4 Capitolo 2
CLASSIFICAZIONE DELLE AREE PERICOLOSE
Dal momento che nel laboratorio vi sarebbe stata la presenza di materiale infiammabile si è reso necessario un soprallugo da parte dei vigili del fuoco per effettuare una classificazione dell'area. Occorre infatti individuare quelle aree dove esiste un effettivo rischio di esplosione e/o di formazione di incendi, questo consente di prendere tutte le precauzioni per poter esercire l'impianto nella massima sicurezza.
L'azienda Opus Automazione, da parte sua, si è avvalsa della relazione di un proprio consulente al fine di individuare l'estensione del volume della zona ATEX ovvero l'area dove possono aver origine incendi o esplosioni dovute principalmente a vapori infiammabili.
2.1 LE DIRETTIVE ATEX
Fino al recepimento delle “Direttive ATEX”, la classificazione delle aree per ambienti conpericolo di esplosione è stata considerata una documentazione ai fini prettamente elettrici, redatta e realizzata con l’unico scopo di poter scegliere e determinare quali tipologie di impianti e di apparecchiature risultassero più idonee, in relazione all’ambiente in cui si doveva realizzare una installazione elettrica.
Con l’entrata in vigore delle “Direttive ATEX”, la questione si è molto complicata: nell’ambito della prevista analisi dei rischi in un’azienda con ambienti a pericolo di esplosione, non è più sufficiente identificare le possibili fonti di innesco di natura solamente elettrica, ma si deve estendere l’analisi a tutte le possibili fonti di innesco, di qualsiasi natura esse siano (quindi anche meccaniche, termiche, idrauliche, pneumatiche); in altri termini qualsiasi organo od apparato che sia in grado di dare origine a scintille o a temperature eccessive viene considerato come possibile fonte di innesco di un’atmosfera potenzialmente esplosiva, con un rischio tanto più elevato quanto più gravosa è la classificazione dell’ambiente.
Oltre a questo, le “Direttive ATEX” hanno introdotto, o meglio accentuato, la responsabilità diretta del datore di lavoro che deve garantire e tutelare la sicurezza dei
propri dipendenti, e che, nel caso specifico, deve quindi necessariamente valutare lo stato della propria azienda in relazione ai possibili rischi di esplosione.
Il mezzo previsto per valutare la situazione ambientale in relazione ai rischi di esplosione è la cosiddetta “classificazione delle aree a pericolo di esplosione”, attualmente soggetta ad una serie di normative tecniche di emanazione del CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano).
Seppure le problematiche ad essa inerenti si sono certamente amplificate, la classificazione delle aree viene tutt’ora redatta secondo le indicazioni e le prescrizioni delle Norme CEI.
Le normative in oggetto sono state soggette ad una serie di evoluzioni e varianti, specialmente negli ultimi 10 anni, che comportano un continuo e costante aggiornamento di chi si dedica alla realizzazione di classificazioni.
Fino agli anni 1996/1997 era in vigore una norma prettamente italiana, la Norma CEI 64-2, che si occupava nello specifico della classificazione di tutti i tipi di ambienti e della scelta dei relativi impianti elettrici più idonei. Negli ultimi anni si è invece assistito al recepimento di una serie di normative di emanazione europea (norme armonizzate) che hanno determinato in più riprese l’abrogazione di ampie parti della CEI 64-2, e la loro sostituzione con norme specificatamente dedicate ad un unico argomento.
Per chiarire quanto segue si deve premettere che un luogo può essere considerato a pericolo di esplosione per la presenza di tre sostanziali tipologie di materiali:
sostanze esplosive vere e proprie;
liquidi infiammabili (gas, vapori, nebbie); polveri combustibili.
Attualmente le principali normative in vigore inerenti la classificazione delle aree sono:
Norma CEI 31-30 e Guida CEI 31-35:
Classificazione di ambienti con presenza di liquidi infiammabili;
Norma CEI 31-33:
Scelta degli impianti elettrici in ambienti classificati per presenza di liquidi infiammabili;
Norma CEI 31-52:
Norma CEI 31-36:
Scelta degli impianti elettrici in ambienti classificati per presenza di polveri combustibili;
Norma CEI 64-2 (per le parti ancora in vigore):
Classificazione di ambienti con presenza di sostanze esplosive e scelta dei relativi impianti elettrici più idonei.
