SISTEMI DI FILTRAZIONE PER POLVERI E GAS POTENZIALMENTE ESPLOSIVI. Relatore Ing. Andrea Doardo

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1 SISTEMI DI FILTRAZIONE PER POLVERI E GAS POTENZIALMENTE ESPLOSIVI Relatore Ing. Andrea Doardo

2 SOSTANZE PERICOLOSE PER LA FORMAZIONE DI ATMOSFERE POTENZIAMENTE ESPLOSIVE GAS, VAPORI E NEBBIE sprigionate da: VERNICI DILUENTI COLLE RESINE IDROCARBURI OLI LEGGERI... POLVERI emesse da lavorazioni che coinvolgono: METALLI LEGGERI LEGNO CUOIO FIBRA DI CARBONIO SEMENTI ZUCCHERO FARINE CARTA, CARTONE RIFIUTI COMPOSTI ORGANICI COMBUSTIBILI...

3 STATISTICHE INTERNAZIONALI SU INNESCHI E SOSTANZE COINVOLTE Statistiche sugli inneschi delle esplosioni: 23% di origine meccanica 9% dovuta a scariche elettrostatiche 4% di origine elettrica Statistiche sulle sostanze interessate: 34% legno 28% cereali 12% materie plastiche 10% carbone 10% metalli

4 Esplosione polveri di cereali Esplosione elevatore grano Esplosione polveri di alluminio

5 PROCEDURA CORRETTA PER LA VALUTAZIONE DEI RISCHI E L'ACQUISTO DI APPARECCHIATURE CONFORMI CLASSIFICAZIONE DELLE ZONE PER GAS NEBBIE VAPORI POLVERI VALUTAZIONE DEI RISCHI ACQUISTO DI APPARTECCHIATURE E IMPIANTI CONFORMI RACCOLTA DELLE INFORMAZIONI DA FORNIRE AL COSTRUTTORE PER LA CORRETTA PROGETTAZIONE SECONDO LA NORMATIVA ATEX

6 ACQUISIZIONE DEI DATI DI PROGETTO: POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE PRESENZA DI POLVERI COMBUSTIBILI: ORGANICHE DI METALLI LEGGERI CON GRANULOMETRIA < 500mm (in realtà la soglia reale di pericolosità è circa 300mm) PER ESSERE CERTI DELLA LORO PERICOLOSITA' E' NECESSARIO INVIARE UN CAMPIONE SIGNIFICATIVO DELLE POLVERI COSI' COME VENGONO LAVORATE AD UN LABORATORIO ACCREDITATO PER DETERMINARNE I PARAMETRI SIGNIFICATIVI DA CONSIDERARE LE POLVERI SONO SOSPETTE ESPLOSIVE

7 POLVERI: I principali parametri da considerare CEI EN Pmax Kst MIE bar bar*m/ s mj Pressione massima ottenuta in un recipiente chiuso durante l esplosione di un atmosfera esplosiva determinata in condizioni di prova specificate. Indice di esplosività. (dp/dt)max*v^1/3=cost=kst La più bassa energia elettrica immagazzinata in un condensatore che, al momento della scarica, è sufficiente per provocare l accensione dell atmosfera più infiammabile in condizioni di prova specificate. Tcloud C Tlayer C La temperatura più bassa di una superficie calda su cui la miscela più infiammabile delle polveri con l aria si accende in condizioni di prova specificate (MIT). La temperatura più bassa di una superficie calda alla quale si verifica l accensione in uno strato di polveri in condizioni di prova specificate. Dm 10-6 m Diametro medio della particella di polvere (granulometria) LEL g/m 3 Limite inferiore del campo di esplosione BZ 1-6 Classe di combustione della polvere %umidità % Percentuale umidità del campione LOC % resistività Massima concentrazione di ossigeno in una miscela di sostanza infiammabile e aria e un gas inerte, nella quale non si verifica un esplosione, determinata in condizioni di prova specificate. ohm*m Resistività elettrica

