La valutazione dei rischi in impianti a rischio di esplosione per la presenza di polveri infiammabili

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1 La valutazione dei rischi in impianti a rischio di esplosione per la presenza di polveri infiammabili Fausto Zani 1, Marco Caserio 1 SYRECO S.r.l., Via al Lido Gavirate, Italia SOMMARIO E sinteticamente presentata l approccio analitico per la valutazione dei rischi di esplosione da polveri in impianti industriali, allo scopo di: a) riassumere sinteticamente le problematiche di rischio specifiche delle polveri esplosive ed i loro parametri caratteristici su cui basare la valutazione; b) identificare le misure di sicurezza di carattere preventivo e valutarne qualitativamente la adeguatezza c) dimensionare i sistemi di sfogo della sovrapressione e valutare gli effetti dello scoppio in presenza di tali sistemi Mediante il riscorso a esempi di applicazione in installazioni molto diffuse vengono forniti alcuni elementi pratici per un'applicazione sistematica nella valutazione dei rischi di esplosione in impianti industriali. Parola chiave Polveri esplosive, valutazione dei rischi di esplosione, dispositivi di sfogo della sovrapressione, ATEX PREMESSA La pericolosità delle Polveri: concetti fondamentali ed introduttivi sulle esplosioni da polvere Condizioni affinché una polvere possa esplodere Un esplosione di polveri rappresenta un fenomeno di combustione molto rapida con sviluppo di energia in forma termica e di sovrapressione. Poiché in un processo sussista un pericolo di esplosione di polveri devono verificarsi le seguenti condizioni: la polvere deve essere combustibile; la polvere deve essere in forma aerodispersa; la granulometria della polvere deve essere tale da permettere il propagarsi della fiamma; la concentrazione della polvere deve essere all interno di un range definito come limite di infiammabilità; deve essere presente una sorgente di accensione di sufficiente energia; deve essere disponibile una quantità sufficiente di comburente (ossigeno) per permettere la combustione. Ognuna di tali condizioni è essenziale affinché avvenga il fenomeno dell esplosione. Ai fini della prevenzione delle esplosione, risulta quindi essenziale analizzare le caratteristiche dei processi e determinare i parametri delle polveri, allo stesso modo di come si analizza il comportamento delle miscele di vapori infiammabili, ma con maggior attenzione alle condizioni in cui le polveri sono presenti. Il fenomeno di esplosione delle polveri risulta quindi molto più complesso di quello di esplosione di vapori infiammabili, in quanto i parametri che caratterizzano la pericolosità di una miscela polvere aria sono molto variabili in relazione alle caratteristiche fisiche della miscela. Infatti, mentre una miscela di vapori infiammabili/aria presenta solitamente dei parametri definiti e costanti (concentrazione, temperatura di infiammabilità, energia sviluppata dalla combustione, ), una miscela polvere/aria può subire, con il trascorrere del tempo, delle variazioni che la rendono o meno pericolosa in relazione a fenomeni esterni (trasporto, distribuzione granulometrica delle particelle, ). In particolare, le condizioni di esplodibilità di una polvere vengono determinate attraverso l analisi di molti fattori tra i quali: Limiti di esplodibilità (concentrazione polvere aria); Diametro medio; Pressione massima associata; Velocità massima di aumento della pressione di esplosione; Energia minima di ignizione; Temperatura minima di accensione e di decomposizione (se pertinente). 1

2 Sotto il profilo della loro pericolosità intrinseca le polveri vengono classificate attraverso alcuni parametri che ne caratterizzano la criticità, fra cui, uno dei principali è rappresentato dalla massima velocità di aumento della pressione [bar/s] che dipende dal volume in considerazione. Tale parametro permette di classificare le polveri in tre classi di esplosività (St = 1, 2, 3) in relazione al valore assunto del parametro K St definito dalla seguente relazione: K St = (dp/dt) max (V) 1/3 La relazione precedente ha un campo di validità per rapporti dimensione maggiore/dimensione minore del contenitore non superiore a 5. Le linee di trasporto delle polveri e le apparecchiature ad esse associate presentano rapporti molto variabili. Tuttavia nonostante non sia possibile ritenere la precedente relazione applicabile a tutte le sezioni di impianto, il valore sperimentale di K St, riferito al volume di prova, rimane un significativo indicatore del potenziale pericolo da esplosione di una polvere. Occorre però tener conto del fatto che la validità della legge cubica è limitata e che si ottengono valori corretti di K St per apparecchiature di prova con volume pari ad almeno 20 litri. Dal grafico seguente si nota che gli andamenti riportati in letteratura 1 indicano una generale sottostima del valore di K St quando si estrapolano dati ottenuti in apparecchiature di prova al di sotto dei 20 litri. Comparazione tra i valori di Kst ottenuti con apparecchiature piccole e quelli ottenuti con sfera da 1 m³. [Bertcknetcht 1981] Valore Kst - apparecchiature piccole [bar m/s] Bomba Hartmann Sfera 5 litri Sfera 10 litri Sfera 1000 litri Valore Kst - apparecchio da 1 m³ [bar m/s] 1 W. Bartknecht Explosions Springer Verlag,

3 Caratteristiche di combustione Le caratteristiche del prodotto in considerazione (proprietà chimiche, affinità alla reazione con l ossigeno) determinano la suddivisione tra le polveri potenzialmente esplosive, da quelle che non lo sono. Tale caratteristica di esplosività è quindi propria della sostanza in considerazione. La polvere, per poter esplodere, deve reagire con il comburente. Sono quindi esclusi i materiali che contengono ossidi stabili (silicati, carbonati, ); mentre devono essere considerate, ad esempio, le sostanze organiche ed alcuni metalli che reagiscono esotermicamente con l ossigeno. Per l analisi della combustione vi sono alcuni parametri che identificano la miscela polvere comburente: primo tra tutti i limiti di esplosione; essi rappresentano la concentrazione della polvere entro la quale essa è potenzialmente soggetta a esplosione. I limiti di esplosione normalmente sono espressi in rapporto con l aria ambiente; l eventuale utilizzo di gas inerti (azoto, anidride carbonica) o condizioni fisiche (pressione, temperatura) variano tali limiti fino al punto da escludere la possibilità di combustione. Influenza dell umidità della polvere L aumento dell umidità riduce fortemente le caratteristiche esplosive per due motivi principali: l umidità può provocare una agglomerazione delle particelle tra di loro, aumentandone il diametro e quindi riducendo drasticamente il rischio di esplosione (vedi paragrafo seguente); l evaporazione sottrae alla polvere una parte del calore sviluppato nella reazione. Un altro parametro che risente dell umidità è costituito dalla velocità massiva di esplosione. L aumento dell umidità determina una sensibile diminuzione del parametro K St in quanto il gradiente temporale di pressione risente di una considerevole riduzione. Influenza della granulometria della polvere La distribuzione granulometrica di una polvere ha un effetto critico sulla violenza dell esplosione in quanto interviene principalmente sulla velocità di crescita della pressione e, secondariamente, sulla pressione massima finale. Inoltre, la diminuzione delle dimensioni delle particelle favorisce, sia la permanenza in forma aerodispersa, sia la propagazione della fiamma. Infine, al diminuire delle dimensioni granulometriche diminuiscono l energia minima di accensione ed il limite inferiore di esplosività. Le conoscenze attuali indicano che non è possibile tracciare una linea netta di demarcazione tra le polveri esplosive e quelle non esplosive in relazione alla loro granulometria; tuttavia, si ritiene che quelle con diametro superiore a 500 µm (420 µm secondo le NFPA 651) presentino una tendenza all esplosione molto bassa. Spesso tale valore viene assunto, come oltre il quale una polvere non può esplodere. Diversamente da quanto avviene per un gas, le particelle di polvere si presentano in termini dimensionali e morfologici con caratteristiche molto varie. Influenza della temperatura L elevata temperatura favorisce l innesco termico della polvere e può esserne la causa diretta. Concentrazione della polvere Analogamente a quanto avviene per i gas infiammabili, anche le polveri sono dotate di limiti superiori e inferiori di infiammabilità. Come precedentemente introdotto, quando la concentrazione di polvere in aria ricade all interno di tali limiti, sussiste il pericolo di esplosione. 3

