Monitoraggio dei gas per banchi prova dei prototipi nell'industria automobilistica

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1 DL _ Monitoraggio dei gas per banchi prova dei prototipi nell'industria automobilistica Prima del lancio sul mercato, il prototipo viene sottoposto a una lunga serie di test. I suoi componenti ad alta tecnologia vengono sottoposti a rigorosissimi test ai banchi prova. Il combustibile e i gas di scarico sono sempre presenti durante queste prove, pertanto occorre monitorare con estrema precisione il rischio che si venga a creare un'atmosfera tossica e infiammabile. Drägerwerk AG & Co. KGaA 1

2 Riduzione dei rischi grazie al monitoraggio dei processi COMBUSTIBILI E COMPONENTI DELLE EMISSIONI Nello sviluppo dei prototipi, l'industria automobilistica utilizza banchi e sale prova nei quali vengono collaudati i motori, i cambi e altri componenti chiave in diverse condizioni operative e di carico. Grazie a questi impianti, è possibile simulare cambiamenti climatici, diversi stili di guida o fattori fisici che possono influenzare il prototipo. Durante lo sviluppo e il rilevamento delle caratteristiche dei nuovi motori, gli sviluppatori di veicoli misurano e controllano il consumo di carburante e il flusso d'aria in ingresso per le diverse combinazioni di tecnologia-carburante in tutta una gamma di condizioni, allo scopo di ottimizzare i consumi. Il consumo di carburante e i valori delle emissioni dei motori e dei catalizzatori sono indicatori importanti di questi cicli di prova. Successivamente essi vengono utilizzati per dimostrare la conformità del prototipo a norme nazionali e internazionali, quali la Direttiva Aria Pulita. Combustibile Benzina/gasolio Gas naturale, gas liquido (GPL) Idrogeno Etanolo/metanolo Componenti delle emissioni (gas) Acqua, anidride carbonica, monossido di carbonio, residui di idrocarburi incombusti, monossido di azoto/ossido di azoto. Acqua, anidride carbonica, monossido di azoto/ossido di azoto Acqua, tracce di monossido di azoto/ossido di azoto Acqua, anidride carbonica, monossido di azoto/ossido di azoto I carburanti utilizzati in queste prove sono esplosivi e spesso anche tossici. Durante la combustione, producono inoltre gas di scarico altrettanto pericolosi. È quindi imperativo assicurarsi che il personale addetto ai test sia protetto dai potenziali effetti nocivi. Inoltre, il rischio che i prototipi ad alta tecnologia o gli stessi banchi prova possano essere danneggiati da un incendio o un'esplosione durante l'esecuzione dei test deve essere ridotto al minimo. È necessario tenere conto di questi e di altri possibili fattori nell'effettuare una valutazione dei rischi, in base alla quale vengono poi messi a punto sistemi di sicurezza adeguati. Quali pericoli si possono evitare o ridurre mediante l'adozione di tecnologie di sicurezza adeguate? Per il monitoraggio di sostanze tossiche ed esplosive e la registrazione del contenuto di ossigeno nei banchi e nelle sale prova, un'ottima soluzione è rappresentata da dispositivi fissi per la rilevazione dei gas e rilevatori di fiamma che reagiscono in modo veloce e affidabile. Se abbinati a un'unità di controllo, costituiscono un elemento cruciale del piano di emergenza. DL Drägerwerk AG & Co. KGaA 2

