Le direttive ATEX: stato di applicazione I controlli sugli impianti elettrici. Prevenzione e protezione delle esplosioni nell industria

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1 ISO 9001 : 2000 Certificato n Settore Territorio Area Ambiente Energia e Sicurezza Le direttive ATEX: stato di applicazione I controlli sugli impianti elettrici Prevenzione e protezione delle esplosioni nell industria Relazione: Ing. A. Cardoni Milano, 3 febbraio 2005

2 CHILWORTH GROUP Technology Ltd (UK) Technology Inc. (USA) S.r.l. (Italy) SARL (France) Safety & R M (Pvt) Ltd (India) 2

3 SICUREZZA DEI PROCESSI Prevenzione e Protezione di Esplosioni ed Incendi Esplosioni di Gas e Vapori Esplosioni di Polveri Cariche Elettrostatiche Classificazione delle Aree Instabilità Termica Pericoli delle Reazioni Chimiche DIERS Sistemi di Gestione Sicurezza Test di Laboratorio Consulenza Formazione Strumentazione 3

4 Analisi di Rischio Valutazioni Previste dalla Direttiva 99/92 (ATEX 137) Verifiche dei Sistemi di Gestione della Sicurezza Studi HAZOP Definizione dei Criteri di Sicurezza da Adottare Reazioni Fuggitive e Dimensionamento dei Dispositivi di Sfiato SICUREZZA DEI PROCESSI Prevenzione e Protezione di Esplosioni ed Incendi Altri Requisiti Normativi NONS CHIP UN Transportation Indagini sugli Incidenti Perizie Giurate Protezione dalle Sovrapressioni Pericoli delle Cariche Elettrostatiche 4

5 RIFERIMENTI LEGISLATIVI Direttiva Quadro Direttiva Macchine Direttiva ATEX sui Prodotti Direttiva Agenti Chimici Direttiva ATEX sulla Protezione dei Lavoratori 5

6 DIRETTIVA QUADRO (89/391/CE) Introduzione di misure per il miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratori Refers to the Treaty establishing the European Economic Community and in particular Article 137 thereof. Official Journal, L183,

7 DIRETTIVA MACCHINE (98/37/CE) Approssimazione delle norme degli stati membri in merito alle macchine Refers to the Treaty establishing the European Community and in particular Article 100a thereof Official Journal of the European Communities, L207, 23 July 1998, p Replaces the original Machinery Directive 89/393/EEC and its amendments 7

8 DIRETTIVA AGENTI CHIMICI (98/24/CE) Protezione della sicurezza e della salute dei lavoratori dai rischi associati agli agenti chimici negli ambienti di lavoro 14th individual Directive within the meaning of Art. 16(1) of Directive 89/391/EEC Official Journal, L131, , p

9 LE ESPLOSIONI NELLA DIRETTIVA AGENTI CHIMICI Sono anche contemplati incendi, esplosioni e sostanze chimicamente instabili, o loro miscele (articolo 6.6) Si riferisce alla ATEX 95 per identificare la tipologia degli equipaggiamenti. Si sovrappone alla ATEX 137 per le esplosioni. Devono essere adottate contromisure, in ordine di priorità per prevenire concentrazioni o quantità pericolose per evitare fonti d innesco o condizioni sfavorevoli per le sostanze chimicamente instabili per mitigare le conseguenze di incendi/esplosioni e gli effetti fisici derivanti da sostanze instabili 9

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12 LE DIRETTIVE ATEX COSTRUTTORI ATEX 100a UTILIZZATORI ATEX 118a ATEX 95 ATEX /9/EC 1999/92/EC D.Lgs. 126/98 D.Lgs. 233/03... II 1 GD D.Lgs. 626/94, Titolo VIII-bis 12

13 ATEX 95 (94/9/CE) Equipaggiamenti e sistemi di protezione da utilizzare per atmosfere potenzialmente esplosive Official Journal of the European Communities, L100, Volume 37, 19 April 1994 Corrigendum published in OJEC L21, 26 January 2000 In Great Britain the ATEX 95 Directive has been adopted as The Equipment and Protective Systems Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres Regulations,

