Norma ATEX

La parola ATEX deriva da ATmosphere EXplosive, con questa dicitura si classificano tutte le aree in cui potrebbero essere presenti o potrebbero for- marsi atmosfere esplosive dovute alla miscelazione di un combustibile gassoso con un comburente quale l’aria. Queste se trovano un innesco o un punto caldo e hanno una concentrazione di combustibile superiore al limite inferiore di infiammabilit`a potrebbero innescarsi dando luogo a conseguenze talvolta disastrose. Mediante la norma CEI-31-30 e CEI-31-35 [14] `e possibile carat- terizzarne il livello di pericolosit`a, in modo tale da ridurre la probabilit`a di avere un innesco e la possibilit`a di avere una miscela con concentrazione su- periore al limite inferiore di infiammabilit`a (LEL). Per far questo `e necessario seguire scrupolosamente tali norme, definendo accuratamente quali potreb- bero essere le fonti di innesco, fornendo un eccellente ricambio d’aria in modo da ridurre il tempo di residenza della miscela e posizionando accuratamente i sensori in modo da intercettare immediatamente una eventuale perdita.

2.3.2 Allarmi e sicurezza

Le logiche di sicurezza realizzate prevedono l’abilitazione delle elettrovalvole dei gas solo dopo aver avviato la ventilazione nella rispettiva cella di prova, se viene a mancare quest’ultima le valvole solenoidali si chiudono interrompendo il flusso di gas, in questa modo si garantisce sempre la presenza di un continuo ricambio d’aria e ci`o sar`a fondamentale per la classificazione dell’area. I sensori sono stati posizionati all’interno del gas box e all’interno della cella di prova, essi rilevano idrogeno che `e stato situato in alto sia in cella che nel gas box poich´e pi`u leggero dell’aria, monossido di carbonio che `e stato messo a met`a altezza in quanto presenta massa molecolare paragonabile a quella dell’aria mentre sensore per combustibili pesanti (situato in basso nella cella). Tali sensori sono stati tarati in maniera tale che se a seguito di una fuga si raggiunge il 15% della LEL (Limite inferiore di infiammabilit`a) un allarme visivo lo notifica all’operatore, mentre se si raggiunge il 30% del limite oltre ad un secondo allarme visivo, si accende una sirena acustica la valvola solenoidale di intercetto di tutti i gas si chiude automaticamente mediante distacco dell’alimentazione. Il monossido di carbonio, invece, ha il primo allarme visivo tarato a 50 ppm, mentre l’allarme acustico e la chiusura dei gas `e tarata a 200 ppm, in questo modo si evita una permanenza nella cella di questo gas di cui tutti conosciamo le caratteristiche letali per l’uomo oltre il fatto che `e incolore e insapore.

2.3.3 Esempi di fughe

La classificazione corretta dell’area prevede di identificare correttamente tut- te le sorgenti di emissione che unite al comburente potrebbero dar luogo a miscele esplosive; nel caso di questo laboratorio, non si hanno fonti di ri- lascio con emissione continua, n´e di primo grado (es. valvole che possono emettere sostanze infiammabili nel normale corso di funzionamento) ma solo di secondo grado come possono essere le seguenti:

1 Le tenute di compressori o valvole quando si prevede che non emettano sostanze infiammabili durante il funzionamento normale dell’apparec- chiatura.

2 Le flange, le giunzioni ed i raccordi delle tubazioni, quando si prevede che non emettano sostanze infiammabili durante il funzionamento normale. 3 I punti di campionamento quando si prevede che non emettano sostanze

infiammabili durante il funzionamento normale.

4 Le valvole di sicurezza, gli sfiati e le altre aperture quando si preve- de che non emettano sostanze infiammabili nell’atmosfera durante il funzionamento normale.

2.3.4 Ventilazione

La ventilazione `e molto importante, infatti all’aumentare di questa, l’esten- sione della zona normalmente si riduce, gli ostacoli che impediscono la ven- tilazione possono incrementare l’estensione della zona; al contrario, alcu- ni ostacoli, possono limitarne l’estensione in quanto potrebbero indirizzare l’emissione gassosa verso una cappa aspirante.