3 Quali rischi devono essere presi in considerazione? La formazione di gas di scarico costituisce sempre un rischio per la salute. Spesso non si tratta semplicemente di monitorare carburanti o miscele di carburanti convenzionali come la benzina o il gasolio, ma anche combustibili alternativi, tra cui il gas naturale, il gas liquido (GPL), l'idrogeno o l'alcol. I gas di scarico dei motori a combustione contengono anche una moltitudine di gas e condensati, a seconda del combustibile utilizzato. Il monitoraggio di potenziali fughe di gas è essenziale, poiché persino basse concentrazioni di emissioni di gas possono avere conseguenze catastrofiche. I combustibili sono classificati come liquidi infiammabili. Tuttavia, non sono infiammabili solo allo stato liquido ma, senza eccezione alcuna, lo sono anche allo stato gassoso, in quanto il gas può combinarsi con l'ossigeno nell'atmosfera e formare una miscela esplosiva. Il limite inferiore di esplosività (LIE) è una misura del potenziale di rischio. Questo è indicato dal flash point. Ai fini della valutazione del rischio, il punto di ebollizione del combustibile è un'altra caratteristica importante. Se la sostanza è allo stato gassoso al di sotto del suo punto di ebollizione, essa viene definita vapore. I vapori sono sempre in equilibrio con la loro fase liquida, in quanto si condensano e vaporizzano a seconda della temperatura. Per ridurre al minimo i rischi per la salute dei lavoratori dovuti all'esposizione a gas e vapori, è importante verificare e registrare la conformità ai valori limite di esposizione professionale. ESEMPI DI VALORI LIMITE DI ESPOSIZIONE PROFESSIONALE Sostanze pericolose Nordamerica Germania Monossido di carbonio 25 ppm (TWA) 30 ppm (TWA) Anidride carbonica 5000 ppm (TWA) 5000 ppm (OEL) Monossido di azoto 25 ppm (TWA) 0,5 ppm (MAC) Ossido di azoto 0,2 ppm (TWA) 0,5 ppm (MAC) Legenda: TWA - valore medio ponderato nel tempo; OEL - limite di esposizione professionale; MAC concentrazione massima accettabile IMPORTANTI INDICATORI DEI COMBUSTIBILI SELEZIONATI Combustibile Punto di ebollizione Punto di fiamma Limite inferiore di esplosività (LIE) Benzina (senza piombo) Da 30 a 215 C -20 C 0,6 % in vol. Gasolio Da 163 a 257 C 55 C 0,6 % in vol. Propano* Da -48 a -1 C -104 C 2,0 % in vol. Butano* -0,5 C -60 C 1,4 % in vol. Idrogeno -252,76 C 4,0 % in vol. Etanolo 78 C 12 C 3,1 % in vol. Metanolo -161,5 C 9 C 4,4 % in vol. Fonte: Dräger VOICE (altre fonti: cfr. note a pie' di pagina) Legenda: LIE - limite inferiore di esplosività: *come costituente del gas naturale/gas liquido (GPL) 1 Fonte: Brochure Dräger intitolata Einführung in die mobile Gasmesstechnik [Introduzione della tecnologia di misurazione dei gas], pagina Ibid. Drägerwerk AG & Co. KGaA 3

4 Condizioni estreme - anche per la rilevazione dei gas Nei banchi prova, la robustezza dei motori o del prototipo completo viene testata anche in condizioni ambientali variabili. In questo caso vengono simulate variazioni estreme di temperatura e umidità, oltre a diverse condizioni meteorologiche (ad es. pioggia e vento). In queste sale prova capita spesso che le temperature raggiungano livelli estremi, aumentando il rischio di esplosioni. Per questo motivo è necessario monitorare in maniera costante la concentrazione dei gas e dei vapori infiammabili nell'atmosfera. RISCHI DI TOSSICITÀ ED ESPLOSIONE NELLE SALE PROVA A seconda delle specifiche delle diverse sale prova, la temperatura può variare tra -40 C e +90 C. In molti casi l'umidità nei banchi prova può essere compresa tra 5% e 95% U.R. Queste particolari condizioni spesso mettono a dura prova sia i componenti sottoposti ai test sia i dispositivi di rilevazione dei gas. Le variazioni di temperatura e umidità possono causare la formazione di condensa, che a sua volta può influenzare la precisione delle misurazioni. Un sistema di rilevazione ben strutturato ha dunque un ruolo fondamentale nella realizzazione di un sistema di sicurezza affidabile. Inoltre, gli impianti di climatizzazione delle sale prova fanno uso di agenti refrigeranti come l'ammoniaca, che sono anch'essi nocivi se si verificano perdite ad alte concentrazioni (TWA/Nordamerica: 25 ppm: LEP/Germania: 20 ppm) e pertanto tali impianti devono essere monitorati. Le condizioni di temperatura nelle sale prova dei motori possono essere comprese tra Dräger e CH SO 2 NO X CO 2 CO I combustibili utilizzati nelle prove dei motori generano scarichi che contengono gas tossici e infiammabili. Soluzioni su misura per infrastrutture nuove o esistenti Per monitorare le atmosfere infiammabili o tossiche nei banchi prova per lo sviluppo di prototipi, ogni sistema di rilevazione dei gas viene adattato in base alle caratteristiche del luogo in cui viene impiegato: i fattori principali da considerare sono il tipo di sostanza pericolosa utilizzata e le concentrazioni previste, oltre alle condizioni ambientali e ai processi di lavoro tipici. VX / 3 U.R. - umidità relativa 4 Fonte: Dräger VOICE ; Drägerwerk AG & Co. KGaA 4

