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Categoria: Rischio Esplosione (Atex)
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Per accendere una miscela combustibile – aria, compresa entro i limiti d’infiammabilità, è necessaria la presenza di un innesco (per es. scarica elettrica, filamento incandescente, fiamma, ecc.). Tali sorgenti d’accensione possono differire notevolmente per quanto riguarda l’energia fornita, intervallo di tempo e la temperatura raggiunta. L’energia fornita dall’innesco deve essere sufficiente per poter portare una porzione di miscela alla sua temperatura di autoaccensione e varia con la composizione della miscela: essa è minima nei dintorni della concentrazione stechiometrica ed aumenta in prossimità dei limiti d’infiammabilità. La possibilità d’innesco è legata, in generale, alla possibile presenza di sorgenti di accensione efficaci. La norma UNI EN 1127-1 individua n.13 diversi tipi di sorgenti di accensione efficaci:

 

Superfici calde

 Se un’atmosfera esplosiva viene a contatto con una superficie riscaldata può manifestarsi l’accensione. Non solo una superficie calda può agire di per sè come sorgente di accensione, ma anche uno strato di polveri o un solido combustibile in contatto con una superficie calda può agire da sorgente di accensione per una atmosfera esplosiva. L’idoneità di una superficie calda di provocare l’accensione dipende dal tipo e dalla concentrazione della specifica sostanza in miscela con l’aria. Questa idoneità aumenta all’aumentare della temperatura e della superficie. Inoltre, la temperatura che determina l’accensione dipende dalla dimensione e dalla forma del corpo riscaldato, dal gradiente di concentrazione della miscela esplosiva in prossimità della superficie e, in una certa misura, anche dal materiale della superficie. Pertanto, un’atmosfera esplosiva di gas o vapore all’interno di spazi riscaldati piuttosto ampi può, per esempio, essere accesa da temperature superficiali minori di quelle misurate in conformità alla IEC 79-4 o per mezzo di altri metodi equivalenti. D’altra parte, in caso di corpi riscaldati con superfici convesse piuttosto che concave, è necessaria una temperatura superficiale maggiore per l’accensione; per le sfere e i tubi, la temperatura minima di accensione aumenta, per esempio, al diminuire del diametro. Quando un’atmosfera esplosiva lambisce superfici riscaldate, potrebbe essere necessaria una temperatura superficiale maggiore per l’accensione a causa del breve tempo di contatto. Se l’atmosfera esplosiva rimane a contatto con la superficie calda per un periodo relativamente lungo, possono verificarsi reazioni preliminari, per esempio fiamme fredde, che determinano la formazione di prodotti di decomposizione più facilmente infiammabili, che favoriscono l’accensione delle atmosfere. Oltre alle superfici calde facilmente riconoscibili quali radiatori, essiccatoi, tubi radianti e altri apparecchi, anche i processi meccanici e di lavorazione possono produrre temperature pericolose. Detti processi comprendono anche apparecchi, sistemi di protezione e componenti che convertono l’energia meccanica in calore, per esempio tutti i tipi di innesti a frizione e i freni a funzionamento meccanico (per esempio su veicoli e centrifughe). Inoltre, tutte le parti mobili con cuscinetti, passaggi d’albero, premistoppa, ecc. possono diventare sorgenti di accensione se non sono sufficientemente lubrificati. Negli alloggiamenti a tenuta di parti mobili, anche l’ingresso di corpi estranei o lo spostamento dell’asse può produrre attrito che, a sua volta, può produrre temperature di superficie elevate, in alcuni casi molto rapidamente. Si deve inoltre considerare anche gli aumenti di temperatura dovuti a reazioni chimiche (per esempio con lubrificanti e solventi di pulizia).