I gas o vapori emessi nell’atmosfera possono diluirsi per dispersione o diffusione nell’aria finch´e la loro concentrazione scende al di sotto del limite inferiore di infiammabilit`a; per esempio la dispersione `e favorita dal movi- mento dell’aria che provoca il ricambio dell’atmosfera con aria fresca in un volume attorno alla sorgente di emissione. Idonee portate di ventilazione possono anche evitare la persistenza di atmosfera esplosiva influenzando in tal modo il tipo di zona.

Il grado o la quantit`a di ventilazione `e direttamente in rapporto con il tipo e la portata delle sorgenti di emissione, tenendo conto di ci`o si possono ottenere delle ventilazioni ottimali per dei luoghi pericolosi e, tanto maggiore `e la quantit`a della ventilazione rispetto alla portata di emissione, tanto mino- re sar`a l’estensione dei questi luoghi, riducendoli, in alcuni casi, ad estensioni trascurabili (luogo non pericoloso). La ventilazione pu`o avvenire tramite il movimento dell’aria dovuto al vento e anche dai gradienti di temperatura o tramite mezzi artificiali come ventilatori. Si possono pertanto distingue- re due principali tipi di ventilazione: naturale e artificiale, mentre il grado di ventilazione pu`o essere alto medio o basso ed `e in funzione delle fonti di emissione.

Il primo passo delwalk through per la classificazione dell’area `e il calcolo del volume ipotetico, una volta stabilita la portata minima teorica di aria di ventilazione, necessaria per diluire una data portata di emissione di so- stanza infiammabile sino alla concentrazione richiesta pi`u bassa del limite inferiore di infiammabilit`a. Questa portata pu`o essere calcolata per mezzo dell’equazione:  dV dt  min = dV dt
max K ∗ LEL ∗ T 293 (2.4) (dV /dt)min `e la portata minima volumetrica di aria fresca (volume per unit`a

di tempo, m3 /s);

(dG/dt)max `e la portata massima di emissione di sostanza infiammabile (mas- sa per unit`a di tempo, kg/s);

LELm `e il limite inferiore di esplosivit`a in kg/m3;

k `e un fattore di sicurezza par a 0.25 per emissioni di grado continuo e primo e di 0.5 per emissioni di grado secondo;

T `e la temperature ambiente (in Kelvin, K).

Mediante la seguente equazione si ottiene il volume ipotetico Vz, un’ulteriore fattore di correzione `e dato dal parametro f che esprime l’efficienza della ventilazione varia tra 1 e 5 (f=1 ventilazione ideale, f=5 flusso aria impedito)

Vz = f dV dt
min C (2.5)

C rappresenta il numero di ricambi d’aria, espresso in 1/s o in 1/h.

Nel locale `e presente una cappa aspirante, che scarica verso il camino dedica- tole, sempre in funzione che garantisce circa 10 ricambi d’aria all’ora e tiene il gas box sotto costante aspirazione; inoltre `e presente un ulteriore ricambio d’aria a ventilazione naturale mediante delle aperture verso l’esterno.

Il tempo t di persistenza, richiesto per far scendere la concentrazione media da un valore iniziale X0 a k volte il LEL, dopo l’arresto dell’emissione, pu`o essere stimato con la seguente equazione:

t = −f C ∗ ln

LEL ∗ k X0

(2.6) X0`e la concentrazione iniziale della sostanza infiammabile espressa nella stes- sa unit`a di misura del LEL che pu`o essere o in rapporto volumetrico o kg/m3 e nelle immediate vicinanze della sorgente di emissione pu`o rappresentare il 100% in volume dell’atmosfera esplosiva. Tuttavia, quando si calcola t, il valore idoneo da assumere per X0 dipende dalla singola situazione conside- rando, tra i vari aspetti, il volume interessato dall’emissione cos`ı come la frequenza e la durata dell’emissione, mentre come detto precedentemente C `e il numero di ricambi d’aria nell’unit`a di tempo e f misura l’efficienza della ventilazione.

Il grado della ventilazione pu`o essere considerato alto (High Ventilation VH) solo quando una valutazione del rischio mostra che il livello dei danni po- tenziali, dovuti al rapido aumento della temperatura e/o della pressione, a seguito di un’accensione di un’atmosfera esplosiva per la presenza di gas di volume equivalente al Vz sia trascurabile.