5 LA CONSULTAZIONE: BASE PER LA SELEZIONE DEI SINGOLI SCENARI DI APPLICAZIONE Importanti informazioni di base per una consultazione Risultati di una consultazione Sostanze da monitorare e loro potenziali concentrazioni Possibili interferenze Sistemi di ventilazione esistenti Analisi del rischio e valutazioni della sicurezza Zone di esplosione Requisiti normativi Requisiti ambientali e per l'installazione Alimentazione Interfaccia con sistemi esistenti Possibili prerequisiti per la sicurezza di funzionamento (in conformità a EN/IEC SIL) 5 Criteri di idoneità dei sensori Misure di emergenza Definizione delle soglie di allarme Posizioni dei sensori Componenti per la protezione contro le esplosioni Punti di installazione dei dispositivi di rilevazione dei gas e delle unità di analisi Integrazione di componenti dei sistemi esistenti Trasmissione del segnale Manutenzione Fornitura di gas di calibrazione Tempistica per l'installazione del sistema di rilevazione dei gas 6 5, 6 Più della somma delle sue parti. Sistemi fissi di rilevazione dei gas. Dräger Safety, Drägerwerk AG & Co. KGaA 5

6 QUALI TIPI DI SENSORI SONO PIÙ ADATTI PER I VARI COMBUSTIBILI DI PROVA? Combustibile Componenti Sensori idonei Benzina Miscela di idrocarburi IR o Cat-EX Gasolio Miscela di idrocarburi IR Gas naturale Metano IR o Cat-EX Gas liquido Metano IR o Cat-EX Idrogeno Idrogeno Cat-EX Etanolo Etanolo IR o Cat-EX Metanolo Metanolo IR o Cat-EX Un altro fattore molto importante è la scelta di una tecnologia di misura e rilevazione appropriata: a reazione elettrochimica, a raggi infrarossi (IR) o a combustione catalitica (Cat-EX). Per il monitoraggio del gasolio, si può utilizzare un sensore a infrarossi (IR). Tutti i sistemi di rilevazione dei gas sono diversi tra loro Il design modulare dei dispositivi di rilevazione dei gas li rende molto versatili, e pertanto facili da integrare in infrastrutture già esistenti. I singoli dispositivi possono facilmente essere combinati tra loro, ed essere perfettamente integrati nel sistema di sicurezza installato. ST È essenziale posizionare correttamente il dispositivo di rilevazione dei gas per evitare interferenze con i sensori causate dall'eventuale formazione di condensa. È possibile farlo mantenendo la temperatura del rilevatore di gas a un livello costante e superiore alla temperatura dell'aria circostante. In questo modo si riduce anche l'influenza delle variazioni di temperatura sui sensori. Se è possibile che la temperatura nell'area di prova superi la temperatura massima ammessa per i sensori, questi devono essere posizionati all'esterno e devono essere introdotti dei sistemi aspiranti per il monitoraggio a distanza delle concentrazioni di gas. Drägerwerk AG & Co. KGaA 6

7 Condizioni ottimali per un'esecuzione perfetta delle prove di sviluppo Nuove installazioni, espansioni o sostituzioni; da più di 75 anni, Dräger progetta dispositivi di rilevazione dei gas dal funzionamento affidabile non solo in condizioni sperimentali, ma anche nelle condizioni reali più gravose. Il portafoglio di prodotti comprende un'ampia gamma di sensori Dräger Sensors per il monitoraggio di oltre 400 gas e vapori infiammabili o tossici in unità di concentrazione da vol.% e LIE% a ppm. Questi sensori sono sviluppati e prodotti con precisione dalla stessa Dräger. Tutti i materiali impiegati sono stati sottoposti a un rigoroso controllo della qualità. I sensori Dräger assicurano tempi di risposta particolarmente rapidi ai diversi gas e vapori, e sono rinomati per la loro eccellente resistenza alle sostanze avvelenanti. ST Un sistema di rilevazione dei gas che aiuti a identificare le vere emergenze ed evitare i falsi allarmi è un elemento importante all'interno di un sistema di sicurezza affidabile ed efficiente. I produttori di veicoli devono poter contare su una tecnologia di misurazione dei gas affidabile. Dräger li aiuta a scegliere il sistema più adatto alle loro esigenze, garantendone la conformità a tutte le normative di sicurezza, a prendere la corretta decisione di acquisto e a installare il sistema giusto. DATI DELL'AZIENDA GERMANIA Dräger Safety AG & Co. KGaA Revalstraße Lübeck PDF-6649 Drägerwerk AG & Co. KGaA 7