Indice Prototipo di Sicurezza Intrinseca (PIIS)

Il primo indice messo a punto per la valutazione della sicurezza intrinseca, specificamente nella fase di progettazione di massima di un processo, è stato il Prototype Index of Inherent Safety

(PIIS) sviluppato da Edwards e Lawrence nel 1993 [37]. Tale indice nasce per effettuare la

valutazione della sicurezza intrinseca di un processo o sistema, permettendo di confrontare tra loro le varie alternative di processo. Tale metodo permette di analizzare la scelta dei possibili percorsi di processo (process route), come le materie prime usate e la sequenza degli step di reazione, confrontando tra loro le varie alternative nelle fasi iniziali di progetto. Inoltre questo metodo è principalmente orientato alle reazioni senza considerare in modo adeguato le altre parti del processo, rappresentante la maggioranza delle apparecchiature. [16][15][38]

Il PIIS è calcolato come un punteggio totale derivante dalla somma di un punteggio chimico e di un punteggio di processo. Per il calcolo di tali punteggi, sono stati scelti i 7 parametri considerati più significativi, in termini di pericolosità, da un elenco di 16 parametri stilato dagli autori e ad ognuno di essi deve essere assegnato un valore numerico ripreso dalle apposite tabelle di valutazione compilate da Lawrence o riprese dal Mond o dal Down Index [39].

Il PUNTEGGIO CHIMICO (PC) comprende 4 parametri:

 Inventario: i vari prodotti chimici sono presenti in differenti quantità in un impianto chimico, nelle varie dimensioni nelle varie parti delle apparecchiature. La stima per calcolare l’inventario di una sostanza chimica, è basato sull’ipotesi di 8000 ore lavorative all’anno, un hold-up nominale della durata di un'ora (a meno che sia conosciuta) per ciascuno stadio di processo e una resa del 100% per step; tutto ciò sotto l’ipotesi di

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reazione stechiometrica. Il tasso di produzione è calcolato per ciascuno step della stechiometria delle reazioni, lavorando a ritroso attraverso gli step dal tasso di prodotto richiesto per soddisfare la capacità dell'impianto ipotizzando un rendimento del 100%.[39]

 Infiammabilità: il grado di infiammabilità di una sostanze chimiche, viene attribuito facendo ricorso alle proprietà fisiche della sostanza stessa. Nello specifico, viene valutata in base al flash point e al punto di ebollizione.[39]

 Esplosività: la propensione di una sostanza chimica ad esplodere è indicata dalla sua capacità di formare una miscela esplosiva con l'aria. Infatti maggiore è tale propensione a formare miscele esplosive con aria, più elevata sarà la probabilità che tale sostanza esploda. Pertanto, tale proprietà è valutata dalla differenza tra il limite superiore di esplosività UEL (upper explosive limit ) e il limite inferiore di esplosivitàà LEL (lower explosive limit).[39]

 Tossicità: il livello di tossicità di una certa sostanza chimica è ricavato facendo ricorso al TLV (Threshold Limit Value) ovvero al valore limite di soglia disponibile nelle schede di sicurezza della sostanza stessa.[39]

Per ogni sostanza chimica presente nelle varie fasi del processo analizzato, viene calcolato un punteggio chimico ricavato sommando i valori numerici attribuiti a ciascun parametro sopra elencato. Il punteggio chimico dello stadio è rappresentato dal punteggio chimico più alto tra quelli calcolati per ogni sostanza.[15]

Il PUNTEGGIO DI PROCESSO (PP) comprende 3 parametri riferiti alle condizioni operative:

 Temperatura: la temperatura è un indicatore del contenuto di energia termica presente in un sistema. Maggiore è la temperatura, maggiore è il contenuto energetico. Questa energia può rendere più probabile il verificarsi e l’entità del pericolo stesso.[39]

 Pressione: la pressione è un indicatore dell'energia presente in un sistema. Come per la temperatura, alte pressioni sono più pericolosi e aumentano l'entità degli effetti risultanti. Allo stesso tempo anche pressioni eccessivamente basse danno dei punteggi molto alti, data la criticità della situazione che può venire a crearsi.[39]

 Resa: la resa di una reazione indica quanto inventario extra o flusso in più è necessario per soddisfare il tasso di prodotto richiesto. Una bassa conversione e quindi una bassa resa, spesso, indicheranno la necessità di una corrente di riciclo aumentando l'inventario della fase di reazione. Quindi una bassa resa deve essere vista come un male per la sicurezza intrinseca. [39]

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La somma dei valori assegnati ai tre parametri, in ogni step, rappresenta il punteggio di processo. Infine, come già detto, l’indice PIIS è calcolato sommando i punteggi chimici e di processo di tutti gli stadi; in alternativa, è possibile calcolare anche due indici distinti sommando separatamente i punteggi chimici e quelli di processo senza poi sommarli insieme.

Un valore basso dell’indice PIIS rappresenta un processo intrinsecamente più sicuro, mentre indici che presentano punteggi più elevati hanno un più alto rischio intrinseco. La classificazione del rischio intrinseco in base al punteggio dell’indice ISI è riportata in Tabella 3.1.

BASSO MEDIO ALTO MOLTO ALTO

3 - 18 18 - 33 33 - 48 48 - 62

Tabella 3.1: Scala degli indici.

Il presente metodo, è stato criticato per aver operato una scelta a priori degli intervalli e dei rispettivi punteggi nelle tabelle di valutazione dei sette parametri. Tuttavia, tale scelta è risultata essere necessaria nella valutazione del peso che i vari parametri hanno avuto nell’ottenimento dell’indice totale; inoltre, così facendo, l’indice risulta avere un valore indipendente dalle scelte operate in luogo di una certa valutazione ed è possibile confrontare indici provenienti da differenti valutazioni. Risulta interessante anche il confronto singolo tra i vari sottoindici.[15]

L’indice è orientato verso la valutazione delle apparecchiature in cui avvengono reazioni chimiche e non considera in modo adeguato le altre parti del processo, benché esse comprendano la maggior parte delle apparecchiature; anche il layout risulta non considerato.[15]

Il principale vantaggio di tale indice è la possibilità di essere usato già nelle prime fasi di progetto, dato il basso numero di informazioni richieste per la propria applicazione.[15]