14 ATEX 137 (99/92/CE) precedentemente nota come ATEX 118a Requisiti minimi per migliorare la protezione della sicurezza e della salute dei lavoratori dai rischi potenziali delle atmosfere esplosive. 15th individual Directive within the meaning of Art. 16(1) of Directive 89/391/EEC Official Journal, L23, (corrigendum L134, ) 14

15 DEFINIZIONE DI ATMOSFERE ESPLOSIVE (ATEX 137, articolo 2) Miscele con aria, a condizioni atmosferiche, di sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapori, nebbie o polveri in cui, a seguito di un innesco, la combustione si estende all intera quantità di miscela disponibile. 15

16 OBBLIGHI DEL DATORE DI LAVORO (ATEX 137, articolo 3) Il datore di lavoro adotterà contromisure ORGANIZZATIVE e/o TECNICHE, in ordine di priorità: per prevenire la formazione di atmosfere esplosive o, ove la natura dell attività non lo permetta per evitare l innesco delle atmosfere esplosive, e mitigare gli effetti delle esplosioni in modo da salvaguardare la sicurezza e la salute dei lavoratori ove necessario tali contromisure saranno combinate e/o completate con accorgimenti atti a prevenire la propagazione delle esplosioni. 16

17 VALUTAZIONE DEI RISCHI DI ESPLOSIONE (ATEX 137, articolo 4) Il datore di lavoro valuterà I rischi specifici delle atmosfere esplosive, considerando come minimo: la probabilità che si formino atmosfere esplosive, e la loro persistenza la probabilità che siano presenti fonti d innesco, comprese le cariche elettrostatiche, e che possano attivarsi ed avere effetto gli equipaggiamenti, le sostanze impiegate, i processi e le loro possibili interazioni la magnitudo delle possibili conseguenze. I rischi d esplosione saranno valutati globalmente. Si devono considerare anche gli ambienti che siano o possano essere collegati, tramite aperture, con ambienti in cui vi è potenziale presenza di atmosfere esplosive. 17

18 DLgs. 626/94 - Titolo VIII-bis (ATEX 137) Art. 88-decies. - Termini per l'adeguamento 1. Le attrezzature da utilizzare nelle aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive, già utilizzate o a disposizione dell'impresa o dello stabilimento per la prima volta prima del 30 giugno 2003, devono soddisfare, a decorrere da tale data, i requisiti minimi di cui all'allegato XV-ter, parte A, fatte salve le altre disposizioni che le disciplinano. 2. Le attrezzature da utilizzare nelle aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive, che sono a disposizione dell'impresa o dello stabilimento per la prima volta dopo il 30 giugno 2003, devono soddisfare i requisiti minimi di cui all'allegato XV-ter, parti A e B. 3. I luoghi di lavoro che comprendono aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive, utilizzati per la prima volta dopo il 30 giugno 2003, devono soddisfare le prescrizioni minime stabilite dal presente titolo. 4. I luoghi di lavoro che comprendono aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive gia' utilizzati prima del 30 giugno 2003 devono soddisfare il 30 giugno 2006 le prescrizioni minime stabilite dal presente titolo. 5. Il datore di lavoro che procede, dopo il 30 giugno 2003, a modifiche, ampliamenti o trasformazioni dei luoghi di lavoro che comprendono aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive, prende i necessari provvedimenti per assicurarsi che tali modifiche, ampliamenti o trasformazioni rispondano ai requisiti minimi di cui al presente titolo. 18

19 UN APPROCCIO INTEGRATO 19

20 IL SENTIERO DELLA SICUREZZA Nove passi fondamentali: 1. Informazioni sul processo 2. Caratteristiche dei materiali 3. Classificazione delle aree 4. Identificazione delle fonti di innesco 5. Analisi di rischio 6. Criteri di sicurezza 7. Misure tecniche ed organizzative 8. Formazione ATEX 9. Programmazione degli interventi Documento sulla Protezione contro le Esplosioni 20

21 INFORMAZIONI SU IMPIANTI E PROCESSI Tipo d impianto - continuo/batch Dati sull impianto -volumi - pressioni di targa - connessioni tra equipaggiamenti Processo - diagramma di flusso - composizione - livello di turbolenza Condizioni di processo: - temperature - pressioni di esercizio Deviazioni - partenza -fermata - fluttuazioni di processo WORKSHOP Figure A2: Side elevation of milling plant - Solution internal zones 1 m 21

