Classificazione di zone con pericolo esplosione per presenza di polveri

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1 Classificazione di zone con pericolo esplosione per presenza di polveri combustibili Pubblicato il: 30/08/2005 Aggiornato al: 30/08/2005 di Gianfranco Ceresini Questo articolo vuole essere una guida schematica per chi muove i primi passi nella complessa problematica della classificazione delle zone con pericolo di esplosione per la presenza di polveri combustibili. Lo scopo è di far comprendere il percorso logico da seguire nella classificazione ed invogliare chi fosse interessato ad approfondire l'argomento studiando le norme e le guide. 1. Generalità Questo articolo vuole essere una guida schematica per chi muove i primi passi nella complessa problematica della classificazione delle zone con pericolo di esplosione per la presenza di polveri combustibili. Lo scopo è di far comprendere il percorso logico da seguire nella classificazione ed invogliare chi fosse interessato, ad approfondire l argomento studiando le norme e le guide. Il mese prossimo faremo lo stesso per la classificazione delle zone con pericolo di esplosione per la presenza di gas. Normativa vigente da seguire Norma CEI EN (CEI 31-52) prima edizione 2003 Guida CEI prima edizione 2005 Per la classificazione si può far riferimento alle norme sopra citate (allegato XV-bis nota 3 del Dlgs 626/94), ma non è un obbligo. 1

2 2. Luoghi di lavoro Luoghi di lavoro nuovi I luoghi di lavoro nuovi (che sono stati utilizzati per la prima volta dopo il 30/06/03) in cui sono presenti polveri combustibili e/o sorgenti di emissione devono effettuare subito la classificazione delle zone pericolose (a partire dal 10/09/03). Luoghi di lavoro esistenti I luoghi di lavoro esistenti (già utilizzati prima del 30/06/03) in cui sono presenti polveri combustibili e/o sorgenti di emissione: devono effettuare la classificazione delle zone pericolose entro il 30/06/06 (Dlgs 626/94, art. 88- decies, comma 3) in realtà la classificazione andrebbe eseguita subito, perché le attrezzature (impianti e apparecchiature) già utilizzate o già presenti sul luogo di lavoro prima del 30 giugno 2003 devono soddisfare da subito le prescrizioni minime di sicurezza e quindi è necessario predisporre subito il documento sulla protezione contro le esplosioni al cui interno va inserita la classificazione in zone dei luoghi pericolosi. I luoghi di lavoro già classificati secondo la vecchia norma CEI 64-2, vanno riclassificati? Ferma restando la responsabilità del datore di lavoro, è opportuno farlo perché: La vecchia classificazione distingueva soltanto le zone pericolose da quelle non pericolose, mentre la nuova prevede la suddivisione in zone 20, 21, 22 (guida CEI cap. 7) Le zone pericolose previste dalla nuova norma (qualche metro intorno alle sorgenti di emissione) sono molto più contenute di quelle individuate con la vecchia norma (tutto il locale che conteneva la sorgente di emissione) L applicazione della nuova norma è più cautelativo dal punto di vista giuridico In conclusione è consigliabile, in forma cautelativa, riclassificare il luogo pericoloso già classificato. 2

3 3. Procedura di classificazione Per effettuare la classificazione, occorre (guida CEI 31-56): a. Raccogliere i dati di progetto b. Individuare le sostanze che sotto forma di polvere combustibile possono formare con l aria atmosfere esplosive e/o formare strati c. Individuare le condizioni ambientali d. Definire le sorgenti di emissione presenti e la loro portata e. Definire per le zone pericolose presenti, il tipo e l estensione f. Valutare l eventuale estensione delle zone pericolose oltre le aperture (in altri locali) 3

4 4. Dati di progetto I dati preliminari alla classificazione: Destinazione d uso dell impianto (mangimificio, falegnameria, etc.) Eventuale classificazione precedente Tutte le informazioni relative alla manipolazione, deposito, accumulo e utilizzo di polveri combustibili, descrizione degli eventuali sistemi di sicurezza 4