2.2 PROCEDURA DI CLASSIFICAZIONE PER AMBIENTI CON LIQUIDI
INFIAMMABILI
La classificazione di ambienti con pericolo di esplosione risulta di complessa ed articolata trattazione, e per eventuali approfondimenti si rimanda alla letteratura tecnica a disposizione.
Nella presente analisi ci si limiterà ad indicare per punti, in maniera piuttosto sommaria e certamente non esaustiva, le procedure, le fasi e le valutazioni che devono essere tenute in conto all’atto della realizzazione di una classificazione delle aree per luoghi a pericolo di esplosione per presenza di liquidi infiammabili (comprese le sostanze gassose e le atmosfere composte da vapori e/o nebbie, che saranno di seguito considerati come sinonimi).
Sostanzialmente una classificazione deve tenere conto e procedere all’approfondimento di due fattori principali: l’emissione di sostanze infiammabili in atmosfera e la ventilazione ambientale presente; dall’analisi comparata di questi due elementi, considerati sotto molteplici dei loro aspetti, si potrà procedere alla valutazione dei tipi di zone pericolose.
2.2.1 ANALISI DELLE EMISSIONI
L'analisi delle emissioni prevede i seguenti passaggi:
Valutazione delle sostanze chimiche utilizzate, identificazione di quelle infiammabili everifica se la temperatura di infiammabilità è inferiore o prossima a quella ambientale. Assunzione dei dati relativi a tutte le grandezze chimico-fisiche dei liquidi infiammabili in gioco, necessarie alla stesura dei vari calcoli di valutazione.
Allo scopo può essere d’ausilio la tabella GA-1 della Guida CEI 31-35 che elenca più di 300 sostanze con le relative grandezze di riferimento (ad esempio: massa molare, temperatura di infiammabilità, LEL%, densità relativa all’aria, massa volumica, calore latente di vaporizzazione, ecc.).
Identificazione delle sorgenti di emissione e valutazione se tali sorgenti possano essere eliminate (condizione ottimale) oppure no.
Per sorgente di emissione si intende un punto o parte di impianto di processo da cui può fuoriuscire un gas o un liquido infiammabile con modalità tali da poter formare un’atmosfera potenzialmente esplosiva.
Valutazione del grado di ciascuna sorgente di emissione.
Per grado si intende l’identificazione della maggiore o minore probabilità che una sorgente possa effettivamente emettere gas in atmosfera; i gradi di emissione, in ordine decrescente di probabilità di emissione possono essere: continuo, primo e secondo (un’unica emissione può essere caratterizzata anche da più di un grado in contemporanea).
Nel dettaglio, i gradi delle emissioni possono essere intesi come:
continuo se l’emissione è continua o può avvenire per lunghi periodi nel
funzionamento ordinario degli impianti di processo (superficie libera di un liquido in una bacinella);
primo se l’emissione può avvenire periodicamente od occasionalmente nel
funzionamento ordinario degli impianti di processo (campionamenti, drenaggi, punti di ispezione);
secondo se l’emissione non è prevista nel funzionamento ordinario degli impianti
di processo, ma che può avvenire solo occasionalmente e per brevi periodi, per esempio inseguito ad un guasto (flange, valvole, sfiati di sicurezza).
Calcolo della portata di emissione di ciascuna sorgente oppure, preferibilmente, di quelle più rappresentative. La portata di emissione può essere calcolata tramite alcune formule contenute nella Guida CEI 31-35, oppure può essere adeguatamente desunta da letteratura tecnica calzante alla realtà da classificare, oppure ancora ricavata da dati statistici di impianto forniti dalla Committenza.
Per portata di emissione si intende la valutazione di quanto materiale infiammabile viene effettivamente rilasciato in atmosfera e può andare a formare un’atmosfera esplosiva.
2.2.2 ANALISI DELLA VENTILAZIONE AMBIENTALE
L'analisi della ventilazione ambientale prevede i seguenti passaggi:
Identificazione e valutazione quantitativa della ventilazione ambientale presente, sia essa di tipo naturale, che di tipo artificiale/forzato. Valutazione quindi dei ricambi d’aria in relazione al volume dell’ambiente in analisi.
La ventilazione naturale di un ambiente può essere calcolata tramite alcune formule contenute nella Guida CEI 31-35, oppure può essere misurata con apposita
strumentazione (anemometro); la ventilazione artificiale deve essere un dato fornito dalla Committenza.
