Concetti base per la protezione dalle esplosioni

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1 Concetti base per la protezione dalle esplosioni 1

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3 Direttiva 94/9/CE del 23/3/1994 Direttiva ATEX 95 detta anche nuovo approccio 3 Entrata in vigore l 1/3/1996 facoltativamente. Recepita in Italia con Decreto N. 126 del 23 marzo Dall 1 Luglio 2003 la sua applicazione è obbligatoria. Include tutti i rischi di esplosione sia di natura elettrica che non di natura elettrica

4 Atmosfere potenzialmente esplosive 4 Perché si formi un'atmosfera esplosiva, il materiale infiammabile deve essere presente in una determinata concentrazione. Se la concentrazione è troppo bassa (miscela povera) o troppo alta (miscela ricca) non si verifica alcuna esplosione; si produce solamente una lenta reazione di combustione, se non addirittura nessuna reazione. È solo nel range compreso tra i limiti minimo e massimo di esplosione che la miscela reagisce in modo esplosivo quando innescata. I limiti di esplosione dipendono dalla pressione dell'ambiente e dalla percentuale di ossigeno presente nell'aria.

5 Gruppi e categorie di apparecchi 5 Gruppo I Miniera ed impianti di superficie collegati Categoria M1 Livello di protezione molto elevato Categoria M2 Livello di protezione elevato Gruppo II Altri impianti di superficie Categoria 1 Livello di protezione molto elevato Categoria 2 Livello di protezione elevato Categoria 3 Livello di protezione normale

6 Gruppo II - Zone 6 GAS POLVERE Frequenza e durata della presenza di un atmosfera esplosiva 0 20 Sempre presente o per lunghi periodi o frequentemente 1 21 Occasionalmente 2 22 Improbabile CEI : Guida alla applicazione della Norma CEI EN (CEI 31-30) : Classificazione dei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas, vapori o nebbie infiammabili CEI : Guida alla Classificazione dei luoghi dove sono o possono essere presenti polveri combustibili nel rispetto della Norma CEI EN (CEI 31-66)

7 Gruppo II Categorie - Zone 7 Categoria GAS POLVERE Frequenza e durata della presenza di un atmosfera esplosiva Sempre presente o per lunghi periodi o frequentemente Occasionalmente Improbabile Livello di protezione Molto elevata 2 Mezzi di prot. 2 difetti elevata 1 mezzo di prot. 1 difetto normale garantita in normali condizioni operative

8 Classe di temperatura (gruppo II) 8 Temperatura massima della superficie Codici T CENELC IEC 450 C T1 300 C T2 200 C T3 135 C T4 100 C T5 85 C T6 N.B. Per le applicazioni del Gruppo I l'apparecchio ha limiti di temperatura 150 C (con strato di polvere) e 450 C (senza strato di polvere) (non esistono classi T).

9 Gruppi di apparecchi & classi di temperature per materiali infiammabili comuni 9 Gas/vapore Gruppo apparecchi Classe di temperatura Acido acetico IIA T1 Acetone IIA T1 Acetilene IIC T2 Ammoniaca IIA T1 Butano IIA T2 Cicloesano IIA T3 Etanolo (alcol etilico) IIA T2 Etilene IIB T2 Idrogeno IIC T1 Cherosene IIA T3 Metano (gas naturale) (non minerario) IIA T1 Metanolo (alcol metilico) IIA T2 Metileltilchetone (MEK) IIB T2 Propano IIA T1 Propano-1-ol (alcol n-propilico) IIB T2 Propano-2-ol (alcol iso-propilico) IIA T2 Tetraidrofurano (THF) IIB T3 Toluene IIA T1 Xilene IIA T1

10 Procedura di valutazione della conformità 10

11 11 Elettrico Simbolo Gas/ Polvere Zona/e Tipica/e Sicurezza aumentata e 1 EN Tipo "n" (non scintillante ) na 2 EN A prova di esplosione d 1 EN Tipo "n" (Incapsulato) nc 2 EN Riempito di quarzo/sabbia Q 1 EN IEC/EN solo bozza con scadenza 2006 Norma (stato a Gen. 2006) Gas Polvere Concetto base di protezione Nessun arco, scintilla o superficie calda Contiene l'esplosione, spegne la fiamma Sicurezza intrinseca Ia/iaD 0,20 EN Intrinsecamente sicuro Ib/ibD 1,21 EN Tipo "n" (limitazione di energia) nl 2 EN EN Limita l'energia delle scintille e le temperature della superficie Pressurizzato p/pd 1,21,22 EN EN Tipo "n" (Respirazione Limitata) nr 2 EN Incapsulamento Ma/maD 0,20 EN Incapsulamento Mb/mbD 1,21 EN EN Tiene fuori il gas infiammabile Immersione in olio O 1 EN Involucro td 20,21,22 EN Protezione mediante involucro