4 Il meccanismo che impedisce ad una miscela di polvere con concentrazioni inferiori al campo di infiammabilità, di incendiarsi, è dovuto alla distanza tra le particelle che ne evita la propagazione della combustione tra le particelle stesse. Per elevate concentrazioni, invece, le particelle sono così addossate le une alle altre da ostacolare la presenza di ossigeno nella necessaria quantità. Il valore del limite superiore è tuttavia di minore importanza, rispetto a quello del limite inferiore, in quanto risulta difficile poter essere certi che la concentrazione di polvere si mantenga interamente in tali concentrazioni, senza dare luogo a concentrazioni localizzate inferiori. Ad esempio, la deposizione gravitazionale di polveri aerodisperse favorisce una condizione di sicurezza, in quanto tende a rompere l equilibrio ottimale tra combustibile e comburente che si ha nelle dispersioni uniformi in aria. Tuttavia, qualsiasi perturbazione esterna che ne determini un risollevamento può ripristinare una condizione di pericolo. In considerazione di ciò, sono stati determinati pochi valori del limite superiore per le polveri. I dati disponibili indicano in genere un valore molto elevato, compreso tra 2 e 6 kg/mc. Per quanto riguarda la concentrazione di polveri critica ai fini dell esplosione, le norme NFPA 651 raccomandano di mantenere una capacità di efflusso volumico d aria nei condotti di aspirazione, in modo da mantenere il carico di polveri inferiore al 10% LEL. Tale situazione risulta, tuttavia, molto difficile da garantire in relazione al maggior valore della concentrazione della polvere nelle limitate linee di trasporto pneumatico. Influenza del tipo di flusso nei condotti Le condizioni geometriche dei condotti di trasporto delle polveri sono tali da dover considerare dei moti prevalentemente turbolenti nei condotti. Le necessità i9mpiantistiche e di layout richiedono spesso curve e derivazioni. La caratteristica di turbolenza gioca un ruolo sfavorevole nei confronti della prevenzione dell esplosione in quanto determina, per polveri non umidificate, un continuo processo di rimescolamento che non consente di poter escludere il passaggio o la permanenza della concentrazione nei limiti di infiammabilità. Anche a seguito di un processo locale di esplosione la turbolenza può giocare un ruolo favorevole in quanto facilita il contatto polvere-ossigeno e, frantumando la fiamma, determina il coinvolgimento locale (anche simultaneo) di aree con il conseguente effetto di crescita della pressione. Energia di innesco Affinché una miscela di polvere ed aria si accenda, supposto che essa si trovi all interno dei limiti di infiammabilità, è necessario comunque un innesco. Le principali sorgenti di innesco vengono ricercate tra: Attrito e urto Elettricità statica Fenomeni di compressione adiabatica elevati e veloci Fiamme Materiali incandescenti Saldatura e taglio Scintille di natura elettrica Superfici molto calde Affinché la reazione possa svilupparsi e mantenersi, l energia associata all innesco deve avere un sufficiente valore che normalmente è molto superiore all energia di innesco di miscele esplosive di gas e vapori L innesco per alte temperature in genere avviene quando si verificano due condizioni in successione: innalzamento della temperatura del sistema generale e elevata energia nella zona che si trova entro i limiti di infiammabilità. 4

5 Tra le principali sorgenti di ignizione precedentemente citate, ve ne sono alcune il cui principio di formazione è maggiormente visibile (ad es.: fiamme, materiali incandescenti, saldatura e taglio); per esse l attuazione di procedure di divieto e intervento degli operatori ne riduce il potenziale pericolo. Per le altre tipologie invece il principio di pericolosità può non essere allo stesso modo chiaro nel suo verificarsi, in particolare queste sono: elettricità statica; scintille, attrito e urto; superfici molto calde. di cui si riportano alcuni elementi nel seguito. Elettricità Statica Dati statistici riferiti ad incidenti accaduti indicano che circa 1 esplosione su 10 è dovuta ad elettricità statica. Attraverso la scarica elettrostatica, l energia potenziale elettrica si trasforma in energia termica. Qualora essa sia di sufficiente energia, si verifica un innesco. L energia accumulata dalla particella dipende dalla superficie specifica. Essa, diminuendo al crescere della particella, indica che particelle più grossolane racchiudono potenzialmente meno carica di particelle fini. Quando le particelle di polvere elettricamente cariche sono sospese in correnti d aria, ad esempio nel trasporto pneumatico, deve essere curata in particolare: la messa a terra di tutte le strutture metalliche (in particolare, tutte le linee di trasporto ed apparecchiature connesse); i collegamenti equipotenziali. L energia elettrostatica media accumulata da diversi elementi, in termini generali, può essere così schematizzata: - Flangia da 100 mm: ca 0,5 mj - Piccola tramoggia: ca 6 mj - Persona: ca 50 mj - Autocisterna: ca 100 mj Tali valori indicano il potenziale pericolo di innesco, a causa di attrezzature, mezzi e persone. Scintille, Attrito e Urto Le scintille elettriche sono determinate da una dissipazione di corrente elettrica attraverso un materiale isolante (aria o dielettrico in genere). Se tale fenomeno è caratterizzato anche dalla propagazione di materiale frammentato incandescente, l elemento preponderante è caratterizzato dalla temperatura piuttosto che dalla corrente elettrica. Conseguenze dell esplosione di polveri Gli effetti di un esplosione di polvere sono tanto maggiori, quanto risultano più elevati i seguenti parametri, che costituiscono delle caratteristiche delle polveri, ancorchè dipendenti da altri fattori: Entità della sovrappressione (valore assoluto in bar) P max Velocità con la quale essa si sviluppa: dp/dt Conseguentemente, ad un esplosione caratterizzata dal fenomeno dell onda d urto, segue normalmente anche lo sviluppo di una fiamma (irraggiamento termico) che, in genere accompagna con differenze di velocità molto inferiori l onda di pressione e che può determinare un incendio od un esplosione successive indotta dal risollevamento delle polveri per effetto dello spostamento d aria in altre aree non inizialmente interessate dalla esplosione. I valori associati alle esplosioni assumono, in relazione alle caratteristiche chimico/fisiche della polvere, valori con range molto ampio. 5