Calcolo di alcuni parametri di valutazione, in parte di pertinenza della Norma CEI 31-30 ed in parte evidenziati nella Guida CEI 31-35:
Xm% concentrazione media di sostanza infiammabile nell’ambiente;
(dv/dt) min portata minima di aria fresca per ridurre la concentrazione sotto al
LEL;
Vz volume ipotetico dell'atmosfera esplosiva;
t tempo di persistenza dell’atmosfera esplosiva.
Comparazione dei valori ottenuti dalle grandezze sopra descritte e calcolate (Xm%, (dv/dt)min, Vz, t) ed assunzione del grado della ventilazione.
Per grado della ventilazione si intende identificare sostanzialmente la maggiore o minore capacità quantitativa della ventilazione presente a diluire i vapori infiammabili e di evitare quindi il formarsi di un’atmosfera con con centrazione sopra al LEL e quindi con alta probabilità di venire innescata causando un’esplosione.
Nel dettaglio i gradi delle ventilazioni possono essere intesi come:
alto se la ventilazione è talmente forte rispetto all’emissione da garantire che
non si possa formare un’atmosfera potenzialmente esplosiva;
medio se la ventilazione è apprezzabile rispetto all’emissione ma non tale da
garantire che non si possa formare un’atmosfera potenzialmente esplosiva, seppure di dimensioni relativamente modeste e probabilmente controllabili;
basso se la ventilazione è talmente ridotta rispetto all’emissione da causare con
elevata probabilità la formazione di una consistente atmosfera potenzialmente esplosiva.
Oltre che in termini quantitativi la ventilazione deve essere valutata anche in termini qualitativi, definendo la cosiddetta disponibilità della ventilazione.
Per disponibilità della ventilazione si intende identificare sostanzialmente la maggiore o minore capacità qualitativa della ventilazione di venire garantita con continuità. Nel dettaglio le disponibilità delle ventilazioni possono essere intesi come:
buona se la ventilazione è presente praticamente con continuità (ventilazione
naturale se considerata con calma di vento: presente sempre e comunque in ogni condizione meteo);
adeguata se la ventilazione è normalmente garantita ma sono possibili delle
interruzioni poco frequenti e per brevi periodi (ventilazione artificiale con controllo di guasto);
scarsa se la ventilazione non risponde ai criteri sopra citati, non ammettendo
comunque la possibilità di interruzioni per lunghi periodi.
2.2.3 CLASSIFICAZIONE DELL'AMBIENTE
Dalla comparazione dei valori assegnati alle tre grandezze principali di riferimento: grado dell’emissione (continuo, primo, secondo)
grado della ventilazione (alto, medio, basso)
disponibilità della ventilazione (buona, adeguata, scarsa)
si può quindi valutare la zona pericolosa presente nell’ambiente in analisi, con l’ausiliodella tabella 2.1 (riferimento §Tab. B.1 della Norma CEI 31-30).
In definitiva abbiamo la possibilità di classificare tre tipi di zone pericolose:
zona 0 luogo dove è presente, durante il funzionamento normale, continuamente o per lunghi periodi un’atmosfera esplosiva per la presenza di gas;
zona 1 luogo dove è possibile, durante il funzionamento normale, che si formi un’atmosfera esplosiva per la presenza di gas;
zona 2 luogo dove non è possibile, durante il funzionamento normale, che si formi un’atmosfera esplosiva per la presenza di gas o, se ciò avviene, è possibile che sia presente solo poco frequentemente e per breve periodo.
Note:
Si tenga presente che, nonostante le definizioni dei tipi di zona siano molto simili alle definizioni dei gradi di emissione delle sorgenti, non è affatto sicuro il passaggio diretto tra causa ed effetto, in quanto riveste un ruolo sostanziale e determinante la valutazione della ventilazione presente (vedi tabella 2.1): con grado di ventilazione alto, ad esempio, un’emissione continua può anche dare origine ad un luogo non pericoloso, e viceversa un’emissione di secondo grado con ventilazione bassa e di disponibilità scarsa può dare origine a zona 1 o addirittura anche a zona 0.
Si ricordi inoltre che le zone 0 non possono essere ammesse, per ovvi motivi, in ambienti con presenza di lavoratori, ed in questo senso devono essere eliminate.