5 5. Polveri combustibili Per effettuare la classificazione occorre conoscere le caratteristiche delle polveri combustibili presenti; le più importanti sono: Combustibilità: attitudine di una polvere a bruciare in strato Esplodibilità: attitudine di una polvere a esplodere in nube Grandezza media delle particelle: le particelle di grandezza superiore ai 500 micrometri non determinano una nube esplosiva. Se la grandezza media supera i 500 micrometri occorre controllare la granulometria (cioè la percentuale di particelle) per escludere l esplodibilità (che significa quantità trascurabili o assenti al di sotto dei 500 micrometri) Contenuto di umidità: con percentuali di umidità superiori al 30%-50% la maggior parte delle polveri è inerte Campo di esplodibilità (LEL-UEL): di maggiore interesse è il LEL, che rappresenta la più piccola quantità di polvere sospesa in un unità di volume di aria capace di accendersi Temperatura di accensione della nube Tcl e dello strato Tl: in genere Tcl > Tl Energia minima di accensione: dipende dalla natura della polvere, dalla granulometria, dall uniformità della nube ed è nell ordine di qualche decina di mj Resistività elettrica: le polveri possono essere conduttrici (resistività <= 103 ohm x metro) o non conduttrici (resistività > 103 ohm x metro). Le polveri conduttrici sono più pericolose perché possono provocare scariche superficiali 5

6 6. Ambienti e condizioni ambientali Va valutato se gli ambienti sono: o o Aperti Chiusi (un ambiente coperto da una tettoia e aperto lateralmente per tutta la sua altezza e per almeno il 60% del perimetro è considerato aperto) Valutare la velocità dell aria e le turbolenze attorno alle polveri Massima temperatura ambiente: fino a 50 C non ci sono variazioni alle caratteristiche di esplodibilità delle polveri Pressione ambiente: fino a 1500 m.l.m. (84532 Pa) non ci sono variazioni alle caratteristiche di esplodibilità delle polveri 6

7 7. Sorgenti di emissione Una sorgente di emissione è un punto o una parte del sistema di contenimento da cui può essere emesso nell atmosfera polvere combustibile con modalità tali da originare un atmosfera esplosiva L emissione di una sorgente può essere di tre tipi: o Grado continuo: quando l'emissione è continua o comunque avviene per tempi lunghi o per brevi periodi a intervalli frequenti; o Primo grado: quando l'emissione avviene periodicamente od occasionalmente, ma comunque prevista nel normale funzionamento; o Secondo grado: quando l'emissione avviene per brevi periodi e non prevista nel normale funzionamento (eventi non voluti quali avarie, uso non corretto dei sistemi di contenimento, etc); Le emissioni possono essere anche strutturali: quando l emissione è continua ma di portata talmente limitata da non generare attorno a sé una zona pericolosa (es. punti di discontinuità di apparecchiature e tubazioni). Queste emissioni vanno solo ad aumentare la concentrazione di polvere nell atmosfera, e possono col tempo, formare strati di polvere. Sorgenti di emissione di grado continuo Strati di polvere combustibile in recipienti aperti Strati di polvere combustibile all interno di sistemi di contenimento, e che possono essere disturbati frequentemente formando nubi esplosive (es. mulini, essiccatoi, filtri, tramogge, mescolatori, condutture per il trasporto, nastri trasportatori, sili, insaccatrici, etc.) Strati di polvere combustibile all esterno di sistemi di contenimento, e che possono essere disturbati frequentemente formando nubi esplosive, quando il livello di pulizia è scarso o assente Sorgenti di emissione di primo grado Aperture verso l ambiente di macchinari aperti (es. nei mulini, polverizzatori, etc.) Aperture verso l ambiente di unità di riempimento o di svuotamento continui o frequenti a cielo aperto prive di mezzi di prevenzione della formazione di nubi di polvere (es. i trasportatori e gli elevatori aperti, i punti di prelievo campione aperti, i punti di carico/scarico treni e autocarri, i punti di scarico a cielo aperto come le tramogge) I punti di svuotamento sacchi e/o piccoli contenitori I sacchi chiusi, di materiale che lascia trapelare la polvere Gli strati di polvere all esterno dei sistemi di contenimento che possono essere disturbati anche poco frequentemente e formare nubi esplosive, quando il livello di pulizia è scarso o assente 7