6 CLASSIFICAZIONE DELLE AREE IN CUI POSSONO FORMARSI ATMOSFERE ESPLOSIVE La Classificazione delle zone che presentano rischio di esplosione per la presenza di polveri combustibili viene effettuata rispetto alle installazioni elettriche e non-elettriche che possono costituire causa d innesco. La classificazione è di regola eseguita secondo le norme EN (CEI e 31-56) vigenti in materia. La definizione della classificazione dei luoghi pericolosi è quindi effettuata secondo la seguente metodologia: Individuazione delle sostanze e delle loro caratteristiche fisiche e di processo; Analisi delle aree con presenza di polveri combustibili e della relativa potenziale area coinvolta; Analisi delle potenziali sorgenti di emissione, della classe e della zona coinvolta dalla presenza di atmosfera potenzialmente esplosiva. Allo scopo è determinante sottolineare che, ai fini dell applicazione della norma per la classificazione delle zone, il parametro utilizzato per definire la pericolosità di una determinata zona non è la quantità di materiale lavorato o depositato o la quantità di polvere prodotta, bensì il tempo per la quale una atmosfera esplosiva può perdurare in condizioni normali o accidentalmente, nell ambito dello stesso. Analisi dell influenza delle emissioni sulla classificazione del luogo considerando il loro grado; Determinazione del tipo di zona pericolosa e dell estensione della stessa. L estensione delle zone sarà determinata nella sua forma e dimensioni. Elaborazione della classificazione del luogo ottenuta anche dall inviluppo delle singole zone pericolose determinate come indicato nei punti precedenti. Sono di seguito riportate le principali definizioni adottate. Atmosfera esplosiva Miscela in aria di una sostanza combustibile sotto forma di polvere, in condizioni atmosferiche normali, in cui, dopo l accensione, la combustione si propaga alla miscela incombusta. Luogo pericoloso Luogo in cui è o può essere presente un atmosfera esplosiva per la presenza di polvere, in quantità tali da richiedere provvedimenti particolari per la realizzazione, l installazione e l impiego delle costruzioni e degli impianti. Luogo non pericoloso Luogo in cui non si prevede la presenza di un atmosfera esplosiva per la presenza di polvere, in quantità tale da richiedere provvedimenti particolari per la realizzazione, l installazione e l impiego delle costruzioni e degli impianti. Zone In relazione alla frequenza di formazione ed alla permanenza di un atmosfera esplosiva per la presenza di polvere, i luoghi pericolosi sono classificati nelle seguenti zone: Zona 20 (nube di polvere combustibile) Luogo dove è presente continuamente o per lunghi periodi un atmosfera esplosiva per la presenza di polveri. Zona 21 (nube di polvere combustibile) Luogo dove è possibile sia presente durante il funzionamento normale un atmosfera esplosiva per la presenza di polveri. Zona 22 (nube di polvere combustibile) Luogo dove non è possibile sia presente un atmosfera esplosiva per la presenza di polveri durante il funzionamento normale o, se ciò avviene, è possibile sia presente poco frequentemente e per breve periodo. Sorgente di emissione Un punto o luogo da cui può essere emessa polvere combustibile con modalità tale da originare un atmosfera esplosiva. Esso può far parte del sistema di contenimento o di uno strato di polvere. Le sorgenti di emissione sono suddivise nei gradi seguenti in funzione dell ordine decrescente di severità: 6

7 Formazione continua Luoghi nei quali una nube di polvere può essere presente continuamente o per lunghi periodi, oppure per brevi periodi a intervalli frequenti. Emissione di primo grado Sorgente che si prevede possa rilasciare polveri combustibili occasionalmente durante il funzionamento ordinario. Emissione di secondo grado Sorgente che si prevede non possa rilasciare polveri combustibili occasionalmente durante il funzionamento ordinario ma se avviene è possibile solo poco frequentemente e per brevi periodi. Funzionamento ordinario Situazione nella quale l apparecchiatura di processo funziona entro i propri parametri di progetto. Piccole emissioni di polveri suscettibili di formare una nube o uno strato (es. emissione da filtri) possono far parte del funzionamento ordinario. Funzionamento anormale Malfunzionamento previsto e legato al processo suscettibile di verificarsi poco frequentemente. Limite di esplodibilità LEL limite inferiore di esplodibilità Concentrazione di polvere al di sotto della quale l atmosfera non è esplosiva. UEL limite superiore di esplodibilità Concentrazione di polvere al di sopra della quale l atmosfera non è esplosiva. Per la valutazione del grado della sorgente di emissione vengono prese in esame le apparecchiature che contengono polvere combustibili in condizioni granulometriche rientranti nel potenziale pericolo di esplosività e che possono essere considerate delle potenziali sorgenti di emissione. Per le aree classificate esterne alle apparecchiature si intendono quelle soggette a possibili emissioni, con la escluse delle parti non apribili, ad esempio quelle saldate. In caso di pressioni negative all interno delle apparecchiature o involucri di contenimento delle polveri, la probabilità che si formino zone polverose all esterno dall apparecchiatura è molto bassa. Esempi dei gradi di emissione tipici sono i seguenti: Emissione di primo grado: ad esempio vicino al punto di riempimento o svuotamento di un sacco. Emissione di secondo grado: Impianto di manipolazione e lavorazione delle polveri con presenza di depositi di polvere all esterno. La valutazione è effettuata analizzando se l elemento in oggetto possa contenere o emettere polveri. Successivamente, viene definito il grado di emissione, in accordo con le definizioni valutando la possibile frequenza e durata dell emissione stessa. I seguenti elementi non sono in genere considerati, durante il funzionamento ordinario e anormale, delle sorgenti di emissione di polveri: Recipienti in pressione compresi passi d uomo e ugelli. Tubi, condotti e derivazioni senza giunti. Terminali di valvole e giunti flangiati (purché la progettazione abbai messo in atto gli accorgimenti necessari per prevenire eventuali perdite). Deve essere tenuto presente che i pavimenti dei piani ove sono previsti gli impianti debbono essere chiusi in quanto una perdita di polvere da una apparecchiatura classifica tutta l area sottostante fino al livello che ne evita la caduta. Particolare attenzione dovrà quindi essere dedicata anche ai collegamenti tra i vari piani (passaggio tubazioni, linee elettriche, ) in modo da rendere stagno ogni piano ai fini di evitare il coinvolgimento dei piani sottostanti. 7