Per finire, una volta determinato il tipo di zona pericolosa, se ne valuta l’estensione, calcolando la distanza di sicurezza dz, e si considera l’eventuale incidenza di aperture e la possibile propagazione dell’atmosfera esplosiva agli ambienti circostanti.
Le aperture saranno a loro volta valutate come sorgenti di emissione nei confronti degli ambienti a valle, e come tali dovranno essere sottoposte a tutta la procedura appena definita.
2.2.4 SCELTA DI IMPIANTI ELETTRICI PER AMBIENTI CON LIQUIDI
INFIAMMABILI
Una volta identificati i tipi di zona pericolosa si possono quindi determinare e scegliere le tipologie costruttive “Ex” di impianti ed apparecchiature elettriche.
In base alla Norma CEI 31-33 sono ammesse le seguenti costruzioni:
Per ZONA 0:
Per ZONA 1:
Costruzione “d” a prova di esplosione secondo la Norma EN 50018 Costruzione “p” a sovrapressione interna secondo la Norma EN 50016 Costruzione “q” a riempimento polverulento secondo la Norma EN 50017 Costruzione “o” ad immersione in olio secondo la Norma EN 50015 Costruzione “e” a sicurezza aumentata secondo la Norma EN 50019 Costruzione “i” a sicurezza intrinseca secondo la Norma EN 50020 Costruzione “m” con incapsulamento secondo la Norma EN 50028
Per ZONA 2:
Costruzione “n” costruzioni specifiche per zona 2 secondo la Norma IEC60079-15 Naturalmente ciò che è ammesso in una zona più gravosa, certamente è consentito con caratteristiche ridondanti anche per una zona meno gravosa; in altre parole, in zona 2 sono naturalmente ammesse anche tutte le costruzioni previste per le zone 1 e 0.
Per le apparecchiature elettriche da installare in luoghi con presenza di gas, oltre alla costruzione “Ex” è fondamentale garantire altre due caratteristiche sostanziali ovvero:
Classe e gruppo di temperatura (ad esempio “II A-T1” o “II C-T6”)
Caratteristici del tipo di sostanza infiammabile presente (classe: A, B, C) e della massima temperatura superficiale ammessa in relazione alla temperatura di infiammabilità della sostanza stessa (gruppo di temperatura: T1, T2, T3, T4, T5, T6). Si consiglia una scelta oculata di classe e gruppo di temperatura, in relazione alle effettive sostanze infiammabili presenti, onde evitare problemi al Costruttore nella fornitura dei materiali (nella tabella GA-1 della Guida CEI 31-35 sono indicati classe e gruppo di temperatura per ciascuna delle sostanze contemplate).
Categoria costruttiva ATEX
Secondo la direttiva sono identificate tre categorie costruttive dei materiali Ex, per ambienti con presenza di gas (G), idonee per ciascun tipo di zona pericolosa:
II 1G per installazione in ZONA 0, ZONA 1, ZONA 2 II 2G per installazione in ZONA 1, ZONA 2
2.3 PROCEDURA DI CLASSIFICAZIONE PER AMBIENTI CON POLVERI
COMBUSTIBILI
La classificazione di ambienti con pericolo di esplosione risulta di complessa ed articolata trattazione, e per eventuali approfondimenti si rimanda alla letteratura tecnica a disposizione.
Nella presente analisi ci si limiterà ad indicare per punti, in maniera piuttosto sommaria e certamente non esaustiva, le procedure, le fasi e le valutazioni che devono essere tenute in conto all’atto della realizzazione di una classificazione delle aree per luoghi a pericolo di esplosione per presenza di polveri combustibili.
Sostanzialmente una classificazione deve tenere conto e procedere all’approfondimento di due fattori principali: l’emissione di polveri combustibili in atmosfera e la ventilazione ambientale presente; dall’analisi comparata di entrambi questi due elementi, considerati sotto molteplici dei loro aspetti, si potrà procedere alla valutazione dei tipi di zone pericolose.
La classificazione per ambienti con presenza di polveri combustibili segue un approccio del tutto analogo a quanto visto per i liquidi infiammabili ma è di più diretta valutazione, in relazione al comportamento abbastanza univoco dei vari tipi di polveri che risulta essere molto meno vario di quanto avviene per gas, vapori e nebbie infiammabili).
2.3.1 ANALISI DELLE EMISSIONI
L'analisi delle emissioni prevede i seguenti passaggi:
Valutazione delle sostanze chimiche utilizzate, ed identificazione delle polveri combustibili.