12 12 Marcatura

13 13 Tipi di protezione Contenitore a prova di esplosione Marcatura "Ex d" II 2 G in conformità con IEC Principio In questo modo di protezione è consentito che l atmosfera esplosiva venga in contatto con i circuiti elettrici in tensione. Questi dovranno però essere racchiusi all interno di una custodia appositamente studiata per resistere alla pressione sviluppata a causa di un eventuale esplosione all interno della stessa e impedire il propagarsi della fiamma all esterno della custodia e di innescare l atmosfera esplosiva esterna ad essa. Importanti parametri di progettazione Determinazione della Pressione di esplosione Prova di sovrapressione (Statica o dinamica) Prova di tenuta alla fiamma I parametri per gli interstizi che prevengono la trasmissione dell'innesco, larghezza/lunghezza, sono differenti per i sottogruppi di esplosione IIA, IIB e IIC. I requisiti più severi per i parametri degli interstizi vengono applicati ai contenitori del sottogruppo di esplosione IIC. Applicazioni Apparecchi che durante il normale funzionamento generano scintille, archi elettrici e/o superfici calde, come interruttori, anelli di contatto, anelli del collettore, resistori regolabili, fusibili o lampade, elementi riscaldanti, freni ad attrito.

14 14 Tipi di protezione Protezione mediante contenitore Marcatura "Ex td" II 2 D (3D) in conformità con IEC Principio Il contenitore è sigillato in modo così ermetico da non consentire l'infiltrazione di polvere combustibile. La temperatura della superficie del contenitore esterno è limitata a valori che non innescano l esplosione. Importanti parametri di progettazione TI >20 C +Tmax(Zona 21), TI > 10 C +Tmax Zona 22 Lega Al con Mg < 7.5% Zona 21 IP 6X Zona 21, IP 5X zona 22 (polveri non conduttive), IP6X polveri conduttive Prese interbloccate (Zona 21 e Zona 22) Tmax con situazione di guasto (Zona 21), Tmax in condizioni funzionamento normale Invecchiamento + 20 C Tmax (Zona 21), +10 C Tmax per Zona 22 Resistenza raggi UV (Zona 21) secondo ISO4812 Prova invecchiamento guarnizioni per Zona 21 Urto 7 Joule (Zona 21, Zona 22) Applicazioni Vari apparecchi che durante il normale funzionamento producono scintille, archi elettrici o superfici calde e complessi disegni industriali (controller) che, grazie a questo tipo di protezione, possono essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva.

15 15 Tipi di protezione Protezione a sicurezza aumentata Marcatura "Ex e" II 2 G in conformità con IEC Principio In questo metodo di protezione vengono applicate determinate misure di protezione che devono impedire, con elevato coefficiente di sicurezza, la formazione di archi o scintille, o la possibilità di temperature tali da innescare la miscela esplosiva Importanti parametri di progettazione TI >20 C +Tmax Materiale antistatico (R< 1 Gohm) Lega Al Mg<7.5% IP 54 minimo Prese interbloccate Tmax < 5 C Classe Temp (T6,T5,T4,T3) <10 C classe temp (T2,T1) Resistenza raggi UV (ISO 4812) Invecchiamento : +20 C Tmax Urto 7 Joule Applicazioni Materiale impiantistico come cassette di distribuzione, armadi di connessione per sistemi di riscaldamento, batterie, trasformatori, reattori e motori a gabbia.

16 16 Tipi di protezione Apparecchi non scintillanti Marcatura "Ex na" II 3 G in conformità con IEC Principio Questo principio si applica ad apparecchiature non scintillanti, cioe che nel funzionamento ordinario non producono archi, scintille o punti caldi (cassette di derivazione, portafusibili, apparecchi illuminanti) Importanti parametri di progettazione TI = 10 C +Tmax IP 54 minimo Prese interbloccate Tmax < 5 C Classe Temp (T6,T5,T4,T3), Tmax Invecchiamento : +10 C Tmax Resistenza raggi UV (ISO 4812) Materiale antistatico (R< 1 Gohm) Urto 7 Joule <10 C classe temp (T2,T1) Applicazioni Materiale impiantistico come scatole di derivazione, armadi di connessione, macchine elettriche rotanti, fusibili speciali, lampade, celle e batterie, trasformatori e apparecchi a bassa energia.