8 Sorgenti di emissione di secondo grado Le aperture verso l ambiente di unità di riempimento o di svuotamento a cielo aperto dotate di mezzi di prevenzione della formazione di nubi di polvere (es. i punti di prelievo campione chiusi, i punti di carico/scarico treni e autocarri con sistemi di aspirazione polveri, i punti di scarico a cielo aperto quali tramogge con sistemi di aspirazione polveri) Le aperture verso l ambiente di unità di riempimento o di svuotamento occasionale a cielo aperto prive di mezzi di prevenzione della formazione di nubi di polvere (es. i punti di prelievo campione aperti, i punti di carico/scarico treni e autocarri, i punti di scarico a cielo aperto) I punti di riempimento sacchi I sacchi non ermeticamente chiusi e quelli soggetti a rompersi facilmente Gli scarichi dei filtri Le tenute di alberi rotanti e traslanti Le valvole in genere I trasportatori e gli elevatori Le bocche di carico/scarico chiuse e le tramogge chiuse I macchinari per imballaggio Esempi di sorgenti di emissione Sorgente di grado continuo: Presenza permanente, frequente o per lunghi periodi di atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polveri combustibili (esempio: interno di tubi, contenitori, recipienti, sili, cicloni, filtri, macine, essiccatoi, etc.) Sorgente di primo grado: Presenza occasionale di atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polveri combustibili durante il funzionamento ordinario dell'impianto (esempio: immediate vicinanze dei punti di riempimento e svuotamento, particolari operazioni di taglio, levigatura, punti di scarico nastri, punti di campionamento, stazioni di scarico camion etc.) Sorgente di secondo grado: Presenza occasionale di atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polveri combustibili in condizioni straordinarie (esempio: guasto) o in condizioni ordinarie per un breve periodo (esempio: vicinanze di macchine e apparecchi con aspirazione della polvere, depositi di imballaggi e di sacchi soggetti a rottura, etc.) Esempi di non sorgenti di emissione contenitori di polveri, quando sono soddisfatte le seguenti condizioni: o Sono di materiale idoneo e costruiti a regola d arte o Sono ermeticamente chiusi o Sono depositati e/o movimentati in modo tale da non cadere o Sono adottate cautele contro la formazione degli strati di polvere Tubi e condotte senza giunti Sacchi e contenitori chiusi rispondenti alla normativa per il trasporto su strada e/o ferrovia Tenute di valvole e giunti flangiati 8

9 8. Tipi di zone pericolose Il Dlgs 233/03 (e la norma CEI EN ) individua tre tipi di zone pericolose: Zona 20: Luogo in cui un atmosfera esplosiva sotto forma di una nube di polvere combustibile nell aria, è presente continuamente o per lunghi periodi o frequentemente; Zona 21: Luogo in cui, occasionalmente, è probabile sia presente durante il funzionamento normale un atmosfera esplosiva sotto forma di una nube di polvere combustibile nell aria; Zona 22: Luogo in cui è improbabile che sia presente un atmosfera esplosiva sotto forma di una nube di polvere combustibile nell aria durante il funzionamento normale, e/o se ciò avviene, è possibile persista solo per brevi periodi; Corrispondenza tra zone e sorgenti In generale: Una emissione di grado continuo genera una zona 20 Una emissione di primo grado genera una zona 21 Una emissione di secondo grado genera una zona 22 La bonifica degli ambienti è l elemento che può alterare questa corrispondenza. Sistemi di bonifica degli ambienti I provvedimenti previsti dalla guida CEI 31-56, sono i seguenti: Sistemi di ventilazione (condizionamento) dei locali Sistema di aspirazione delle polveri emesse dalle singole sorgenti Contenimento in depressione delle polveri combustibili Rimozione degli strati di polvere combustibile Inertizzazione dell atmosfera dell ambiente (contenitore o locale) Inertizzazione delle polveri Pressurizzazione dei locali Sistema di aspirazione (asportazione) polveri dalle singole sorgenti E costituito da bocche di aspirazione poste nelle immediate vicinanze di ciascuna sorgente di emissione ed il suo grado di efficacia può essere: Alto: quando il sistema di aspirazione delle polveri è in grado di ridurre la concentrazione di polvere nell aria in modo praticamente istantaneo al di sotto del LEL nell immediato intorno della SE e all interno del sistema di aspirazione; 9

