SOLUZIONI IMPIANTISTICHE PER L ASPIRAZIONE ED IL TRATTAMENTO DI ATMOSFERE ESPLOSIVE NEL SETTORE CHIMICO FARMACEUTICO. Relatore Ing.

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1 SOLUZIONI IMPIANTISTICHE PER L ASPIRAZIONE ED IL TRATTAMENTO DI ATMOSFERE ESPLOSIVE NEL SETTORE CHIMICO FARMACEUTICO Relatore Ing. Andrea Doardo

2 PRINCIPALI FONTI DI FORMAZIONE DI ATMOSFERE POTENZIAMENTE ESPLOSIVE NEL COMPARTO CHIMICO-FARMACEUTICO GAS, VAPORI E NEBBIE SOV - SIV prodotti da: Agitatori Reattori Scambiatori Serbatoi di stoccaggio Condotti e serbatoi in pressione Flange e interconnessioni Confezionamento POLVERI DI ORIGINE ORGANICA O METALLICA prodotti da: Sistemi di trasporto pneumatico Mescolatori Reattori Dosaggio Stoccaggio e movimentazione Pesatura Setacciatura Confezionamento

3 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 3

4 STATISTICHE INTERNAZIONALI SU INNESCHI E SOSTANZE COINVOLTE

5 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 pericolosità è necessario inviare un campione significativo delle polveri così come vengono lavorate ad un laboratorio accreditato per determinarne i parametri significativi da considerare LE POLVERI SONO SOSPETTE ESPLOSIVE

6 POLVERI: I principali parametri da considerare CEI EN Pmax bar Pressione massima ottenuta in un recipiente chiuso durante l esplosione di un atmosfera esplosiva determinata in condizioni di prova specificate. Kst bar*m/s Indice di esplosività. (dp/dt)max*v^1/3=cost=kst MIE mj 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 % 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. resistività ohm*m Resistività elettrica

7 ACQUISIZIONE DEI DATI DI PROGETTO: ITER DEL FORNITORE ACQUISIZIONE DEI DATI necessari per la progettazione VALUTAZIONE DEI RISCHI REALIZZAZIONE DI UNA IDONEA ASPIRAZIONE LOCALIZZATA: Canalizzazioni di aspirazione 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: Sistema costruito secondo le norme Atex armonizzate e con componenti di categoria idonea alle zone Atex di installazione

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

9 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

10 PREVENZIONE O PROTEZIONE? Per valutare se la sola prevenzione è sufficiente, bisogna considerare che la Direttiva Atex 94/9/CE prevede che all interno di una Zona 20 non insorgano fonti di accensione durante il normale funzionamento, ma neppure in presenza di due situazioni di guasto indipendenti. La norma tedesca VDI 2263 prevede che si debba forzatamente ricorrere alla protezione del filtro soltanto quando la MIE della polvere è inferiore a 3mJ, quando il Mie è compreso tra 3 e 10 mj è necessario il parere di un esperto, con MIE maggiore di 10mJ la sola prevenzione delle fonti di innesco ha ottime possibilità di avere successo

11 PREVENZIONE O PROTEZIONE? FONTE DI INNESCO: CARICHE ELETTROSTATICHE SISTEMA DI PREVENZIONE: MESSA A TERRA DELLE MANICHE FILTRANTI GUASTO: MANICA NON CORRETTAMENTE MESSA A TERRA (manica caduta o male installata) guasto raro ma non accettabile in zona 20 CONCLUSIONI: normalmente l'energia di una scarica elettrostatica è <10 mj limite VDI2263 PLAUSIBILE

12 PREVENZIONE O PROTEZIONE? FONTE DI INNESCO: SCINTILLE DI ORIGINE MECCANICA (da processo produttivo) SISTEMA DI PREVENZIONE: RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLE SCINTILLE (apparecchiatura certificata ma non immune da guasti) GUASTO: SISTEMA DI RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLA SCINTILLA IN FAULT O SCINTILLA NON RILEVATA guasto raro ma non accettabile in zona 20 CONCLUSIONI: 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

13 PREVENZIONE O PROTEZIONE? FONTE DI INNESCO: INCENDIO LATENTE SISTEMA DI PREVENZIONE: NON APPLICABILE EVENTO: Deposito di una scintilla su uno strato di polvere (tipicamente sulla superficie delle maniche filtranti) CONCLUSIONI: 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

14 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

15 SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE ALL'INTERNO DI FILTRI PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263) SISTEMA DI PREVENZIONE: evitare la formazione di atmosfere potenzialmente esplosive impedire o rendere improbabile la formazione di accumuli all'interno del filtro COME?: tramite accorgimenti costruttivi, sistemi di monitoraggio e corretta manutenzione CONCLUSIONI: 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.

16 SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE ALL'INTERNO DI FILTRI PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263) SISTEMA DI PREVENZIONE: evitare la formazione di fonti di innesco efficaci COME?: 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

17 UNI EN : 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

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

19 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

20 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!)

21 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)

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

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

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

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

26 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

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

28 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

29 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

30 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

31 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

32 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

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

34 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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