22 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Parametri più noti: Combustibilità / Esplosività Sensibilità all innesco Temperatura minima d innesco in nube Temperatura minima d innesco in strato di 5 mm Stabilità termica Resistività e tempo di decadimento della carica Violenza d esplosione Concentrazione limite di ossigeno Concentrazione minima d esplosività 22

23 CLASSIFICAZIONE DELLE AREE Luoghi pericolosi ove possono manifestarsi dei rischi associabili alla presenza di gas, vapori, nebbie, polveri. Frequenza e durata delle atmosfere esplosive Le zone classificate devono essere: - Segnalate - Equipaggiate con apparecchiature idonee - Frequentate da personale adeguatamente addestrato 23

24 DENTIFICAZIONE DELLE FONTI DI INNESCO (1) Probabilità che le fonti di accensione, comprese le scariche elettrostatiche, siano presenti e divengano attive ed efficaci. Identificazione ed analisi di tutte le sorgenti di innesco: - Intrinseche - Accidentali Italia 24

25 DENTIFICAZIONE DELLE FONTI DI INNESCO (2) Si prendono in considerazione tutte le sorgenti di innesco definite nella norma UNI Superfici calde - Scintille di saldatura, fiamme e gas caldi di altra origine - Superfici calde di origine meccanica - Scintille di origine meccanica - Materiale elettrico - Correnti vaganti - Cariche elettrostatiche - Onde elettromagnetiche a radiofrequenza (RF) da 10 4 Hz a 3*10 12 Hz - Onde elettromagnetiche da 3*10 11 Hz a 3*10 15 Hz - Radiazioni ionizzanti - Ultrasuoni - Compressione adiabatica e onde d'urto - Aumenti di temperatura dovuti a reazioni chimiche o a materiali instabili - Combustione di uno strato di polveri o di altro materiale combustibile - Fulmini 25

26 ANALISI DI RISCHIO Valutazione dei rischi derivanti dalla formazione di Atmosfere Esplosive - Identificazione dei pericoli di esplosione - Valutazione dei rischi ad essi associati 26

27 CRITERI DI SICUREZZA Sicurezza intrinseca Prevenzione delle esplosioni Protezione dalle esplosioni Misure tecniche Misure organizzative Impianti Proprietà dei materiali Procedure Rischio residuo accettabile Fattori umani Deviazioni Base della Sicurezza 27

28 MISURE TECNICHE ED ORGANIZZATIVE Misure Tecniche Adeguamento apparecchiature elettriche Ventilazione Controllo elettricità statica Pannelli di scoppio Sistemi di soppressione Impianti resistenti alla sovrappressione Misure Organizzative Permessi di lavoro Procedure operative Formazione del personale Procedure di emergenza Manutenzione preventiva 28

29 FORMAZIONE ATEX Il 95% di incendi ed esplosioni industriali sono causati da errore umano e possono essere evitati. - Formazione per Tecnici e Supervisori - Formazione per Operatori impiegati in aree classificate 29

30 DOCUMENTO SULLA PROTEZIONE CONTRO LE ESPLOSIONI Classificazione delle Aree Identificazione dei pericoli di esplosione Valutazione dei rischi ad essi associati Eliminazione o riduzione dei rischi mediante misure specifiche di prevenzione e protezione Messa a norma delle attrezzature da utilizzare nelle aree in cui possono formarsi atmosfere esplosive L obiettivo della valutazione è il raggiungimento di un livello di rischio accettabile, sulla base delle specifiche misure di prevenzione e protezione adottate. 30

31 ATEX 137 Differenti applicazioni negli Stati CE E una norma ambientale? Diverse interpretazioni da parte di Consulenti, Organismi Notificati ed Enti di Controllo Necessità di corsi di formazione ATEX dopo il

32 DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DI ESPLOSIVITA DELLE POLVERI 32

33 CHARP 2000, Technology Ltd Sensibilità d innesco Instabilità termica Temp. di auto-innesco in nube Combustibilità Temp. di auto-innesco in strato Generazione di gas infiammabili Violenza dell esplosione 33

