’energia di accensione minima della polvere (Minimum
Ignition Energy) MIE < 1 mJ . Quando MIE > 10 mJ, sono sufficienti misure preventive; tra 1 e 10 mJ “potrebbe essere necessaria la consulenza di esperti”. Secondo
altre fonti tuttavia, la protezione contro le esplosioni dei filtri depolveratori è sempre
necessaria.
Questo compendio fornisce una guida alle direttive ATEX per rispondere alla
domanda: in quali condizioni è possibile affidarsi unicamente alla prevenzione delle
esplosioni? Saranno inoltre forniti alcuni suggerimenti pratici con gli ultimi requisiti
basati sulla revisione della norma relativa ai sistemi di sfogo delle esplosioni di
polveri: la EN 14491 (revisione che si prevede sarà pubblicata a breve).
Atmosfere esplosive
Sebbene i filtri depolveratori siano utilizzati in applicazioni con concentrazioni elevate
di polvere, molti filtri sono impiegati nei sistemi di estrazione: la concentrazione media
di polvere nell’aria estratta è generalmente ridotta, nettamente minore del limite di
esplosione inferiore (LEL). Di conseguenza c’è la tendenza ad affermare che l’insorgenza di un’atmosfera esplosiva in tali filtri non sia probabile. Nella classificazione
delle aree ai fini ATEX, tali filtri potrebbero rappresentare una situazione da zona 22
o probabilmente anche da zona 21, ma certamente non una situazione da zona 20.
Tuttavia, in molte pubblicazioni sulla classificazione delle aree, i filtri depolveratori
sono citati come la tipica situazione da zona 20. A cosa è dovuta tale differenza?
L’indizio è la pulizia del filtro. Quando l’aria (con carico di polvere ridotto) entra nel
filtro, la maggior parte delle particelle si deposita in quanto la velocità dell’aria è
bassa e la turbolenza scarsa. In alcune applicazioni si utilizzano persino “camere a
polvere” senza elementi filtranti, cioè ampie camere con un’entrata dell’aria polverosa
e un’uscita dell’aria “pulita”: data la bassa velocità all’interno, la polvere si deposita.
Solo finissime particelle di polvere restano in sospensione. In tali “camere a polvere”
Pannelli di sfogo montati sui filtri (foto: Aircaplan)
si lascia la camera con l’aria mentre nei filtri depolveratori le polveri sottili si depositeranno sugli elementi filtranti. Per prevenire l’ostruzione degli elementi filtranti, si crea
periodicamente un impulso d’aria sugli elementi filtranti stessi, che rilasceranno le
polveri sottili. Di conseguenza, a ogni impulso pulente, si crea generalmente una nube
densa di polvere finissima attorno agli elementi filtranti da pulire. Poiché mediamente
nei filtri tali impulsi si creano frequentemente, si genera spesso una nube di polvere e
si deve prevedere un’atmosfera esplosiva, almeno in parte del filtro. Secondo le definizioni delle zone nella direttiva ATEX 1999/92/EC, ciò indica una situazione da zona
20: le miscele esplosive insorgono costantemente, in periodi prolungati di tempo, o
frequentemente.
Di conseguenza, il filtro depolveratore “tipico” deve essere considerato una zona 20.
Ovviamente, tale regola generale presenta delle eccezioni. In alcune situazioni, la
concentrazione di polvere nell’aria estratta è talmente ridotta da rendere sufficiente
una pulizia manuale una volta al giorno o persino nessuna pulizia durante periodi
prolungati di tempo, come per esempio nei filtri secondari (assoluti) posti in serie ad
un normale filtro depolveratore (primario).
Rischio accettabile secondo
la direttiva ATEX
Secondo la direttiva ATEX 1999/92/EC, l’attrezzatura nella zona 20 dovrà essere
certificata come categoria 1D, in riferimento alla direttiva ATEX 94/9/EC. Secondo
94/9/EC, i requisiti delle attrezzature di cat. 1D (o 1G) prevedono che non insorgano
fonti di accensione durante il normale funzionamento, ma neppure in presenza di
due situazioni di guasto indipendenti.
valutare se la sola prevenzione delle fonti di accensione sia sufficiente a raggiungere una condizione accettabile ai fini della sicurezza: per una situazione da zona
20 all’interno di un filtro, la sola prevenzione è sufficiente se non si prevedono fonti
di accensione anche in presenza di due situazioni di guasto indipendenti (situazione
di guasto “rara”).