8 In pratica per le zone che si trovano al piano inferiore di una zona classificata e dalla quale non sono separate tramite chiusure stagne, ne risulta che la classificazione dell area sottostante (Zona 22) per una distanza di 1 m attorno alle aperture. Nell edificio non è normalmente richiesta una specifica ventilazione di aria (a meno di richieste specifiche per condizioni termiche di salubrità dell ambiente di lavoro) La classificazione è effettuata in condizioni di ricambio aria uniforme e non forzato. In particolare, qualora vi fossero aree soggette a getti di aria specifici (soffianti, sbuffi da apparecchiature pneumatiche, ) la distanza delle zone classificate sono maggiore di quelle definite. La estensione delle zone classificate è effettuata mediante l applicazione di specifico software in base al quale sono emerse delle distanze comparabili con quelle identificate dalla guida CEI e AZIONI TECNICHE E GESTIONALI PER LA PREVENZIONE DI FENOMENI INCIDENTALI RELATIVI ALL ESPLOSIONE DI POLVERI: Applicazione a casi concreti PRIMO ESEMPIO Impianto di produzione di polveri ad uso alimentare In questa sezione sono riassunti i risultati emersi dall analisi di rischio relativa al pericolo di esplosione di polveri utilizzate in un impianto che produce polveri combustibili. L impianto in esame è destinato alla produzione di sostanze solide di natura organica ad uso alimentare e costituisce un esempio significativo per la conduzione di una analisi del rischio di esplosione da polveri nella verifica della sussistenza di adeguate condizioni di sicurezza e nella ricerca di soluzioni volte al contenimento del rischio. Nel reparto svolgono la loro attività tre operatori di impianto per turno per l esecuzione delle operazioni di controllo/esercizio. Un operatore è dedicato all insaccamento del prodotto finito, uno alla logistica e allo scarico/carico degli automezzi, uno svolge la funzione di un capoturno per il controllo e la conduzione degli impianti produttivi. Descrizione del processo Nell impianto sono utilizzate due tipologie di materie prime: Sostanza organica in soluzione acquosa al 70% prodotta in un impianto adiacente a quello in esame Sostanza secca proveniente da silos (natura vegetale) Il processo consiste nella miscelazione ed essiccamento di tali sostanze. Il controllo e la conduzione delle lavorazioni avvengono dalla Sala quadri: l impianto opera a ciclo continuo in modo automatico, gestito da PLC. In campo vengono effettuate le attività di supervisione/controllo/ispezione e le operazioni di assistenza allo scarico degli automezzi contenenti la sostanza secca, nonché l insaccamento finale del prodotto. L impianto si sviluppa da una quota 0 a una quota + 30 m e le apparecchiature sono posizionate ai vari piani in aree interne ed esterne. Le sostanze secche sono scaricate in una apposita buca e da questa inviate ai sili di stoccaggio con l ausilio di coclee, elevatori a tazze e redler. Dai sili di stoccaggio il prodotto è inviato al molino, al fine di ottenere la granulometria prevista dalle specifiche del prodotto; da questi, mediante trasporto pneumatico, il supporto macinato è inviato in cima alla struttura dell impianto nel silo di raccolta e da questi ad un polmone. Dal polmone di raccolta alle successive apparecchiature la movimentazione è effettuata per gravità. A valle del polmone il prodotto è inviato in uno specifico apparecchio dosatore posizionato su bilancia per il dosaggio di quantità della sostanza e in un mescolatore nel quale viene immessa la soluzione acquosa al 70% proveniente da apposito serbatoio (slurry). 8

9 Dal mescolatore la miscela ottenuta viene inviata in un ulteriore polmone intermedio, prima di essere inviata in uno dei due essiccatori. L essiccamento dello slurry è effettuato con aria preriscaldata in controflusso, regolando la temperatura dell aria in scambiatori a vapore secondo cicli prestabiliti. Il prodotto essiccato è quindi scaricato in raffreddatori ad acqua. Da questi viene inviato nei sili di stoccaggio previa vagliatura. Dai sili di raccolta il prodotto è quindi inviato al confezionamento in sacchi o in big bags. Il prodotto può altresì essere spedito sfuso mediante carico con coclea degli appositi mezzi di trasporto. Dalla valutazione delle atmosfere esplosive (direttiva ATEX applicando le norme CEI e 31-56) è risultato che l interno di tutte le apparecchiature relative alla sostanza secca e in forma polverosa è stato classificato come Zona 20, vale dire zona con presenza pressochè costante di condizioni di potenziale esplosività, in quanto la miscela aria-polvere è tendenzialmente sempre entro i limiti di esplosività della polvere, salvo le variazioni iondotte dal diverso grado di umidità dovuto all essiccamento dello slurry negli essiccatori. Caratteristiche di pericolosità della polvere e delle altre sostanze Le sostanze utilizzate nel processo sono costituite da sostanze liquide che vengono miscelate a quelle solide e quindi essiccate. La sostanza solida (prodotto finito in polvere in uscita dal mulino) è stata oggetto di analisi specifica dalla quale sono emersi i seguenti risultati: Classe di esplosione delle polveri: Nelle analisi sperimentali la pressione max raggiunta è stata pari a 6, C. Il gradiente di pressione (dp/dt) è risultato pari a g/m3 La St class è risultata corrispondente alla St 2 (polvere più critica analizzata), da cui deriva una violenza dell esplosione pari a un range compreso tra 201 e 300 bar m/s (valore sperimentale rilevato: 240 bar m/s), il che fa propendere per una valutazione di pericolo intrinseco di esplosività medio. Resistività elettrica della polvere: 2,6 3, ohm m in relazione all umidità della polvere da cui si deduce un gruppo di resistività definito come bassa resistivita assimilabile a quello delle polveri metalliche. Last Relaxtion Time estremamente basso (tempo di mantenimento delle cariche elettrostatiche): < 0,01 secondi. Tale tempo risulta a favore della sicurezza in quanto evidenzia una debolissima tendenza al mantenimento dell accumulo delle cariche. Energia minima di ignizione da cui sono emersi valori corrispondenti a e mj per diversi campioni di polvere analizzati. Tale valore risulta confrontabile con l energia potenzialmente accumulabile da un impianto/autocisterna (ca 100 mj) o da di uomo con abbigliamento non antistatico (ca 50 mj). I n relazione a tale risultato dovranno essere adottate specifiche procedure per l adozione di abbigliamento antistatico degli operatori e per il mantenimento delle pratiche di controllo della messa a terra e dei collegamenti equipotenziali degli elementi di impianto. Temperatura minima di ignizione Dall analisi sono emersi i seguenti risultati: Temperatura sperimentale minima di ignizione: 300 C Temperatura di sicurezza minima di ignizione: 200 C Temperatura sperimentale minima di ignizione in strato: 400 C Temperatura di sicurezza minima di ignizione in strato: 325 C In letteratura sono state invece trovate le proprietà chimico/fisiche delle altre sostanze utilizzate nel processo, ma non analizzate sperimentalmente. 9

10 Esse sono state confrontate con i risultati sperimentali della polvere che è risultata essere la sostanza più critica per quanto attiene il rischio di esplosione, come riportato nel seguito. Parametro di caratterizzazione Sigla e U.M. Sostanza Sostanza A Sostanza B Sostanza C Sostanza dati da dati da dati da testata letteratura letteratura letteratura Minimum Ingnition Energy MIE (mj) (1000) 40 2,3 Minimum Ignition Temperature (Dust Cloud) MIT ( C) Pmax bar 6,8 8,4 8,6 7,7 5,7 max rate of pressure rise (dp/dt) max (bar/s) max rate of pressure rise in 1 m3 vessel Kst (bar m/s) Explosion severity class St class 2 1 Layer Ignition Temperature (5 mm layer) LIT ( C) > Podwer Volume resistivity (ambient umidity 13%) Podwer Volume resistivity (ambient umidity 50%) Ωm 2,6 x 10^4 > 10^3 Ωm 3,8 x 10^4 Charge Relaxation time second <0,01 Charge Relaxation time second <0,01 Limite inferiore esplosività g/mc Contenuto umidità (%) <4% Classe di combustibilità Resistivity Ωcm 1,2 x 10^6 BZ4 Misure di sicurezza adottate Le caratteristiche preventive/protettive in essere contro il pericolo di esplosione per le aree / apparecchiature di impianto, o per le modalità di conduzione e gestione del processo sono state analizzate in dettaglio e sono descritte nel seguito. Scarico Materie Prime Solide Lo scarico delle materie prime avviene all interno di un locale dotato di pareti leggere per la limitazione della dispersione di polveri. L area di scarico è mantenuta in leggera depressione tramite alcuni punti di captazione disposti in prossimità della buca di scarico della materia prima. L aspirazione da tali captazioni viene convogliata ad un sistema di filtrazione costituito da filtri a maniche elettro-conduttrici. Lo scarico della materia prima avviene conseguentemente al collegamento equipotenziale del mezzo con l impianto. E presente un segnale di consenso che indica il corretto collegamento equipotenziale. Dopo lo scarico, gli accessi all area vengono chiusi anche al fine di favorire la deposizione gravimetrica e limitare al minimo tecnico il tempo di presenza aerodispersa della polvere. Nell area in questione sono state identificate delle porzioni del locale classificate come: Zona 20 (interno area di scarico) Zona 21 (zona in prossimità dell area di scarico) In tali zone non sono previste apparecchiature elettriche. La restante parte del locale di scarico è stata classificata come Zona