 

Fiamme e gas caldi (incluse le particelle calde)

Le fiamme sono associate a reazioni di combustione a temperature maggiori di 1000 °C. I gas caldi si formano come prodotti di reazione e, nel caso di fiamme contenenti polveri e/o fuliggine, si producono anche particelle solide incandescenti. Le fiamme, i loro prodotti di reazione caldi o i gas molto caldi di altra origine possono accendere un’atmosfera esplosiva. Le fiamme, anche se molto piccole, sono tra le sorgenti di accensione più attive. Se un’atmosfera esplosiva è presente sia all’interno, sia all’esterno di un apparecchio, sistema di protezione o componente o in parti adiacenti dell’impianto e se in uno di questi punti si verifica un’accensione, la fiamma può diffondersi agli altri punti attraverso le aperture quali i condotti di ventilazione. La prevenzione della propagazione della fiamma richiede misure di protezione appositamente progettate. Le scintille di saldatura che si producono durante la saldatura o il taglio sono di superficie molto ampia e pertanto sono tra le più efficaci sorgenti di accensione.

 

Scintille di origine meccanica

In seguito a processi di attrito, urto o abrasione quali la molatura, dai materiali solidi possono separarsi particelle che si riscaldano per effetto dell’energia utilizzata nel processo di separazione. Se queste particelle sono costituite da sostanze ossidabili, per esempio, ferro o acciaio, possono subire un processo di ossidazione, e pertanto raggiungere temperature ancora più elevate. Queste particelle (scintille) possono accendere gas e vapori combustibili e alcune miscele di polveri/aria (specialmente le miscele di polveri metalliche e aria). Nelle polveri depositate, le scintille possono causare fuoco senza fiamma che può rappresentare una sorgente di accensione per un’atmosfera esplosiva. Deve essere considerato l’ingresso di materiali estranei negli apparecchi, sistemi di protezione e componenti, per esempio pietre o pezzi di metallo, quale causa di scintillamento. L’attrito per sfregamento, anche tra materiali ferrosi simili e tra alcuni materiali ceramici, può generare punti caldi e scintille simili alle scintille di molatura. Ciò può causare l’accensione di atmosfere esplosive. Gli urti che coinvolgono ruggine e metalli leggeri (per esempio alluminio e magnesio) e le loro leghe possono indurre una reazione alluminotermica che può causare l’accensione delle atmosfere esplosive. Anche i metalli leggeri titanio e zirconio possono formare scintille di accensione se sottoposti ad urto o attrito contro qualsiasi materiale sufficientemente duro, anche in assenza di ruggine.

 

Materiale elettrico

Nel caso del materiale elettrico, si possono produrre scintille elettriche e superfici calde che agiscono quali sorgenti di accensione. Possono essere generate scintille elettriche, per esempio:

 

 

Si sottolinea esplicitamente che una tensione estremamente bassa (per esempio minore di 50 V) è progettata per la protezione personale contro la scossa elettrica e non è una misura destinata alla protezione contro l’esplosione. Comunque, le tensioni minori di 50 V possono ancora produrre energia sufficiente per accendere un’atmosfera esplosiva.

 

Correnti elettriche vaganti, protezione contro la corrosione catodica

Le correnti vaganti possono attraversare i sistemi elettricamente conduttori o parti di detti sistemi, sotto forma di correnti di ritorno nei generatori di potenza, specialmente in prossimità delle ferrovie elettriche e dei grandi impianti di saldatura quando, per esempio, i componenti conduttori interrati del sistema elettrico quali le rotaie e le guaine dei cavi riducono la resistenza di detto circuito di ritorno;

 

 

Se parti di un sistema in grado di condurre le correnti vaganti sono scollegate, collegate o ponticellate, anche in caso di lievi differenze di potenziale, può accendersi un’atmosfera esplosiva in seguito alla formazione di scintille elettriche e/o archi. Inoltre, può verificarsi un’accensione anche in seguito al riscaldamento di detti circuiti di corrente. I suddetti rischi di accensione sono possibili anche quando si utilizza la protezione contro la corrosione catodica con corrente applicata. Tuttavia, se si utilizzano anodi sacrificali è improbabile che si presentino rischi di accensione dovuti a scintille elettriche, tranne in caso di anodi in alluminio o magnesio.