Assunzione dei dati relativi a tutte le grandezze chimico-fisiche delle polveri combustibili in gioco, necessarie alla valutazione (in pratica potrebbe essere sufficiente risalire alla conducibilità elettrica della polvere ed alle temperature di innesco di nube e strati).
Identificazione delle sorgenti di emissione e valutazione se tali sorgenti possano essere eliminate (condizione ottimale) oppure no.
Per sorgente di emissione si intende un punto o parte di impianto di processo da cui può fuoriuscire una polvere combustibile con modalità tali da poter formare un’atmosfera potenzialmente esplosiva.
Valutazione del grado di ciascuna sorgente di emissione.
Per grado si intende l’identificazione della maggiore o minore probabilità che una sorgente possa effettivamente emettere gas in atmosfera; i gradi di emissione, in ordine decrescente di probabilità di emissione possono essere: continuo, primo e secondo. Nel dettaglio i gradi delle emissioni possono essere intesi come:
continuo se l’emissione è continua o può avvenire per lunghi periodi nel funzionamento ordinario degli impianti di processo (interno di sistemi di contenimento, silos, tramogge).
primo se l’emissione può avvenire periodicamente od occasionalmente nel funzionamento ordinario degli impianti di processo (campionamenti, zone di carico e scarico).
secondo se l’emissione non è prevista nel funzionamento ordinario degli impianti di processo, ma che può avvenire solo occasionalmente e per brevi periodi, per esempio in seguito ad un guasto (flange, depositi di sacchi).
2.3.2 CLASSIFICAZIONE DELL'AMBIENTE
In modo molto più diretto rispetto a quanto avviene per i gas, nel caso di classificazioni di polveri combustibili si ha un passaggio abbastanza diretto tra grado della sorgente di emissione e tipo di zona pericolosa che si forma.
In pratica secondo la tabella 1 della Norma CEI 31-52 si ottengono le seguenti classificazioni:
zona 20 intorno alle emissioni di grado continuo; zona 21 intorno alle emissioni di grado primo; zona 22 intorno alle emissioni di grado secondo.
Analogamente ai gas, le zone pericolose possono essere classificate nel seguete modo: zona 20 luogo dove è presente, durante il funzionamento normale, continuamente o
per lunghi periodi un’atmosfera esplosiva per la presenza di polveri combustibili;
zona 21 luogo dove è possibile, durante il funzionamento normale, che si formi un’atmosfera esplosiva per la presenza di polveri combustibili;
un’atmosfera esplosiva per la presenza di polveri combustibili o, se ciò avviene, è possibile che sia presente solo poco frequentemente e per breve periodo.
La valutazione della ventilazione è comunque di fondamentale importanza, in quanto è essenziale la salubrità e la pulizia degli ambienti, che non possono essere saturi di polveri per molteplici motivi. Inoltre, in presenza di ventilazione adeguata e garantita, è consentito un declassamento delle zone, che può essere decisamente favorevole ai fini degli impianti. Per finire, una volta determinato il tipo di zona pericolosa, se ne valuta l’estensione, ed anche in questo caso interviene la Norma CEI 31-52 che in condizioni normali prevede un’estensione di 1m delle zone classificate. In caso di emissioni di grado primo, ad esempio, è opportuno prevedere un’estensione di zona 21 per 1m intorno all’emissione, ed una seconda di zona 22 per 1m intorno alla zona 21.
2.3.3 SCELTA DI IMPIANTI ELETTRICI PER AMBIENTI CON POLVERI
COMBUSTIBILI
Una volta identificati i tipi di zona pericolosa si possono quindi determinare e scegliere le tipologie costruttive “Ex” di impianti ed apparecchiature elettriche.
In base alla Norma CEI 31-36 sono ammesse le seguenti costruzioni:
Per ZONA 20:
Costruzione “IP6X” garanzia di non penetrazione della polvere
Per ZONA 21:
Costruzione “IP6X” garanzia di non penetrazione della polvere
Per ZONA 22:con polveri elettroconduttrici
Costruzione “IP6X” garanzia di non penetrazione della polvere
Per ZONA 22:con polveri non elettroconduttrici
Costruzione “IP5X” garanzia di non penetrazione della polvere
L’unica reale garanzia di sicurezza per impianti e custodie è che venga impedito l’accesso della polvere al proprio interno, ed in questo senso l’unica concreta caratteristica per le costruzioni “Ex” adatte rimane il grado di protezione IP (con riferimento alla prima cifra).