11 Filtri per il contenimento delle emissioni I filtri adottati per il controllo delle emissioni di polveri sono realizzati in poliestere e sono classificati come antistatici. Tali filtri garantiscono una resistività specifica lineare pari a 10 4 ohm (Norma DIN ). Prevenzione da cariche elettrostatiche Tutte le apparecchiature dedicate al trasporto e contenimento delle polveri sono realizzate in acciaio o comunque in materiale elettro-conduttivo. La continuità elettrica tra gli elementi delle apparecchiature (elementi delle linee di trasporto delle polveri e parti delle apparecchiature) è garantita da connessioni meccaniche metalliche (dadi e bulloni). Qualora tali collegamenti meccanici non siano risultati a vista sono stati previsti ulteriori collegamenti equipotenziali mediante cavallotti (es.: parti metalliche del silos, piastre tubiere per il sostegno delle maniche dei filtri). Con periodicità annuale vengono effettuati i controlli delle continuità elettriche tra le apparecchiature stesse (linee di trasporto polveri, filtri, silos di stoccaggio). I controlli vengono effettuati da personale qualificato e sono opportunamente registrati. Vengono inoltre effettuati controlli a campione nel corso dell anno: durante tali controlli non sono mai emerse situazioni di interruzione di continuità elettrica. Le attività di scarico Materie prime e di carico Prodotti finiti (polveri) avvengono previo collegamento equipotenziale tra il mezzo e la struttura di impianto. Un apposito segnale indica l avvenuto collegamento elettrico. In particolare, tale sistema è adottato per le seguenti tre attività: Scarico prodotto alla rinfusa Scarico del prodotto in pressione nel Silos di stoccaggio Carico alla rinfusa del prodotto finito Gli elementi di trasporto delle polveri (redler) sono realizzati in materiale plastico elettroconduttivo. Le catene di trasporto sono in acciaio AISI 316. Le cinghie degli elevatori a tazze sono realizzate in poliestere elettroconduttivo. La protezione dall ingresso di elementi estranei nei molino a martelli di triturazione, che potrebbero causare fenomeni di scintille (elementi metallici), sono state realiazzate mediante i seguenti accorgimenti: Rilevatore magnetico in ingresso al molino ( metal detector ) con blocco macchina Indicatore di assorbimento elettrico del molino. Prevenzione dall accumulo di sostanza entro le apparecchiature. Nelle posizioni delle linee di trasporto ove sono risultati depositi significativi di polveri sono stati previsti dei portelli di ispezione. Con frequenza almeno giornaliera viene esdeguita l ispezione dei portelloni di ingresso dell aria all essiccatore. Periodicamente vengono effettuate le ispezioni dei filtri sopra gli essiccatori per la verifica dello stato di intasamento e accumulo polveri fra le maniche. Settimanalmente viene effettuata la procedura di pulizia degli essiccatori con vapore e aria al fine di evitare accumuli di sostanza. Dopo tale attività il prodotto viene raffreddato. Ogni anno viene effettuata la sostituzione di tutte le maniche dei filtri. 11

12 Durante le fermate dello stabilimento vengono ispezionate le apparecchiature per la verifica delle zone con eventuale accumulo di polvere e conseguentemente vengono assunte le adeguate azioni di intervento. Nelle coclee viene movimentata, oltre alla sostanza in forma polverulenta, anche una sostanza sotto forma di pellets. Tale situazione favorisce una pulizia naturale da depositi di polveri interni alle apparecchiature. Analogamente viene utilizzata una sostanza ad elevato potere abrasivo che favorisce l asportazione di eventuali residui all interno delle linee di trasporto. Una significativa azione migliorativa è stata effettuata mediante il riscaldamento dell aria di ingresso al molino (aria di trasporto), in quanto veniva utilizzata aria a temperatura ambiente che determinava fenomeni di accumulo laminare delle polveri nelle linee di trasporto. Per evitare tale accumulo, viene ora preriscaldata l aria di ingresso a ca 40 C. Tale accorgimento ha ridotto/eliminato in misura drastica la formazione di tali strati. Analogamente tale accorgimento è stato adottato per l ingresso aria di alimentazione della insaccatrice. Il molino è del tipo a martelli di triturazione ed è dotato dei seguenti accorgimenti: Deprimometro per la rilevazione di eventuale intasamento della linea di trasporto con allarme e blocco dell alimentazione Sistema di vibrazione a valle del molino per evitare accumuli di sostanza con allarme e blocco dell alimentazione Rilevatore di assorbimento elettrico del molino Prevenzione dall accumulo di sostanza all esterno delle apparecchiature. L impianto è controllato da attività di pattugliamento del personale in turno. Settimanalmente si effettuata la pulizia generale delle aree esterne dell impianto. I condotti di trasporto aria ad alta temperatura sono opportunamente coibentati per evitare il contatto della sostanza in forma polverulenta su superfici calde. I silos sono mantenuti in depressione mediante un ventilatore che garantisce una portata d aria costante ed evita espulsioni di polveri. Protezione antincendio delle strutture Ogni piano della struttura attorno alle apparecchiature è dotato di rilevatori termovelocimetrici con allarme e conseguente azionamento di un impianto a diluvio. Inertizzazione delle apparecchiature Le apparecchiature più critiche per le loro dimensioni (silos di stoccaggio sostanza) sono protette in caso di principio di decomposizione/incendio con immissione di azoto, mediante la possibilità di apertura di una valvola manuale per ogni silos. Prevenzione dalla ignizione termica delle polveri I risultati della analisi sperimentali sulle polveri hanno evidenziato una temperatura operativa di sicurezza massima pari a 200 C. La temperatura massima del vapore per il riscaldamento del prodotto risulta essere pari a ca C, da cui si deduce un margine di sicurezza adeguato. 12