 

Elettricità statica

In certe condizioni possono verificarsi scariche di elettricità statica in grado di produrre l’accensione. La scarica di parti conduttrici isolate e cariche può facilmente produrre scintille di accensione. Con parti cariche di materiali non conduttori, che comprendono la maggior parte delle materie plastiche e altri materiali, sono possibili scintillii e, in casi particolari, durante processi di separazione rapida (per esempio pellicole che si muovono su rulli, cinghie di trasmissione o per l’associazione di materiali conduttori e non conduttori) sono possibili anche scariche in grado di propagarsi. Si possono verificare anche scariche a cono da materiale sfuso e scariche da nube.

 

Fulmine

Se un fulmine colpisce un’atmosfera esplosiva, si verifica sempre un’accensione. Inoltre, esiste anche la possibilità di accensione dovuta alla temperatura elevata raggiunta dai parafulmini. Dal punto in cui ha colpito il fulmine partono correnti importanti che possono produrre scintille in prossimità del punto di impatto. Persino in assenza di fulmini, i temporali possono indurre alte tensioni in apparecchi, sistemi di protezione e componenti.

 

Onde elettromagnetiche a radiofrequenza (RF) da 104 Hz a 3x1012 Hz

Tutti i sistemi che generano e utilizzano energia elettrica a radiofrequenza (sistemi a radiofrequenza), per esempio radiotrasmettitori o generatori RF per uso medicale o industriale per riscaldamento, essiccazione, tempra, saldatura, taglio, ecc. emettono onde elettromagnetiche.

Tutte le parti conduttrici situate nel campo di radiazione si comportano come antenne riceventi. Se il campo è sufficientemente potente e se l’antenna ricevente è sufficientemente grande, queste parti conduttrici possono causare l’accensione nelle atmosfere esplosive. La potenza ricevuta in radiofrequenza può, per esempio, rendere incandescenti i fili sottili o generare scintille durante il contatto o l’interruzione di parti conduttrici. L’energia assorbita dall’antenna ricevente, che può produrre l’accensione, dipende principalmente dalla distanza tra il trasmettitore e l’antenna ricevente nonché dalle dimensioni dell’antenna ricevente per ogni specifica lunghezza d’onda e potenza RF.

 

Onde elettromagnetiche a radiofrequenza (RF) da 3x1011 Hz a 3x1015 Hz

La radiazione in questo campo spettrale può, specialmente se concentrata, diventare una sorgente di accensione per effetto dell’assorbimento da parte di atmosfere esplosive o superfici solide. I raggi solari, per esempio, possono innescare un’accensione per effetto di oggetti che causano la convergenza dei raggi (per esempio bottiglie che agiscono da lenti, superfici riflettenti che concentrano i raggi). In determinate condizioni, la radiazione di sorgenti luminose intense (continue o intermittenti) è assorbita così intensamente dalle particelle di polvere che dette particelle diventano sorgenti di accensione per atmosfere esplosive o depositi di polveri. Con le radiazioni laser (per esempio nelle comunicazioni, nei dispositivi di misura di distanza, nei sistemi di sorveglianza, negli apparecchi di misura del campo visivo), anche a grandi distanze, l’energia o la densità di potenza di un fascio anche non concentrato può essere talmente grande da rendere possibile l’accensione. Anche in questo caso, il processo di riscaldamento ha luogo principalmente quando il fascio laser colpisce una superficie di un corpo solido o quando è assorbito da particelle di polvere nell’atmosfera o da parti trasparenti sporche. Per eventuali segnalazioni o idnicazioni tramite fasci laser utilizzare laser di classe 1 / classe 2 escludendo laser di classe 3.

 

Radiazioni ionizzanti

Le radiazioni ionizzanti generate, per esempio, da tubi per raggi x e sostanze radioattive, possono accendere atmosfere esplosive (specialmente atmosfere esplosive con particelle di polvere) per effetto dell’assorbimento di energia. Inoltre, la sorgente radioattiva stessa può riscaldarsi per effetto dell’assorbimento interno di energia radiante al punto che la temperatura minima di accensione dell’atmosfera esplosiva circostante è superata. Le radiazioni ionizzanti possono causare la decomposizione chimica o altre reazioni che possono portare alla generazione di radicali altamente reattivi o composti chimici instabili. Ciò può causare l’accensione. Questo tipo di radiazione può creare anche un’atmosfera esplosiva per decomposizione (per esempio una miscela di ossigeno e idrogeno per radiolisi dell’acqua).