10 Medio: quando il sistema di aspirazione delle polveri non è in grado di ridurre la concentrazione di polvere nell aria al di sotto del LEL nell immediato intorno della SE e all interno del sistema di aspirazione, ma è capace di catturare tutta la polvere emessa dalla SE, considerando il grado di emissione per il quale il sistema è stato dimensionato e dove l atmosfera esplosiva non persiste eccessivamente dopo l arresto dell emissione Basso: quando il sistema di aspirazione delle polveri non è in grado di ridurre la concentrazione di polvere nell aria al di sotto del LEL nell immediato intorno della SE e all interno del sistema di aspirazione, e non è capace di catturare tutta la polvere emessa dalla SE, considerando il grado di emissione per il quale il sistema è stato dimensionato e/o dove l atmosfera esplosiva persiste eccessivamente dopo l arresto dell emissione Disponibilità del sistema di aspirazione delle polveri La disponibilità del sistema di aspirazione può essere: Buona: quando l aspirazione è presente in pratica con continuità Adeguata: quando l aspirazione è presente durante il funzionamento normale. Sono ammesse delle interruzioni, purché siano poco frequenti e per brevi periodi Scarsa: quando l aspirazione non risponde ai requisiti di adeguata o buona, anche se non sono previste interruzioni per lunghi periodi Estensione delle zone pericolose: interno dei sistemi di contenimento All interno dei sistemi di contenimento (recipienti, apparecchi, mulini, frantumatoi, essiccatoi, cicloni, filtri, tramogge, mescolatori, condutture per il trasporto, coclee, nastri trasportatori, insaccatrici, sili, etc.) si ha una zona 20 che si estende a tutto il volume interno. Estensione delle zone pericolose: esterno dei sistemi di contenimento Le polveri uscendo dai sistemi di contenimento creano delle zone pericolose attorno ad essi: Zone 20: queste zone dovrebbero essere evitate attorno ai sistemi di contenimento, o al limite dovrebbero essere di piccola estensione (verticale verso il basso fino alla superficie che ferma la caduta della polvere). La quota a è compresa tra 0,1 m ed 1 m nell intorno della sorgente (es. 0,5 m come default) se l emissione è limitata, mentre va calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) se è prevista l emissione di notevole quantità di polvere Zone 21: da definire caso per caso, dovrebbe essere di piccola estensione (verticale verso il basso fino alla superficie che ferma la caduta della polvere). La quota a è di 1 m nell intorno della sorgente se l emissione è limitata, mentre va calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) se è prevista l emissione di notevole quantità di polvere Zone 22: La quota a nell intorno della sorgente viene in ogni caso calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) 10

11 Tipi di zone pericolose: esterno dei sistemi di contenimento, senza provvedimenti di bonifica Ambiente aperto Grado di emissione SE 1 zona 2 zona Continuo Zona 20 Non esiste Primo Zona 21 Non esiste Secondo Zona 22 Non esiste Ambiente chiuso Grado di emissione SE 1 zona pericolosa 2 zona pericolosa Continuo Zona 20 Zona 22 Primo Zona 21 Zona 22 Secondo Zona 22 Non esiste Tipi di zone pericolose: esterno dei sistemi di contenimento, con sistema di aspirazione delle polveri Ambiente aperto o chiuso Grado di efficacia del sistema di aspirazione: alto Grado di emissione SE Disponibilità del sistema Zona pericolosa Zona pericolosa nel cono di aspirazione Continuo Buona Zona non pericolosa Zona non pericolosa Continuo Adeguata Zona 22 Zona non pericolosa Primo Buona Zona non pericolosa Zona non pericolosa Primo Adeguata Zona 22 Zona non pericolosa Secondo Buona Zona non pericolosa Zona non pericolosa Secondo Adeguata Zona non pericolosa * Zona non pericolosa Ambiente aperto o chiuso Grado di efficacia del sistema di aspirazione: medio Grado di emissione SE Disponibilità del sistema Zona pericolosa Zona pericolosa nel cono di aspirazione Continuo Buona Zona non pericolosa Zona 20 Continuo Adeguata Zona 22 Zona 20 Primo Buona Zona non pericolosa Zona 21 Primo Adeguata Zona 22 Zona 21 Secondo Buona Zona non pericolosa Zona 22 Secondo Adeguata Zona non pericolosa * Zona 22 * Qualora venga a mancare, l aspirazione deve essere ripristinata entro 8 ore Strati di polvere come sorgenti di emissione Un deposito di polvere di 0,3 mm di spessore e di ampie dimensioni, può dare origine ad una atmosfera esplosiva. Si può valutare il grado di emissione dello strato in base al livello di pulizia di un ambiente ed al disturbo (causa che può sollevare per aria lo strato e che può essere più o meno frequente) dello strato. Livello di pulizia: Buono: Quando gli strati di polvere sono mantenuti a spessori trascurabili, oppure sono assenti, indipendentemente dal grado o dai gradi delle emissioni, oppure sono rimossi rapidamente in caso si formino poco frequentemente. In questo caso lo strato non costituisce una sorgente di emissione Adeguato: Quando gli strati di polvere non sono trascurabili ma sono di breve durata, meno di un turno di lavoro da intendersi di 8 h circa. In questo caso lo strato costituisce una sorgente di emissione 11