13 Gli essiccatori sono inoltre dotati di sistemi di controllo della temperatura e di blocco al raggiungimento di una temperatura max pari a circa 100 C. Inoltre, sono installati dei rilevatori di flusso per l aria in ingresso agli essiccatori, con conseguente allarme e chiusura del vapore di riscaldamento. I silos sono dotati di estrattori di aria in base ai quali, favorendo la ricircolazione dell aria stessa, vengono evitati fenomeni di fermentazione della sostanza e conseguente incremento termico. L aspirazione dai silos implica una velocità di trasporto delle polveri pari a ca 30 m/s (corrispondente ad una portata di aria pari ad oltre Nm 3 /h). Tale flusso determina un controllo costante della temperatura entro i condotti e nelle apparecchiature. Caratteristiche tecniche delle apparecchiature Tutte le linee e le apparecchiature sono realizzate in acciaio o materiali elettricamente conduttivi per evitare l accumulo di cariche elettrostatiche. I motori e le apparecchiature elettriche sono progettati con grado di protezione minimo IP55. Considerazioni in merito alle conseguenze di esplosioni Dall analisi effettuata, la classe di esplosione delle polveri (St class) è risultata, per la polvere più critica analizzata, corrispondente alla Classe St 2 (violenza dell esplosione rilevata pari a 240 bar m/s). La pressione max raggiunta è stata pari a 6, C Il gradiente di pressione (dp/dt) è risultato pari a g/m3 Per quanto concerne gli impianti (elementi di trasporto e apparecchiature), essi sono prevalentemente in lamiera imbullonata e quindi facilmente cedevole in caso di scoppio. Le strutture di contenimento delle apparecchiature sono realizzate prevalentemente in acciaio AISI ( ) con i seguenti spessori: Linea di trasporto verticale ai silos (tubazione): 5 mm Redler di trasporto (elevatore 1 e 2): 3,5 mm Silos di stoccaggio polvere: Forni di essiccamento: Filtri / cicloni: 5 mm (parte inferiore) 2,5 mm (parte superiore) 3 5 mm 3,5 mm Gli essiccatori sono dotati di aperture per lo sfogo di eventuali sovrapressioni. In base a tali valori si desume che un eventuale fenomeno di esplosione determini il collasso strutturale dell intera apparecchiatura, senza la proiezione di proiettili dovuti al convogliamento dell onda d urto. Modalità gestionali per la prevenzione di incidenti Vengono effettuate regolari azioni di formazione al proprio personale in merito alle modalità di gestione del processo. Inoltre vengono effettuati periodici aggiornamenti per gli interventi di emergenza che dovessero determinarsi. Sono state adottate specifiche procedure di segnalazione di qualsiasi evento che potrebbe avere ripercussioni sulla sicurezza. Ogni segnalazione viene opportunamente analizzata. 13

14 Conclusioni In relazione all analisi di cui sopra emerge quanto segue: 1) Le misure impiantistiche e gestionali adottate ed attuate per evitare fenomeni incidentali sono principalmente impostate su principi di prevenzione piuttosto che di protezione. In particolare la maggiore attenzione è rivolta ad un controllo attento e meticoloso del processo. 2) I controlli periodici e le attività di pulizia che vengono periodicamente effettuati permettono di tenere sotto controllo il sistema. 3) La principale attenzione tecnica viene rivolta alla prevenzione del formarsi di cariche elettrostatiche. 4) Il personale risulta sensibilizzato sulle problematiche connesse al pericolo di incendi/esplosioni e viene coinvolto direttamente per la segnalazione di anomalie. 5) Sono presenti strumenti che possono segnalare preventivamente un fenomeno di deriva termica dovuta a eccessivo riscaldamento. 6) L esperienza dei tecnici ha permesso di evidenziare le aree ove è risultato necessario prevedere maggiori attività di controllo: tali situazioni sono state specificamente analizzate e si è agito di conseguenza. 7) Le principali segnalazioni emerse a seguito dell analisi sperimentale sulle caratteristiche delle polveri riguardano principalmente attività gestionali (abbigliamento e collegamenti equipotenziali). 8) L esperienza pluri-decennale di attività dello stabilimento non ha mai evidenziato fenomeni di esplosioni entro e all esterno delle apparecchiature Si è tuttavia deciso di migliorare il livello di sicurezza valutando l effetto della adozione di ulteriori : Ulteriori portelli di ispezione Privilegiare condotti inclinati (> 50 ) per evitare accumuli di polvere interni Barriere interne per evitare il propagare dell esplosione (tipo pig) Portelli antiesplosione Sistemi attivi di estinzione 14

15 SECONDO CASO: Industria cosmetica Impianto di essiccamento di sostanza in fase pastosa Lo scopo del lavoro riguarda la classificazione delle aree per l impianto di produzione di polveri combustibili ad uso cosmetico mediante trattamento di una pasta. Norme applicate: Norma CEI EN (CEI 31-52): Costruzioni per atmosfere esplosive per la presenza di polvere combustibile. Parte 3: Classificazione dei luoghi dove sono o possono essere presenti polveri combustibili. Applicazione di software specifico derivante dalla Guida alla classificazione dei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di polveri combustibili sulla base della norma EN (CEI 31-52) e della guida CEI Analisi della norma NFPA 499: Recommended Practice for the Classification of Combustible Dusts and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas Caratteristiche delle polveri analizzate Powder P max bar (dp/dt) max bar/s Kst bar m/s St class MIE mj MIT C BTP C AOLT C A 7, B C 6, Legenda: Pmax: (dp/dt) max : Kst: St: MIE: MIT: BPT: AOLT: LIT: max esplosive pressure max rate of presure rise max rate of pressare rise in 1 m3 vessel Explosion severity class minimum Ingnition Energy Minimum Ignition Temperature (Dust Cloud) Bulk Powder Test (onset temperature) Air Over Layer Test (onset temperature) Layer Ignition Test (5 mm layer) Ignition Temperature Smoulder (combustione lenta) strato di 5mm: 280 C La polvere in oggetto è più assimilabile al sapone che viene classificato come Non Elettroconduttrice e come tale in grado di accumulare cariche elettrostatiche In base all analisi della tipologia della polvere e del processo chimico/fisico dell impianto risulta che il rischio di esplosione delle polveri non può essere trascurato. Il ciclo produttivo consiste nelle seguenti quattro fasi: Essiccamento della pasta neutralizzata Scagliettatura della pasta essiccata Macinatura per la riduzione delle scaglie in forma di polvere o estrusione delle scaglie in forma di spaghetti Confezionamento del prodotto finale trattato da impianti propri e ricevuto da cliente 15