17 17 Tipi di protezione Contenitore a respirazione limitata Marcatura "Ex nr" II 3 G in conformità con IEC Principio I contenitori sono progettati in modo da limitare l'ingresso di gas. Si applica ad apparecchiature scintillanti cioè che nel funzionamento ordinario producono archi o scintille o punti caldi (Interruttori, contattori, relè, resistenze calde, bimetalli, motori) Importanti parametri di progettazione TI > 10 C +Tmax IP54 Minimo Prese interbloccate Tmax < 5 C Classe Temp (T6,T5,T4,T3), Tmax <10 C classe temp (T2,T1) Temp aria interna temp aria esterna < 10 C Punto di verifica della pressione (3mBar 1.5 mbar, 80 sec) Materiale antistatico R< 1 Gohm Resistenza UV secondo ISO 4812 Invecchiamento guarnizioni Urto 7Joule Applicazioni Interruttori, strumenti di misurazione e monitoraggio.

18 18 Zone Ricarica batterie CEI EN (Guida CEI 31-35) Luoghi all aperto: attenzione tettoie Luoghi al chiuso: necessaria areazione artificiale (CEI 21-42) Mantenere la concentrazione idrogeno < 4% Zona 1: Sfiati Coperchi accumulatori Zona 2: Volume circostante (Sfera 0.5 m, CEI EN ) Ammesso modo protezione Ex nr

19 Autofficine 19 Considerare la possibilità di rischio di incendio (Luoghi MARCI CEI 64-8/7) Autofficine soggette a CPI (capienza superiore a 9 autoveicoli) Guida CEI ( CEI EN ) Altezza componenti elettrici dal pavimento > 1.5 m

20 Locali verniciatura 20 Deposito vernici superiore 500 kg (Locali soggetti a CPI) Luoghi MARCI ( CEI 64-8/7) Deposito Contenitori sigillati non sono considerati fonte di emissione Box di verniciatura : Zona 2 Guida CEI 31-35

21 Centrali Termiche 21 Potenza inferiore 35 kw : Luoghi ordinari Potenza superiore a 116 kw ( kcal/h) : CPI Norma CEI 64-8/7 (Luoghi a maggior Rischio in caso incendio) Ambiente ordinario : Apparecchi a gas conformi al DPR 661/96 e senza parte impianto con discontinuità Ambiente ordinario : Apparecchi a gas non conformi al DPR 661/96 ma rispondenti alla CEI variante 2, tabella GF-3.5.1(caratteristiche gas, pressione nominale, dimensione foro emissione, ventilazione tec.) Guida CEI per la classificazione ATEX

22 Grandi Cucine 22 Cucine fino a 35 kw (Senza dipendenti) : Luogo ordinario Cucine con potenza superiore a 116 kw ( kcal/h) : CPI Impianti a gas conformi al DM 661/96 e senza discontinuità : luogo ordinario Classificazione norme CEI (CEI EN ), Guida CEI Zona 2 : Dipende dalla areazione

23 Settori con pericolo Di esplosione per le polveri 23 Settore industria del legno ( Operazioni di lavorazione del legno che formano nei filtri, nei silos etc. miscele esplosive) Settore metallurgia (Produzione di pezzi stampati in metallo, durante il trattamento di smerigliatura possono formarsi polveri esplosive) Industria farmaceutica (Dove vengono utilizzate sostanze alcoliche in qualità di solventi, oppure si utilizzano polveri come il lattosio che può dar luogo a esplosione da polvere) Industria alimentare e mangimistica (nel trasporto e stoccaggio di cereali possono formarsi polveri esplosive. Settore produzione energia (Produzione da carbone in pezzi, non esplosivo, in miscela con aria possono formarsi polveri di carbone capaci di esplodere)

24 Falegnamerie 24 Da considerare la formazioni di nubi di polvere esplosive Deposito > 50 quintali legno (CPI) Luogo con pericolo di incendio ( Luogo MARCI) Prevedere mezzi di aspirazione polvere Classificazione zone pericolose secondo la norma CEI (CEI EN ) e guida CEI Zona 21 : utensile in lavorazione fino alla cappa Zona 22 : 1 metro distanza cono di aspirazione cappa

25 Forni - Pastifici 25 Da considerare la formazioni di nubi di polvere esplosive Produzione giornaliera > 500 quintali Luogo con pericolo di incendio ( Luogo MARCI) Prevedere mezzi di aspirazione polvere Classificazione zone pericolose secondo la norma CEI (CEI EN ) e guida CEI Zona 21 : origine di polvere combustibile (Versamento di farina) - Zona 22 : contorno della zona di lavorazione

26 Silos per Cereali 26 Luogo soggetto a CPI se deposito > 500 quintali Zona 20 : interno del sistema di contenimento Zona 21 : Bocche di carico e scarico (per 1 metro da SE) Zona 22 : area circostante le bocche di carico e scarico Classificazione zone pericolose secondo la norma CEI (CEI EN ) e guida CEI