8 ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE DEI VAPORI E DELLE POLVERI INFIAMMABILI: ITER DEL FORNITORE ACQUISIZIONE DEI DATI NECESSARI PER LA PROGETTAZIONE VALUTAZIONE DEI RISCHI REALIZZAZIONE DI UNA IDONEA ASPIRAZIONE LOCALIZZATA CANALIZZAZIONI DI ASPIRAZIONE COSTRUITE IN MATERIALI CONDUTTIVI E CORRETTAMENTE MESSE A TERRA. IL SISTEMA DI ASPIRAZIONE DEVE ESSERE COMPOSTO DA APPARECCHIATURE ELETTRICHE E MECCANICHE IDONEE ALL'INSTALLAZIONE NELLE ZONE ATEX (APPARECCHIATURE DI CATEGORIA ADEGUATA) SISTEMA DI ABBATTIMENTO COSTRUITO SECONDO LE NORME ATEX ARMONIZZATE E CON COMPONENTI DI CATEGORIA IDONEA ALLE ZONE ATEX

9 UNI EN PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE VDI 2263 DUST FIRES AND EXPLOSION PROTECTION IN DUST EXTRACTING INSTALLATIONS La priorità, sia per il costruttore che per l'utilizzatore, deve essere quella di evitare che possano manifestarsi atmosfere potenzialmente esplosive e che queste, se presenti, non possano venire in contatto con fonti di innesco efficaci. Qualora queste misure preventive siano insufficienti a raggiungere un livello soddisfacente di protezione, allora è necessario ricorrere a misure di protezione dall'esplosione che limitino gli effetti di qualunque esplosione ad un livello accettabile (tratto dalla VDI 2263).

10 CLASSIFICAZIONE DELLE ZONE IN UN FILTRO A MANICHE PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE INTERNO DEL FILTRO ZONA 20 APPARECCHIATURE A CONTATTO IN CATEGORIA 1D DIRETTIVA ATEX 94/9/EC NON DEVONO MANIFESTARSI FONTI DI INNESCO EFFICACI DURANTE IL NORMALE FUNZIONAMENTO E IN PRESENZA DI DUE SITUAZIONI DI GUASTO INDIPENDENTI (GUASTO RARO) Secondo la VDI 2263 è necessario proteggere un filtro soltanto quando la MIE della polvere è <1mJ. Tra 1mJ e 10mJ è necessaria la valutazione di esperti e con MIE>10 mj sono sufficienti misure di PREVENZIONE

11 CLASSIFICAZIONE DELLE ZONE IN UN FILTRO A MANICHE PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE Filtro a maniche in pressione Filtro a maniche in depressione

12 TRATTO DALLA CEI GUIDA ALL'APPLICAZIONE DELLA NORMA CEI CLASSIFICAZIONE DEI LUOGHI DOVE SONO O POSSONO ESSERE PRESENTI POLVERI COMBUSTIBILI Esempio di zona pericolosa originata da una valvola rotativa (rotocella) sita in ambiente chiuso o aperto Esempio di zone pericolose originate da uno scarico, o anche travaso, continuo o frequente di polvere in un recipiente aperto con bocca di scarico bassa sotto il bordo del contenitore sito in ambiente aperto

13 SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE ALL'INTERNO DI FILTRI PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263) EVITARE LA FORMAZIONE DI ATMOSFERE POTENZIALMENTE ESPLOSIVE IMPEDIRE O RENDERE IMPROBABILE LA FORMAZIONE DI ACCUMULI ALL'INTERNO DEL FILTRO ACCORGIMENTI COSTRUTTIVI SISTEMI DI MONITORAGGIO CORRETTA MANUTENZIONE Mantenere il corpo filtro il più pulito possibile permette di minimizzare il rischio che si formino atmosfere potenzialmente esplosive al suo interno. Tuttavia, durante la pulizia pneumatica delle maniche, è molto difficile prevedere la concentrazione delle polveri, quindi è verosimile stabilire una zona 20 interna.