Tale requisito dovrà altresì essere applicato all’analisi dei rischi del processo, per
Per esempio, se un elemento filtrante (conduttivo) non è collegato a terra, può
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risultare carico e creare scariche elettrostatiche verso il filtro. Per prevenire tali
scariche, l’elemento filtrante dovrà essere collegato a terra. Anche in questo caso
tuttavia, si dovrà tenere conto di tali scariche: supponiamo che nel collegare a terra
tutti gli elementi filtranti, se ne dimentichi uno, o che un elemento filtrante si stacchi
e cada, creando un elemento conduttivo isolato dalla terra. Con un’installazione
adeguata degli elementi filtranti, tale situazione non viene certamente ritenuta
normale, ma è difficile escluderla in situazioni di guasto: un elemento filtrante staccato dovrà essere considerato una normale situazione di guasto (o eventualmente
una situazione di “guasto raro” laddove l’affidabilità dell’installazione sia molto
elevata). In una zona 20 non è accettabile neppure una situazione di guasto raro!
D’altra parte, l’energia della scintilla di tale elemento filtrante isolato è limitata.
Dipende dal tipo e dalla dimensione dell’elemento filtrante, ma è molto improbabile
che tale scarica di scintille superi i 10 mJ. Il limite VDI di 10 mJ è quindi sensato.
È possibile un approccio analogo per le scintille di origine meccanica: se si estrae
aria polverosa da un macchinario e in rapido movimento nella direzione del filtro, è
estremamente difficile dimostrare che anche in situazioni di guasto raro nessuna
scintilla raggiungerà mai il filtro. Tuttavia, accidentali scintille meccaniche innescheranno soltanto polveri piuttosto “sensibili” (MIE < 10 mJ e temperatura di accensione minima della nube di polvere MIT < 400 °C). Ciò deve essere comunque
interpretato con attenzione: per polveri con MIT molto bassa, le scintille potrebbero
riuscire a generare un innesco anche se MIE > 10 mJ. Quindi, oltre alla MIE, anche
la MIT è importante per verificare se sia necessaria la protezione.
Un evento spesso trascurato è che una singola scintilla (sebbene non in grado di
innescare una nube di polvere se la MIE della polvere in questione è >> 10 mJ)
può depositarsi su un elemento filtrante e innescare un incendio latente (brace
senza fiamma). Per una scintilla, un elemento filtrante polveroso, combinato con
un flusso d’aria regolare e continuo, è l’ambiente perfetto in cui sopravvivere e
trasformarsi in un incendio latente vero e proprio. La temperatura superficiale di tale
brace è nettamente superiore alla MIT di quasi tutte le nubi di polvere e garantisce
un’esplosione di polvere appena insorge una miscela esplosiva (per esempio con
la successiva pulizia a impulsi). Di conseguenza, prima di potere concludere che la
protezione dalle esplosioni di un determinato filtro possa essere esclusa, è necessario dimostrare che si possa escludere l’eventualità di un incendio latente dovuto
alle scintille (o all’auto-combustione dei depositi), anche come condizione di guasto
raro. Si ricordi che persino una polvere appartenente al gruppo di combustione BZ
1 o BZ 2 (il che significa che non supporterà un incendio latente in uno strato di
polvere) potrebbe supportare ottimamente un incendio latente quando lo strato di
polvere in questione si trovi su un elemento filtrante con flusso d’aria continuo.
Qualora si prevedano numerose scintille in una linea di estrazione (come l’estrazione da un macchinario), la rivelazione e l’estinzione di scintille potrebbe contribuire a evitare che le stesse raggiungano il filtro. Per quanto certamente utile,
ciò non è immune da malfunzionamenti: il rivelatore di scintille potrebbe ostruirsi
a causa dei depositi, la pressione dell’estinguente potrebbe diminuire, la valvola
dell’estinguente potrebbe essere accidentalmente chiusa, ecc. ecc. Generalmente
è impossibile escludere le scintille come condizione di guasto raro.
In conclusione, l’applicazione dei requisiti ATEX indica che la protezione dei filtri
depolveratori dalle esplosioni sarà condizione necessaria in quasi tutte le situazioni,
fatto salvo laddove si possa concludere, con una specifica analisi dei rischi, che le
nubi di polveri esplosive siano estremamente improbabili o si possano escludere
tutte le potenziali fonti di accensione con certezza prossima al 100%.
Alcuni commenti sulle tecniche di
protezione dalle esplosioni
Sfogo dell’esplosione nei filtri depolveratori
Progetto in accordo con la norma EN 14491
I dispositivi di sfogo (pannelli di rottura, ecc.) dovrebbero essere posizionati sul
corpo del filtro in modo tale che la loro sezione di sfogo non possa in alcun modo
essere ostruita, generalmente installandoli sotto gli elementi filtranti o rimuovendo o accorciando numerosi elementi filtranti.
Di conseguenza, con la nuova revisione della norma EN 14491 la cui pubblicazione è attesa a breve termine, nei calcoli per la determinazione della necessaria
area di sfogo sarà possibile detrarre il volume polveroso occupato dagli elementi
filtranti e il volume esistente tra gli stessi. L’unica condizione è che la distanza
tra gli elementi filtranti dovrà essere limitata:
• per filtri a maniche, la distanza tra le maniche non dovrà superare il raggio
(metà diametro) della manica stessa.