Per le apparecchiature elettriche da installare in luoghi con presenza di polveri combustibili, oltre al grado di protezione IP è fondamentale garantire altre due caratteristiche sostanziali, ovvero:
massima temperatura superficiale ammessa
Essa deve essere inferiore alla più bassa tra la temperatura di innesco di una nube di polvere e la temperature di innesco di uno strato di polvere da 5mm.
In realtà a tali temperature di innesco vengono applicati dei coefficienti di riduzione, in modo tale da porsi in condizioni a favore della sicurezza; gli apparecchi utilizzati dovranno infatti avere una temperatura superficiale in gradi kelvin (K) inferiore alla più piccola tra: “2/3 Tcl“ (dove Tcl è la temperatura di innesco di una nube di polvere), e “T5mm - 75K” (dove T5mm è la temperatura di innesco di uno strato di polvere di spessore 5mm).
Categoria costruttiva ATEX
Secondo la direttiva sono identificate tre categorie costruttive dei materiali Ex, per ambienti con presenza di polveri (D-dust), idonee per ciascun tipo di zona pericolosa:
II 1D per installazione in ZONA 20, ZONA 21, ZONA 22 II 2D per installazione in ZONA 21, ZONA 22
2.4 DOCUMENTO 15XR01 CLASSIFICAZIONE ZONE AtEx SKID FUEL
SVOLTA DA OPUS
Nonostante la classificazione dell'area venga svolta dai VVF l'azienda Opus Automazione S.p.A. si è avvalsa di un prorio consulente per svolgere un'analisi dell'area dove verrà realizzato l'impianto; al termine della quale è stato prodotto il documento 15XR01 nel quale vengono riportati i risultati della classificazione degli ambienti con pericolo di esplosione a causa della presenza di gas, vapori o nebbie infiammabili all'interno del laboratorio.
Nel seguito sono riportati gli estratti principali del suddetto documento.
La sostanza pericolosa per cui viene fatta la valutazione è un carburante di tipo aeronautico denominato JET-A1, le cui caratteristiche principali sono sotto elencate:
Low heat value 43 MJ/kg
Vapor Tension at 300K = 200 Pa Density at 300K = 800kg/m^3
Thermal conductivity at 300K = 0.118 W/mK Dynamic viscosity at 300 K = 1.71*10^-3 kg/(m*s) Vapor tension at 300K = 0.02236 N/m
Lubricity evaluated with the Ball-on-Cylinder method (ASTM D 5001) = 0.7 mm
2.4.1 DATI AMBIENTALI
L'emissione considerata avviene sia in ambiente aperto che chiuso, o scarsamente ventilato. Poiché il luogo ove avviene l'emissione, si trova a un'altezza di 38 metri sul livello del mare, la pressione atmosferica (Pa) considerata è di 101325 Pascal.
La temperatura ambientale esterna di riferimento per i calcoli è (Ta) 20 °C. Nota:
Media annuale 24°C. Media minima annuale 5°C Minima 0°C
Massima 30°C
All'interno del laboratorio, nella camera di prova n.1, dove sarà installato lo skid fuel, la massima temperatura ambientale del locale considerata è di 35°c.
Caratteristiche della ventilazione
Si assume che la ventilazione all'esterno sia di tipo naturale, assicurata dal vento. Affinché tale ventilazione sia presente con disponibilità BUONA, occorre considerare la più bassa velocità dell'aria che si può presumere sia cos tantemente presente. Tale velocità corrisponde alla 'calma di vento'.
Nel caso specifico si è considerata la seguente velocità del vento: - Velocità minima del vento entro 3 m dal suolo, w (m/s) : 0,25
Le sorgenti di emissione si trovano a un'altezza dal suolo inferiore a 3 m all'interno la ventilazione è ancora naturale, e sfrutta l'effetto "camino" delle aperture di aereazione realizzate in conformità al documento [5].
Controllo dell'ambiente, sorveglianza del personale:
Durante l'esercizio il luogo è costantemente e attentamente sorvegliato. Per la norma si assume pertanto che in caso di guasti, ci sia un intervento tempestivo per far cessare la perdita di carburante entro 300 s (5 min).