In pratica, il grado di ventilazione alto pu`o generalmente essere ottenuto so- lamente con un sistema di ventilazione artificiale attorno ad una sorgente di emissione e con portate di emissione molto basse. Le condizioni sopra indi- cate si applicheranno normalmente quando il valore di Vz `e inferiore a 0.1m3 oppure inferiore all’1% di V0, dove V0 `e il volume dell’edificio.

Il grado della ventilazione deve essere considerato basso (Low Ventilation - VL) se Vz `e superiore a V0, dove V0 `e il volume dell’edificio. Se il grado di

ventilazione non `e n´e alto (VH) n´e basso (VL) lo si deve considerare come medio (Medium Ventilation - VM), normalmente Vz risulta spesso pi`u picco- lo o uguale a V0 e la ventilazione considerata media dovrebbe controllare la dispersione dell’emissione del gas o del vapore infiammabili.

La disponibilit`a della ventilazione ha un’influenza sulla presenza o for- mazione di un’atmosfera esplosiva per la presenza di gas, pertanto essa deve essere presa in considerazione quando si determina il tipo della zona. La tabella riportata nella figura 2.20 mostra come sia possibile trovare rapida- mente la classificazione dell’area, mediante un match tra il grado di rilascio dell’emissione, il grado di ventilazione e la disponibilit`a della stessa. Nel caso del laboratorio, si ha un grado di rilascio secondario, mentre la ventilazione risulta elevata e la sua disponibilit`a buona, conseguentemente si dovrebbe operare in una zona sicura o tuttalpi`u in zona 2 di estensioni molto ridotte.

F ig u ra 2 .2 0 . N o rm a A T E X

La lista segnali

3.1

Introduzione

In questo capitolo viene trattata la nomenclatura adottata per la classifi- cazione dei segnali e la relativa norma in relazione alla funzione che hanno le apparecchiature che li generano, al circuito nel quale sono inseriti e alla posizione all’interno del circuito. Vengono poi analizzate le varie tipologie di collegamento utilizzate a seconda del segnale trattato riferendosi agli schemi di collegamento delle apparecchiature presenti in campo e a quelli del PLC. Il capitolo si conclude fornendo alcuni esempi tratti dalla lista segnali che `e necessaria per il funzionamento dell’impianto.

3.2

Classificazione segnali

Nella figure 3.1 e 3.2 vengono riportate alcune pagine estratte dalla normati- va ISA 5.1 [5], con l’intento di chiarire al meglio la scelta della nomenclatura e dei nomi associati alle apparecchiature. La figura 3.2 mostra le diverse possibili combinazioni che si possono fare con le lettere a seconda che lo stru- mento sia un misuratore di portata, una valvola con attuatore o di taratura, un trasmettitore di temperatura o un trasduttore di pressione. Alla luce delle prescrizioni date dalla norma, la logica della nomenclatura risulta cos`ı definita:

ABC-XY-ZK

A `e la lettera identificativa della propriet`a misurata, B `e la lettera iden- tificativa la funzione dello strumento, C identifica o una seconda funzione dello strumento oppure cosa viene movimentato dall’attuatore, mentre XY

Tabella 3.1. Tabella nomenclatura 1

Lettera A Lettera B Lettera C

Descrizione

F

Flow

T

Flow Transimitter

C

Controllore di portata

C

V

Flow Control valve

P

Pressure

T

Pressure Transmitter

I

Pressure indicator

T

Temperature

T

Temperature Transmitter

I

Temperature Indicator

C

V Temperature Control Valve

Tabella 3.2. Tabella circuiti

01 Circuito acqua di torre 02 Circuito acqua refrigerata

03 Circuito acqua calda

11 Circuito secondario alta temperatura 12 Circuito secondario bassa temperatura 13 Circuito secondario evaporatore

e ZK riguardano rispettivamente le cifre identificative del circuito in cui l’apparecchiatura `e installata e la posizione all’interno del medesimo [15]. La tabella 3.1 mostra alcune possibili combinazioni riguardanti la nomenclatu- ra utilizzata, mentre la tabella 3.3 d`a alcuni esempi relativi all’impianto di microcogenerazione. Per vedere come sono posizionate le apparecchiature all’interno del circuito si faccia riferimento al file autocad relativo al P &I dell’impianto o ai suoi estratti presenti in questa trattazione.