16 SEZIONE DI ESSICCAZIONE Nella sezione di essiccazione viene alimentata la pasta neutralizzata caratterizzata dalla seguente composizione media: Tensioattivo 70% Alcool 1,8% Na 2 SO 4 1,2% NaOH 1 % Acqua parte restante (ca 26%) La pasta viene distribuita sulle pareti dell essiccatore mediante una pala rotante al fine di formare uno strato sottile sulla parte interna del mantello per uno spessore di circa 2 mm. La parete esterna del mantello viene quindi riscaldata mediante vapore circolante in camicia. La temperatura della sostanza viene rilevata a varie quote della sezione di essiccazione mediante termocoppie installate sul mantello con rilevazione diretta della temperatura del prodotto. La temperatura massima del vapore non sarà superiore a 140 C. Dopo l essiccazione, il prodotto secco cade per gravità nella tramoggia di fondo sotto forma di agglomerati con dimensioni nell ordine di 1 3 cm. Dalla tramoggia, tramite un condotto a vista, viene alimentata la sezione di scagliettatura. La scagliettatrice è dotata di un sistema idraulico in grado di bloccare la machina quando si ravvisa uno sforzo eccessivo tra i due rulli dovuto, ad esempio, al passaggio di un materiale potenzialmente in grado di generare energia per sfregamento con le pareti delle apparecchiature (es.: un bullone metallico). La probabilità di formazione di polvere in condizioni di esplosività nell essiccatore è molto bassa per i seguenti motivi: Eventuali situazioni di eccessiva temperatura che potrebbero favorire la formazione di polvere a seguito di disgregazione del prodotto secco sono ritenuti molto improbabili a causa della rilevazione in continuo della temperatura e della misurazione in continuo dell assorbimento elettrico dell agitatore. La temperatura massima del vapore è di 140 C. Il processo viene gestito da strumentazione specifica per prevenire eventuali anomalie (ad es. eccesso di temperatura) L atmosfera all interno dell essiccatore contiene una discreta percentuale di umidità residua. Il prodotto presenta caratteristiche che tendono alla sua aggregazione in grumi. SEZIONE DI SCAGLIETTATURA E LINEA DI TRASPORTO (CON FILTRO DI ASPIRAZIONE) Nella sezione di scagliettatura il prodotto secco viene distribuito inizialmente sulle pareti di un cilindro per essere prima raffreddato indirettamente con acqua e poi ridotto in scaglie mediante un apposito coltello in polipropilene antistatico. Le scaglie vengono trasferite al sistema di trasporto pneumatico mediante una coclea e una rotocella. Il trasporto avviene tramite prelievo di aria opportunamente filtrata con filtro a maglie per prevenire l ingresso di corpi estranei. La probabilità di presenza di polvere nel tratto di alimentazione alla scagliettatrice è trascurabile. Tuttavia, al fine di limitare lo sviluppo di polveri che interesserebbero le parti meccaniche successive (scagliettatrice, coclea, ), è stato installato un aspiratore d aria in prossimità del canale di trasporto e della tramoggia. La presenza di polvere lungo la linea di trasporto pneumatico e di filtrazione compresa fra il gruppo di scagliettatura e il filtro di aspirazione è da considerarsi in percentuale molto ridotta (come risulta dall analisi della sostanza prelevata in processi similari). La presenza di polvere è determinata della frammentazione delle scaglie durante l esercizio della scagliettatrice e il successivo trasporto. 16

17 La linea di trasporto tra la coclea/rotocella ed il filtro è mantenuta in depressione da apposito aspiratore (pressione operativa di aspirazione ca 70 mbar). La linea di trasporto è costituita da acciaio AISI 304 e dotata di un numero molto ridotto di parti non integralmente metalliche (flessibile spiralate). Tutta la linea e le apparecchiature periferiche sono dotate di collegamenti equipotenziali (compresi i tratti spiralati). Gli eventuali collegamenti sono costruiti in modo da evitare ristagni del prodotto (giunti sovrapposti nel verso nel flusso). La disposizione del condotto è prevista prevalentemente verticale. I tratti non verticali hanno comunque inclinazione superiore a 45, riducendo così il più possibile le zone di possibile deposito di polvere. Di seguito si riportano le condizioni operative del trasporto pneumatico e le caratteristiche fisiche delle scaglie derivanti dall analisi di un prodotto ottenuto in un impianto similare a quello in progetto: Grandezza fisica Valore Temperatura operativa 30 C Pressione operativa Da 0 (prelievo aria) a 75 mbar (aspiratore) Portata prodotto ca 1500 kg/h Portata aria trasporto 1500 m3/h Granulometria prodotto > 1400 µm 80% µm 7% µm 5% µm 4% µm 2% µm 1% µm 0,7% < 125 µm 0,3% Densità prodotto g/l All interno delle apparecchiature tra la scagliettatrice e le sezioni di macinatura finale le caratteristiche granulometriche delle sostanze (come riportato nella tabella precedente) sono a favore della sicurezza. In particolare, in base all analisi disponibile, la percentuale di polveri con granulometria inferiore ai valori considerati dalle norme tecniche come potenzialmente pericolosi (500 µm) è significativamente inferiore al limite di esplosività (50 g/m 3 in base a quanto riportato nella scheda tecnica del prodotto). La concentrazione delle polveri con potenziale pericolo di esplosività è stata ricavata dal rapporto fra la portata del prodotto e la portata d aria, ottenendo un valore inferiore a 30 g/m 3. Quindi, in base all analisi delle caratteristiche della sostanza e del processo, si ritiene che l eventuale presenza di atmosfera esplosiva nelle linee di trasporto sia improbabile durante il funzionamento ordinario. La situazione di pericolo potrebbe derivare dall eventualità di maggiore produzione di polvere, ad esempio a causa di una anomalia che comporti una maggior frantumazione delle scaglie durante il trasporto. A tale proposito si è rilevato che un incremento della portata di aspirazione da un lato ridurrebbe ulteriormente la concentrazione della polvere ponendosi in situazioni di maggiore sicurezza a causa del maggior flusso specifico di aria; per contro crescerebbe però la probabilità di formazione di polvere, essendo aumentata l energia di impatto delle scaglie. Al fine di evitare la diminuzione della portata d aria, è stato previsto un sistema di rilevazione automatico della differenza di pressione a monte e a valle del filtro, con relativi allarmi. Per quanto riguarda infine un eventuale arresto dell aspirazione di aria, dopo un tempo transitorio nel quale il sistema attraversa i limiti di esplosività, si verificherebbe una atmosfera sovrasatura di prodotto e polvere in cui il rischio di esplosione risulta estremamente ridotto. 17

18 SEZIONE DI FILTRAZIONE Il filtro viene mantenuto in depressione da un aspiratore convogliato al camino di espulsione a valle dell impianto di depolverazione, al quale conferiscono altri sfiati dei filtri e degli aspiratori. Il sistema di depolverazione degli sfiati inviati al camino è costituito da un filtro dotato di portello di scoppio, di un aspiratore e del camino e garantisce concentrazioni di polveri significativamente inferiori ai limiti inferiori di esplosività. Il filtro è dotato di portello di scoppio dimensionato secondo gli standard tecnici internazionali (norme VDI o NFPA) e collegato all esterno tramite un breve tratto con il minor numero possibile di curve e variazioni di diametro. SEZIONE DI MACINATURA E RELATIVO FILTRO DI ASPIRAZIONE Il trasporto delle scaglie a valle del filtro avviene per gravità dopo passaggio attraverso una rotocella. Le scaglie possono essere indirizzate a due differenti sistemi: Produzione di Needles (filamenti simili a spaghetti con diametro di circa 1 mm), tramite una tramoggia e un estrusore Produzione di particelle con granulometria di seguito indicata (polvere) nel mulino di macinatura (corredato dell apposito filtro dell aspiratore e portello di scoppio) e della successiva rotocella. Gli sfiati del filtro verranno inviati al sistema di depolverazione dopo raffreddamento in apposito scambiatore. Ai fini della presente analisi verrà considerata principalmente la linea di produzione delle polveri, in quanto le dimensioni degli spaghetti prodotti non presentano caratteristiche critiche ai fini del pericolo di esplosione. Dovrà essere comunque verificato che l esercizio reale dell impianto nella sezione needles non produca residui fini di prodotto. Il mulino opera in ambiente di gas inerte (Azoto) che, dopo depolverazione nel filtro, viene ricircolato al mulino. Al fine di evitare la formazione di atmosfere esplosive, a partire dalla sezione del mulino e fino alla successiva rotocella di conferimento del prodotto negli imballi, tutta la gestione della lavorazione del prodotto e il suo trasporto avverrà in atmosfera di azoto. La garanzia della presenza di azoto è ottenuta mediante rilevatori di bassa pressione sulla linea di alimentazione azoto e rilevatori di flusso sulla linea di alimentazione inerte al mulino. Inoltre, è stata emessa un apposita procedura di purga con azoto e verifica di esplosività prima dell avviamento del processo. La sezione di macinatura è esercita in leggera pressione (pressione operativa: + 10 mbar). Tale condizione riduce notevolmente il rischio di immissione di aria dall esterno. Al fine di garantire l efficienza dell aspiratore, è previsto un sistema di rilevazione di pressione (PISHL) con relativi allarmi ed interblocco del processo di macinatura. A valle del mulino, la probabilità di formazione di una miscela esplosiva durante il trasferimento della polvere è molto bassa (in quanto il mulino e la tramoggia sono inertizzati con azoto). ll sistema generale relativo al prodotto in polvere opera nelle condizioni di seguito riportate: Grandezza fisica Valore Temperatura operativa 35 C Pressione operativa aspiratore + 10 mbar Portata prodotto Circa 1500 kg/h Portata aria trasporto 3000 m3/h Granulometria prodotto > 1000 µm 8 % (analisi di un prodotto assimilabile) µm % µm % µm % < 125 µm 15 % Densità prodotto g/l 18