Classificazione delle singole emissioni
Nel seguito della relazione sono indicate le valutazioni che hanno condotto alla determinazione dell'estensione delle zone pericolose nell'ambiente considerato.
Le zone pericolose sono così definite negli §artt. 3.6, 3.7 e 3.8 della norma EN 60079-10-1:
zona 0 luogo in cui un'atmosfera esplosiva per la presenza di gas è presente continuamente o per lunghi periodi o frequentemente;
zona 1 luogo in cui un'atmosfera esplosiva per la presenza di gas è probabile sia presente occasionalmente durante il funzionamento normale;
zona 2 luogo in cui un'atmosfera esplosiva per la presenza di gas non è probabile sia presente durante il funzionamento normale ma, se ciò avviene, è possibile persista solo per brevi periodi.
In figura 2.1 sono riportati i simboli grafici che identificano le zone.
2.4.2 PROCEDURE DI CALCOLO E DATI UTILIZZATI
Caratteristiche della sostanza pericolosa
La sostanza pericolosa che classifica i luoghi è il Fuel JET-A1, che rientra nella categoria dei carburanti avio.
Dato che la sostanza non è indicata nell'elenco della guida CEI 31-35V1 " ELENCO DI SOSTANZE INFIAMMABILI O COMBUSTIBILI E VALORI ORIENTATIVI, DELLE LORO CARATTERISTICHE SIGNIFICATIVE", si è costruito il data base dei dati caratteristici e necessari ai fini del calcolo delle estensioni delle zone Atex, utilizzando le informazioni fornite dal Committente (e-mail del 4 agosto 2014).
Nota:
La direttiva sociale 99/92/CE, recepita in Italia, tramite il D.Lgs. 233/03 e successivo D.Lgs. 9 aprile 2008 n.81 (titolo XI).
"Campo di applicazione La direttiva riguarda le prescrizioni minime per il miglioramento della tutela della sicurezza e della salute dei lavoratori che possono essere esposti al rischio di atmosfere esplosive definite come: “miscele con l'aria, a condizioni atmosferiche, di sostanze infiammabili allo stato di gas, vapori, nebbie o polveri in cui, dopo accensione, la combustione si propaga all'insieme della miscela incombusta”.
Indica che:
"Nei recipienti non si può parlare di miscela esplosiva se la temperatura all'interno del recipiente è mantenuta in modo costante sufficientemente (circa 5-15°C) di sotto al punto d'infiammabilità (FP)."
Si può pertanto ritenere che il rischio di esplosione sia ragionevolmente escludibile quando, nel caso di sostanze pure, la temperatura ambiente soddisfa la seguente relazione in tutte le condizioni operative, dell'impianto (guasto e secondo guasto compreso):
Tamb < FP - 15°C.
Per la sostanza trattata il FP è di 38°C per quanto sopra, se si considera la temperatura di stoccaggio nei serbatoi interrati (capacità totale 1,5m3) di circa 20°C, si può escludere la formazione di atex.
Comunque cautelativamente è stata valutata l'emissione considerando la temperatura di esercizio poco sopra di quella di flashpoint.
KEROSENE TIPO JET - A1: Numero: n.d. Composizione: n.d. LEL % volume: 0,5 LEL (kg /m³): 3,54E-02 UEL % volume: 5,00 Densità relativa all'aria: 4,5 Massa molare (kg/kmol): 168
Coefficiente gamma (rapporto calori specifici): 1,45 Massa volumica del liquido (kg/m³): 800
Calore specifico a temperatura ambiente csl (J/(kg/K)): 2068 Coefficiente di diffusione del gas cd (m²/h): 0,06
Calore latente di vaporizzazione clv (J/kg): 3,20E5 Temperatura di ebollizione Tb (°C): 140
Temperatura di accensione (°C): 210 Gruppo delle costruzioni elettriche: IIA Classe di temperatura: T2
Temperatura della sostanza in esercizio ..°C
Portata di emissione
In caso di gas, si tratta di un'emissione in atmosfera attraverso un foro di dimensione nota (SE = sorgente di emissione).
Per la definizione del foro si fa riferimento alle indicazioni della norma, tenendo conto del tipo e caratteristiche delle connessioni nei punti di discontinuità delle tubazioni (guarnizioni per le flange, raccordi filettati, ecc..)
Per la valutazione della portata di emissione, dapprima si verifica se il flusso è sonico o subsonico.
La verifica è effettuata con la relazione (f. GB.4.1-1) della guida CEI 31-35.