14 SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE ALL'INTERNO DI FILTRI PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263) EVITARE LA FORMAZIONE DI FONTI DI INNESCO EFFICACI EVITARE INNESCHI DI ORIGINE ELETTROSTATICA, ELETTRICA E MECCANICA (OLTRE A TUTTE LE ALTRE FONTI DI INNESCO ELENCATE NELLA NORMA EN ) CORRETTA MESSA A TERRA DELLE PARTI CONDUTTIVE CORRETTA VERNICIATURA DELLE PARTI INTERNE CORRETTA SCELTA DEI TESSUTI FILTRANTI APPARECCHIATURE ELETTRICHE E MECCANICHE IN CATEGORIA ADEGUATA EVENTUALI APPARATI DI RILEVAMENTO E SPEGNIMENTO DELLE SCINTILLE EVENTUALI APPARATI DI RILEVAMENTO E SPEGNIMENTO DEGLI INCENDI

15 UNI EN PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE La norma EN elenca tutte le 13 sorgenti di accensione riconosciute: 1.Superfici calde 2.Fiamme e gas caldi (incluse le particelle calde) 3.Scintille di origine meccanica 4.Materiale elettrico 5.Correnti elettriche vaganti, protezione contro la corrosione catodica 6.Elettricità statica 7.Fulmine 8.Onde elettromagnetiche a radiofrequenza (RF) da 10^4 a 3x10^12 Hz 9.Onde elettromagnetiche da 3x10^11 a 3x10^15 Hz 10.Radiazioni ionizzanti 11.Ultrasuoni 12.Compressione adiabatica e onde d'urto 13.Reazioni esotermiche, inclusa l'autoaccensione delle polveri 15

16 PREVENZIONE O PROTEZIONE? CARICHE ELETTROSTATICHE MANICA NON CORRETTAMENTE MESSA A TERRA (es. per errore di installazione o per distacco/caduta) guasto raro ma non accettabile in zona 20 normalmente l'energia di una scarica elettrostatica è <10 mj limite VDI2263 PLAUSIBILE

17 PREVENZIONE O PROTEZIONE? SCINTILLE DI ORIGINE MECCANICA ASPIRAZIONE DA MACCHINARIO IN MOVIMENTO O DA PROCESSO CON PRODUZIONE DI SCINTILLE l'eventuale rilevazione e spegnimento delle scintille non è immune da guasti normalmente l'energia di una scintilla meccanica è <10 mj, tuttavia, con MIT della polvere < 400 C, queste scintille possono diventare inneschi efficaci necessario valutare anche la MIT

18 PREVENZIONE O PROTEZIONE? INCENDI LATENTI DEPOSITO DI UNA SCINTILLA SU UNO STRATO DI POLVERE incendio latente o brace la temperatura superficiale delle braci è in grado di innescare qualunque nube di polvere, anche con classe di combustione BZ1 o BZ2, soprattutto se la brace è alimentata dal flusso d'aria (es. deposito della brace sulla manica filtrante) limite VDI2263 NON PLAUSIBILE

19 PREVENZIONE O PROTEZIONE? Dall'analisi delle casistiche più comuni, risulta quindi evidente che la protezione dei filtri per polveri potenzialmente esplosive è una condizione indispensabile per molte applicazioni. Essa potrà essere evitata soltanto nel caso in cui la presenza di un innesco efficace possa essere ragionevolmente esclusa attraverso un'apposita analisi dei rischi

20 UNI EN PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE Limitazione degli effetti delle esplosioni ad un livello accettabile mediante misure di protezione costruttive. In questo caso è accettata l'eventualità di un'esplosione PROTEZIONE Progettazione resistente all'esplosione Scarico dell'esplosione Soppressione dell'esplosione Prevenzione della propagazione delle fiamme e dell'esplosione

21 SCARICO DELL'ESPLOSIONE: VENTING POSSIBILI POSIZIONEMENTI (NFPA )

22 SCHEMI DI IMPIANTO (NFPA 654) Protezione dalla propagazione dell'esplosione utilizzando un sistema di isolamento meccanico Protezione dalla propagazione dell'esplosione utilizzando un sistema di isolamento chimico

23 ESEMPI DI FILTRI IN ESECUZIONE ATEX CON ERRORI DI PROGETTAZIONE - Posizionamento venting - Corpo filtro in esecuzione pressopiegata (resistenza alla Pred?) - Filtro non compartimentato - Scarico polveri non compartimentato - Filtro in pressione (creazione Atex nell'intorno!)