12 Scarso: Quando gli strati di polvere non sono trascurabili e perdurano per oltre un turno di lavoro da intendersi di 8 h circa. In questo caso lo strato costituisce una sorgente di emissione Grado di emissione dello strato di polvere Grado di emissione della SE (emissione dal sistema di contenimento): continuo o primo Livello pulizia Disturbo strato Grado di emissione strato Adeguato Frequente Primo Adeguato Poco frequente Secondo Scarso Frequente Continuo Scarso Poco frequente Primo Grado di emissione della SE (emissione dal sistema di contenimento): secondo Livello pulizia Disturbo strato Grado di emissione strato Adeguato Frequente Secondo Adeguato Poco frequente Nessuno (non pericoloso) Scarso Frequente Primo Scarso Poco frequente Secondo Tipi di zone pericolose generate da uno strato di polvere Ambiente aperto o chiuso Grado di emissione dello strato Zona pericolosa Continuo Zona 20 Primo Zona 21 Secondo Zona 22 Estensione delle zone pericolose prodotte da uno strato Come per le nubi, anche per gli strati è prevista l individuazione di una quota a (chiamata as ). Se la zona generata dallo strato è una zona 20: La quota as è compresa tra 0,1 m ed 1 m nell intorno della sorgente (es. 0,5 m come default) se l emissione è limitata, mentre va calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) se è prevista l emissione di notevole quantità di polvere Se la zona generata dallo strato è una zona 21: La quota as è di 1 m nell intorno della sorgente se l emissione è limitata, mentre va calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) se è prevista l emissione di notevole quantità di polvere Se la zona generata dallo strato è una zona 22: La quota as viene in ogni caso calcolata (appendice GD della guida CEI 31-56) 12

13 9. Zone pericolose generate dalle aperture La presenza di aperture può consentire la propagazione di un atmosfera esplosiva da un ambiente all altro. La normativa classifica 3 tipi di aperture: Apertura di tipo A - Aperture con caratteristiche che non rientrano tra quelle previste per le aperture dei tipi B o C, tipo: 1. passaggio aperto per persone, mezzi di trasporto e simili; 2. finestra o simile, priva di serramento; 3. porta per il passaggio di persone, mezzi di trasporto e simili, con serramento avente caratteristiche non conformi ai tipi di aperture B o C, oppure che viene aperta frequentemente o per lunghi periodi, oppure la cui apertura è lasciata alla decisione incondizionata del personale; 4. passaggio aperto di servizi (tubazioni, condotti, condutture, ecc.) attraverso una parete, un soffitto, etc; 5. apertura fissa di ventilazione, provvista di griglia di aerazione. Apertura di tipo B - Aperture normalmente chiuse (es. con dispositivo di autochiusura), aperte poco frequentemente e che hanno un interstizio molto ridotto su tutto il perimetro (senza dispositivi di tenuta, es. guarnizione), tipo: 1. porta per il passaggio di persone, mezzi di trasporto e simili, con serramento avente un efficiente dispositivo di autochiusura, una buona tenuta su tutto il perimetro e normalmente chiusa; 2. apertura di ventilazione autorichiudente, normalmente chiusa e avente una buona tenuta su tutto il perimetro; 3. apertura di sfiato libero all atmosfera di pozzetto di fogna Apertura di tipo C - Aperture normalmente chiuse o aperte poco frequentemente, conformi a quelle di tipo B, provviste inoltre di dispositivi di tenuta (es. una guarnizione) su tutto il perimetro; oppure, due aperture di tipo B in serie, dotate di dispositivi indipendenti di autochiusura, tipo: 1. porta per il passaggio di persone, mezzi di trasporto e simili, con serramento provvisto di efficiente dispositivo di autochiusura, di dispositivo di tenuta (es. guarnizione) su tutto il perimetro, normalmente chiusa e aperta poco frequentemente; 2. apertura di ventilazione autorichiudente, attraversata normalmente da aria pulita, avente una buona tenuta su tutto il perimetro e soggetta raramente a mancanza del flusso di aria; 3. combinazione di due porte in serie tra loro (B + B), per il passaggio di persone, mezzi di trasporto e simili, ciascuna con serramento avente un efficiente dispositivo di autochiusura, una buona tenuta su tutto il perimetro e normalmente chiusa. Tipi di zone nell ambiente a valle Zona dell ambiente a monte Zona 20 Zona 21 Zona 22 Tipo di apertura Pressione ambiente uguale a quella a monte Chiuso Pressione ambiente minore di quella a monte Ambiente a valle Pressione ambiente maggiore di quella a monte Pressione ambiente uguale a quella a monte Aperto Pressione ambiente minore di quella a monte Pressione ambiente maggiore di quella a monte A Zona 20 Zona 20 Zona 21 Zona 20 Zona 20 Zona 21 B Zona 21 Zona 21 Zona 22 Zona 21 Zona 21 Zona 22 C Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP A Zona 21 Zona 21 Zona 22 Zona 21 Zona 21 Zona 22 B Zona 22 Zona 22 Zona NP Zona 22 Zona 22 Zona NP C Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP A Zona 22 Zona 22 Zona NP Zona 22 Zona 22 Zona NP B Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP Zona NP 13