 

 Ultrasuoni

Quando si utilizzano onde ultrasoniche, una grande quantità dell’energia emessa dal trasduttore elettroacustico è assorbita da sostanze solide o liquide. Di conseguenza, la sostanza esposta agli ultrasuoni si riscalda al punto da poter indurre l’accensione in casi estremi.

 

Compressione adiabatica e onde d’urto

Nella compressione adiabatica o quasi adiabatica e nelle onde d’urto possono registrarsi temperature talmente elevate da poter accendere atmosfere esplosive (e depositi di polveri). Poiché il fenomeno è considerato isentropico è valida la legge di POISSON cosicché quando il volume è ridotto da V1, a V2. La temperatura passa dall'iniziale valore T1, a T2 secondo l'equazione:

T2/T1 = (V1/V2) k-1

dove k è il rapporto tra i calori specifici del gas in considerazione. All'aumentare del rapporto V1/V2 la temperatura raggiungibile aumenta: per un rapporto V1/V2 = 20 si possono raggiungere 1800°C. Il riscaldamento dovuto alla compressione adiabatica ha provocato diversi incidenti; alcuni si sono per esempio verificati in seguito all'apertura violenta della valvola di una bombola. Nelle linee in pressione dei compressori ad aria e nei recipienti collegati a dette linee, possono verificarsi esplosioni in seguito all’accensione per compressione delle nebbie di olio lubrificante.

Le onde d’urto si generano, per esempio, durante la fuoriuscita improvvisa di gas ad alta pressione nei condotti. In questo processo, le onde d’urto si propagano nelle zone a pressione minore di una velocità maggiore della velocità del suono. Quando sono rifratte o riflesse dalle curve dei tubi, da restringimenti, flange di raccordo, valvole chiuse ecc., possono registrarsi temperature molto elevate. Gli apparecchi, sistemi di protezione e componenti che contengono gas altamente ossidanti, per esempio l’ossigeno puro o atmosfere di gas con una concentrazione di ossigeno elevata, possono diventare una sorgente di accensione attiva sotto l’azione della compressione adiabatica, di onde d’urto o persino dello scorrimento puro, perché i lubrificanti, le guarnizioni e persino i materiali di costruzione possono incendiarsi. Se questo determina la distruzione di apparecchi, sistemi di protezione e componenti, parti di essi accendono un’atmosfera esplosiva circostante.

Reazioni esotermiche

Le reazioni esotermiche possono agire come una sorgente di accensione quando la velocità di generazione del calore supera la velocità della perdita di calore verso l’esterno. Molte reazioni chimiche sono esotermiche. Il fatto che una reazione possa raggiungere una temperatura elevata dipende, tra gli altri parametri, dal rapporto tra volume e superficie del sistema reattivo, dalla temperatura ambiente e dal tempo di permanenza. Queste temperature elevate possono indurre l’accensione di atmosfere esplosive nonché l’accensione di fuoco senza fiamme e/o di una combustione. Queste reazioni comprendono quelle delle sostanze piroforiche con l’aria, dei metalli alcalini con l’acqua, l’autoaccensione delle polveri combustibili, l’auto riscaldamento dei mangimi indotto da processi biologici, la decomposizione dei perossidi organici o le reazioni di polimerizzazione. I catalizzatori possono indurre anche reazioni che producono energia (per esempio atmosfere idrogeno/aria e platino). Anche alcune reazioni chimiche (per esempio la pirolisi e i processi biologici) possono produrre la formazione di sostanze infiammabili che, a loro volta, possono formare un’atmosfera esplosiva con l’aria circostante. Reazioni violente che causano l’accensione possono verificarsi in alcune associazioni di materiali di costruzione e prodotti chimici (per esempio rame con acetilene, metalli pesanti con perossido di idrogeno). Alcune associazioni di sostanze, specialmente se disperse finemente (per esempio alluminio/ruggine o zucchero/clorato) reagiscono violentemente se esposte ad urto o attrito.