24 CASI PRATICI: IMPIANTI DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI 1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA (St2) 3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI PVC (St1) 2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ALLUMINIO DA CARTATRICI (St1) 4) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI CUOIO (St1)

25 1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA

29 1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA Impianto di abbattimento polveri St1 e St2. Filtri protetti con venting e barriera chimica

30 1) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE: FEA FILTRO A PIANTA CIRCOLARE

31 1), 2), 3), 4) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE: ESECUZIONE A PIANTA CIRCOLARE I nostri filtri per il trattamento delle polveri Atex sono realizzati a pianta circolare per garantire la resistenza delle carpenterie alla pressione residua dell'esplosione, raggiunta all'interno del filtro una volta entrati in funzione i sistemi appena descritti. La realizzazione dei filtri a pianta poligonale potrebbe imporre la progettazione di strutture a deformazione permanente che non assicurano la resistenza alla pressione richiesta Nessuna deformazione plastica (prevista dalla ma difficilmente calcolabile) che costringerebbe allo smantellamento del filtro Idoneità all'installazione di tutti i sistemi di venting e di soppressione dell'esplosione Possibilità di sviluppo in verticale con conseguente minor ingombro a terra

32 1), 2 ), 3), 4) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE: CANALI SALDATI Per il collegamento del filtro al dispositivo di disaccoppiamento e del filtro con il ventilatore è necessario utilizzare tubazioni che abbiano la stessa resistenza alla pressione residua dell'esplosione delle apparecchiature che collegano Le tubazioni standard aggraffate non hanno le prestazioni richieste Si utilizzano tubazioni saldate e flangiate di grosso spessore

33 2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ALLUMINIO DA CARTATRICI (FONDERIA DI ALLUMINIO) Sample: polvere metallica Max explosion pressure: Pmax = 5,3 bar Max rate of pressure rise: (dp/dt)max = 11 bar/s Product specific constant: Kmax = 3 m*bar/s CAMPIONE D[4,3] micron D (90%) micron D (50%) micron D (10%) micron Polvere metallica 335,4 618,2 280,0 102,4

34 2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI ALLUMINIO DA CARTATRICI (FONDERIA DI ALLUMINIO) ASPIRAZIONE LOCALIZZATA (limitazione del volume Atex in prossimità della fonte di emissione) MESSA A TERRA DELL'IMPIANTO FILTRO A PIANTA CIRCOLARE CONDOTTI DI RACCORDO SALDATI FILTRO REALIZZATO IN ACCIAIO INOX PROTEZIONE DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE CON SOPPRESSIONE CHIMICA SISTEMA DI COMPARTIMENTAZIONE CON BARRIERA CHIMICA VALVOLA DI SCARICO DELLE POLVERI FLAME AND EXPLOSION PROOF VENTILATORE E APPARECCHIATURE, INSTALLATE IN ZONE ATEX, DI CATEGORIA ADEGUATA

35 3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DA LAVORAZIONE PVC (St1) ASPIRAZIONE LOCALIZZATA (limitazione del volume Atex in prossimità della fonte di emissione) MESSA A TERRA DELL'IMPIANTO FILTRO A PIANTA CIRCOLARE CONDOTTI DI RACCORDO SALDATI PROTEZIONE DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE CON VENTING SISTEMA DI COMPARTIMENTAZIONE CON FLAP VALVE VALVOLA DI SCARICO DELLE POLVERI FLAME AND EXPLOSION PROOF VENTILATORE E APPARECCHIATURE, INSTALLATE IN ZONE ATEX, DI CATEGORIA ADEGUATA

36 3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DA LAVORAZIONE PVC (St1) Particolare valvola flap-valve compartimentante

37 4) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI CUOIO (St1) ASPIRAZIONE LOCALIZZATA (limitazione del volume Atex in prossimità della fonte di emissione) MESSA A TERRA DELL'IMPIANTO FILTRO A PIANTA CIRCOLARE CONDOTTI DI RACCORDO SALDATI PROTEZIONE DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE CON VENTING SISTEMA DI COMPARTIMENTAZIONE CON FLAP VALVE VALVOLA DI SCARICO DELLE POLVERI FLAME AND EXPLOSION PROOF VENTILATORE E APPARECCHIATURE, INSTALLATE IN ZONE ATEX, DI CATEGORIA ADEGUATA SISTEMA DI RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLE SCINTILLE SISTEMA DI RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLA FIAMMA

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