• per filtri a tasche, la distanza tra le tasche non dovrà superare lo spessore
della tasca stessa.
Soppressione dell’esplosione nei filtri depolveratori
Progetto in accordo con la norma EN 14373
La norma EN 14373 fornisce tra le varie informazioni , anche un’indicazione di
come devono essere considerati questi volumi ostruiti. Seppure lentamente, la
fiamma può propagarsi tra gli elementi filtranti e il volume ostruito provocherà
un ulteriore incremento della pressione d’esplosione ridotta (calcolabile con le
relazioni riportate nella norma EN 14373).
Isolamento dell’esplosione e’ sempre necessario,
anche sulla linea di ingresso di un filtro depolveratore!
Per ottenere informazioni più dettagliate su questo argomento vi invitiamo a consultare il testo completo di questo articolo sul nostro sito:
www.stuvex.it
Vista dall’interno di un filtro (foto: Aircaplan)
Sistema di messa a terra TES-01
“Trasferendo materiali liquidi o in polvere da un’autocisterna in un silo o in una
tramoggia, possono verificarsi delle scariche elettrostatiche. Questo accumulo di
energia può essere sufficiente a innescare una miscela di gas, vapori o una nube
di polvere.
Il “Truck Earthing System” TES-01 sviluppato da StuvEx, è un sistema con controllo
di tipo capacitivo che è stato specificatamente studiato per la messa a terra delle
autocisterne dedicate al trasporto di grandi quantità di materiali sfusi. Di solito,
durante le fasi di carico e scarico, l’autista o l’addetto alle operazioni tentano di
collegare all’autocisterna un cavo fissato alla linea di terra. Se tuttavia questo
collegamento viene dimenticato, se il cavo è danneggiato, se la linea di terra
non è efficace o se il collegamento viene disconnesso durante l’operazione, nulla
impedisce il trasferimento del materiale. Inoltre, anche quando un controllo della
messa a terra è presente, a volte capita che per evitare di perdere tempo l’autista
o l’addetto colleghino la pinza ad un qualsiasi oggetto metallico presente nelle
vicinanze anziché all’autocisterna.
Il sistema TES-01 di StuvEx risolve questi problemi verificando prima di tutto
che la pinza sia collegata effettivamente a un’autocisterna isolata su pneumatici
e non a un qualsiasi oggetto metallico, quindi collegando il camion alla linea di
terra e, infine, monitorandone continuamente la connessione. In caso di mancato
riconoscimento di un’autocisterna isolata su pneumatici, in presenza di un cattivo
collegamento a terra o in caso di disconnessione, il sistema rende disponibile un
contatto/relè che deve essere utilizzato per bloccare il trasferimento del materiale.
Il sistema TES-01 è predisposto anche per gestire il trasferimento del materiale
nel periodo invernale quando pioggia, neve e sale alterano la normale lettura dei
sistemi capacitivi. Il sistema TES-01 è dotato di un semplice by-pass che, tramite un
comando a serratura, consente di by-passare la modalità capacitiva commutando
l’unità sul controllo resistivo.
Il sistema TES-01 di StuvEx è di facile installazione e non richiede alcuna
calibrazione successiva. E’ provvisto di grandi indicatori visivi (luci rossa e verde)
ed è disponibile in cassetta IP66 (per zona 22) oppure ExD (per zone 1, 2, 21, 22).”
NUOVO in StuvEx:
Sensore d’esplosione con indicatore luminoso
incorporato
StuvEx ha ulteriormente migliorato il rivelatore della pressione statica di
esplosione (PDS). Il nuovo componente è dotato di un LED di stato che
indica se il sensore è intervenuto (LED rosso) oppure no (LED verde). Dopo
l’attivazione, questo accorgimento permette di controllare rapidamente i
sensori e vedere subito quale è stato quello che ha originato l’attivazione del
sistema di soppressione.
Il nuovo sensore con LED di stato incorporato è ora disponibile per il sistema
di soppressione Flash II.
TES01-IP
Tutte le aziende facenti parte del gruppo IRMACO adottano un approccio di protezione dalle esplosioni e dagli incendi di
processo in base alla propria specializzazione. ISMA è l’esperto per la parte scientifica, le consulenze e la legislazione,
StuvEx per l’integrazione della protezione dei processi, la fornitura dei materiali necessari per tali progetti e la progettazione
e la consegna di componenti per la protezione degli incendi di processo. IExT è fornitore di materiali standard antiesplosione.
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IExT nv
+32 3 458 27 41
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www.iext.eu
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+32 3 451 01 30
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www.isma.be
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TES-Ex & Clamp