19 Per prevenire possibili fenomeni di innesco delle polveri dovute a correnti elettriche devono essere curate con particolare attenzione la scelta dei materiali e le connessioni elettriche equipotenziali ai fini di escludere la presenza di correnti elettriche indesiderate. Oltre al pericolo di innesco elettrico devono essere valutati anche i pericoli derivanti da fenomeni di surriscaldamento meccanico delle polveri come di seguito specificato. La possibilità di accensione per sovrariscaldamento scaturisce dall analisi dei dati ricevuti dalla committente sulla caratterizzazione delle polveri: Temperatura di autoinnesco delle polveri: 250 C Bulk Powder Test 220 C T 5 mm Ignition Temperature Smoulder 190 C Da tali informazioni risulta, come indicato nel seguito del presente studio, che la temperatura massima superficiale delle apparecchiature deve essere di 190 C nell ipotesi che lo spessore massimo dello strato di polvere sia pari a 5 mm. Al fine di evitare l eventuale presenza di residui fini nella linea relativa alla tramoggia ed al successivo confezionamento verrà previsto un impianto di depolverazione (aspiratore). SEZIONE DI CONFEZIONAMENTO DEL PRODOTTO FINALE La linea di insaccamento prevede la possibilità di riempimento di sacchi da 25 kg e big-bag da 1000 kg attraverso due percorsi indipendenti, sotto tramoggia con rotocella. Il trasferimento del prodotto dalla rotocella di carico alla tramoggia avviene in presenza di atmosfera arricchita da azoto. La tramoggia è polmonata con azoto; i vent di polmonazione saranno convogliati all impianto di depolverazione. Alla stessa tramoggia verranno convogliati i needles provenienti dall estrusore. Per quanto riguarda la zona tra la rotocella e le bocche di carico (sacchi e big bag), durante lo scarico della polvere, la concentrazione della stessa è notevolmente superiore al limite superiore di infiammabilità ( g/m3), in quanto la rotocella lascia cadere la polvere in grande quantità. Dopo il riempimento, la presenza di polvere residua aerodispersa viene eliminata tramite un depolveratore dedicato. SEZIONE DI RICEVIMENTO E INSACCAMENTO La sezione in oggetto è costituita da un punto di ricevimento (tramoggia limite di batteria) ove verrà immesso il prodotto. A valle di tale punto vi sarà una rotocella per il trasporto al filtro (con portello di scoppio) e aspiratore. Gli sfiati del filtro verranno inviati al camino del punto di emissione atmosferica. Il filtro sono dotati di sistema antimpacchettamento mediante martelletti a percussione esterni. Le caratteristiche del prodotto sono di seguito riassunte. Granulometria: confrontabile a quella della polvere in uscita dal mulino Kst: 140 bar m/s Pmax: 8,4 bar Classe St: 1 MIE: mj AOLT: 190 C LIT: 380 C MIT: ca 500 C Il sistema non è polmonato con azoto. Per evitare ristagni di polvere nel tratto finale, si prevede un impianto di aspirazione a valle della rotocella consistente in aspirazioni interne alla linea di trasporto ed esterne in prossimità della bocca di carico del prodotto nei sacchi. Le polveri raccolte verranno ricircolate nel relativo filtro per non contaminare i prodotti delle due linee. 19

20 I tratti dopo tutte le rotocelle, in prossimità dei punti di riempimento, dovranno essere più corti possibili, senza restringimenti e installati verticalmente o con pendenza superiore a 45, nonché dotati di collegamenti elettrici e equipotenziali. Particolare attenzione dovrà essere dedicata ad evitare che entro tali collegamenti e attorno alle postazioni di riempimento non si determinino delle aree con presenza di polvere in forma di nubi e strati di rilevante quantità. Allo scopo, dovranno inoltre essere effettuate frequenti attività di ispezione all interno delle tubazioni per identificare le possibili zone di ristagno di strati di polvere. Per tali zone si dovranno predisporre modifiche di processo (aumento delle pendenze, eliminazione di curve, ) e frequenti pulizie al fine di ridurre al minimo lo spessore e la permanenza di tali strati. Come precedentemente indicato, per prevenire la formazione di nubi e strati di polveri attorno alla postazione di riempimento degli imballaggi (sacchi e big bag), sarà previsto un sistema di captazione delle polveri inviate al filtro di seguito descritto. Per quanto riguarda i contenitori finali delle polveri, si riportano le seguenti informazione in merito alle caratteristiche di sicurezza delle tipologie di FIBCs (Flexible Intermediate Bulk Container) Big Bag. I FIBCs sono classificati in 5 tipologie: Tipo A, B, C, D e C/D Il tipo A non offre protezione contro pericoli da innesco elettrostatico Il tipo B offre solo limitate protezioni contro i pericoli da innesco elettrostatico Il tipo C è costruito in tessuto dotato di fili conduttivi dissipativi delle cariche elettriche. Tale tipologia necessita di garanzia completa del collegamento a terra ed equipotenziale durante l utilizzo. Il tipo D è costituito da tessuto con fili elettrici o rivestimenti dissipativi (coating) tali per cui non risulta necessario il collegamento a terra. Infine, esiste un tipo intermedio tra il tipo C e il tipo D (tipo C/D) che è costituito anch esso da fili elettrici o rivestimenti dissipativi in modo da controllare la probabilità di ignizione senza tener conto o meno del collegamento a terra. Tuttavia da recenti studi è emerso che la caratteristica richiesta per i tipi C, per cui la resistenza verso terra di ogni filo conduttivo risulti inferiore a 1x10 8 ohm (100 MΩ) non viene garantita dai tipi C/D. In merito alla tipologia di FIBCs necessari per l attività in questione deve essere escluso il tipo A, in quanto viene utilizzato solo per lo stoccaggio di polveri con MIE superiore a 100 mj. I tipi B sono invece progettati per una potenziale di scarica inferiore a 4 kv. Tali FIBCs risultano sconsigliati nell uso in presenza di atmosfere di gas o vapori infiammabili. Tuttavia, non essendo disponibili dati in merito al valore del potenziale di scarica, si sconsiglia l utilizzo nel caso in questione. La tipologia più indicata risulta quindi la tipologia C (purché venga garantito l effettivo collegamento a terra), in quanto il tipo D può presentare limitazioni alla protezione se la superficie del coating risulta contaminata, o se la superficie risulta caricata per induzione a causa della presenza di conduttori carichi (personale e impianti) non collegati a terra. 20

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