34 ESPLOSIVITA DELLE POLVERI Può essere determinata solo in modo sperimentale. Test effettuato in genere con il tubo verticale. Gruppo A = esplosiva. Gruppo B = non esplosiva. Per T > 110 C è necessario il test in fornace prima di confermare Gruppo B. Le polveri di Gruppo B possono comunque essere combustibili o termicamente instabili. 34

35 ENERGIA MINIMA D INNESCO MIE La MIE è la più debole scintilla elettrica in grado di innescare la miscela ottimale di un combustibile in aria. La scintilla viene generata mediante una scarica capacitiva, per riprodurre le caratteristiche delle scariche elettrostatiche. 35

36 TEMPERATURA MINIMA DI AUTO-INNESCO IN NUBE MIT Serve a determinare la massima temperatura accettabile per le superfici a contatto. Ove necessario, deve essere considerata insieme alla LIT. Lo standard internazionale prevede l uso del dispositivo di Godbert- Greenwald (nella foto). 36

37 TEMPERATURA DI AUTO-INNESCO IN STRATO LIT Normalmente determinata su strato di polvere di 5 mm di spessore. E in realtà un parametro di stabilità termica, ma viene usato in parallelo alla MIT In genere è inferiore alla MIT Dipende dallo spessore dello strato 37

38 ALTRE PROPRIETA RESISTIVITA / CONDUTTIVITA Per i solidi possono essere importanti sia la resistività di volume sia quella di superficie. Per le polveri la resistività di volume deve spesso essere completata con il tempo di decadimento della carica. Resistività/Conduttività di Volume Per effettuare una valutazione completa è spesso necessario valutare la caricabilità delle polveri. Resistività/Conduttività di Superficie 38

39 VIOLENZA DELL ESPLOSIONE La sfera da 20 litri è il dispositivo standard per i test sulle polveri. La turbolenza ottenuta simula le peggiori condizioni possibili. Per i gas, i test possono essere effettuati in dispositivi più piccoli (> 5 litri) e con miscele in regime statico. 39

40 ESPLOSIONE IN AMBIENTE CIRCOSCRITTO La combustione genera gas caldi. Pressione P max In un contenitore chiuso si ha aumento di pressione. Legge dei gas: PV/nT = costante. [ dp] dt max Poiché n varia poco, il grado di espansione è circa proporzionale all incremento di temperatura Tempo Diagramma ideale Pressione/Tempo per un esplosione in ambiente circoscritto 40

41 FATTORI CHE INFLUENZANO LE TEMPERATURE DI DECOMPOSIZIONE La temperatura alla quale iniziano l instabilità termica o la decomposizione non è costante; essa dipende dalle condizioni di esposizione: fattore di scala / forma del materiale disponibilità di aria tempo di esposizione presenza di contaminanti. dq dt (W) Calore generato dal processo esotermico Condizione "C" Temperatura (K) Calore sottratto dal raffreddamento 41

42 TEST DI STABILITA TERMICA Cella a Diffusione (polvere in bulk ) Cella Aerata 42

43 COMBUSTIBILITA DEI SOLIDI Fire Train Test : s innesca il materiale depositato e se ne determina la combustibilità. Numero BZ 1. nessuna combustione 2. auto-estinzione 3. combustione senza propagazione 4. propagazione di brace 5. propagazione di fiamma 6. fiammata rapida per tutto il campione. 43

44 CONCENTRAZIONE LIMITE D OSSIGENO PER POLVERI LOC Generalmente più alta che per gas e vapori. Valori tipici: 10-15% in vol. Se ignota, assumere 5% in vol. Gli esempi sono per N 2 come gas inerte. MATERIALE LOC(%) Farina di Segale 13.0 Pigmento Organico 12.0 Metilcellulosa 10.0 Beta-naftolo 9.5 Zolfo 7.0 Paraformaldeide 6.0 Alluminio

45 CONCENTRAZIONE MINIMA DI ESPLOSIVITA MEC E l equivalente del LEL per le polveri in genere g/m 3 nube otticamente densa si determina con la sfera da 20 litri è di scarsa utilità pratica. 25W 2 m UEL in genere non è misurabile e totalmente inutile nell ordine di vari kg/m 3 40 g/m³ di polvere di carbone 45