Per un liquido invece, come nel ns. caso si deve considerare, la quantità emessa nell'unità di tempo dalla SE, che forma una "pozza", la superficie libera del liquido raccolto, genera a sua volta una SE, con emissione di vapori infiammabili in relazione alla temperatura del liquido; tensione di vapore del liquido riferita alla sua temperatura superficiale; dimensioni della superficie di evaporazione; ventilazione e movimento dell'aria.
Oppure l'emissione di nebbie attraverso SE quali guarnizioni di flange guaste, tenute di pompe, ecc. Queste emissioni sono di solito trascurabili, si veda punto D5 appendice allegato informativo CEI EN 60079-10-1.
Una "nebbia infiammabile" è costituita da goccioline disperse in aria in modo da formare un'atmosfera esplosiva.
Nel ns. caso la superficie di evaporazione di una pozza da considerare è quella che può essere raccolta nella vasca sottoposta al sistema skid.
Le dimensioni della vasca sono approssimativamente di 1x1m, alta 0,2 metri con capienza tale da raccogliere in caso di sgocciolamenti incontrollati.
Si ritiene poi, improbabile la formazione di nebbie.
Grado di ventilazione
Il grado della ventilazione è definito MEDIO quando è soddisfatta la relazione (f.5.10.3-16 Guida CEI 31-35), in caso contrario il grado della ventilazione è BASSO. Inoltre, il grado della ventilazione è definito ALTO quando, oltre ad essere soddisfatta la condizione di cui sopra, la SE produce una miscela esplosiva (Vex) di dimensioni trascurabili.
Le dimensioni del volume Vex sono da considerare trascurabili quando è soddisfatta la relazione [f.5.10.3-25]
Della CEI 31-35, V1; 2014-05.
In ambiente aperto, la concentrazione di sostanza pericolosa nell'atmosfera circostante la SE (Xm%) è nulla per definizione.
Per la valutazione del grado di ventilazione si è considerato un volume da ventilare (Vo) avente l'estensione consigliata dalla Norma CEI EN 60079-10-1 per gli ambienti esterni (Lo=15 m).
I fattori di sicurezza applicarti al LEL per la definizione della portata minima di ventilazione sono quelli tipici della Guida CEI 31-35:
Parametro K (grado continuo e primo): 0,25 Parametro K (grado secondo): 0,5
Parametro Kdz (grado continuo e primo): 0,25 Parametro Kdz (grado secondo): 0,5
Parametro K0: 2
Nota:
All’aumentare della ventilazione, l’estensione della zona normalmente si riduce.
Un ambiente con un grande ventilatore a soffitto e con aperture laterali sufficienti per una libera circolazione dell’aria è considerato ben ventilato e dovrebbe essere assimilato a un luogo aperto (per esempio, con grado “medio” e disponibilità “buona”).
Estensione zona pericolosa
E' la distanza in qualsiasi direzione, dalla sorgente di emissione verso il punto in cui la miscela i gas/aria, è stata diluita dall'aria sino a un valore sotto il limite inferiore di espandibilità.
L'estensione di una zona pericolosa, dipende oltre che dalla portata di emissione, dal grado e dalla disponibilità della ventilazione.
Emissioni strutturali
Sono " strutturali " le emissioni che possono avvenire durante l’attività dell’impianto dai punti di discontinuità degli elementi del sistema di contenimento delle sostanze infiammabili, quali ad esempio le flange sulle tubazioni, le giunzioni tra parti di apparecchi e macchine, gli sfiati di valvole di sicurezza, di sfioro e simili chiuse, ecc. La stima delle emissioni "strutturali", da utilizzare per la definizione del grado della ventilazione e dell’estensione delle zone pericolose, è di difficile valutazione.
Esse possono essere ritenute trascurabili quando i componenti sono nuovi, o hanno subito da poco un intervento di manutenzione, ma nel tempo queste emissioni possono aumentare in dipendenza delle influenze esterne e delle condizioni di esercizio fino a diventare significative.
Negli ambienti chiusi si considerano le emissioni "strutturali" ai fini del calcolo della concentrazione percentuale media di sostanza infiammabile presente nell’ambiente Xm% (finalizzata alla verifica del rispetto della condizione f.5.10.3-16 di cui alla guida CEI 31-35).
Il calcolo dello Xr% delle emissioni "strutturali" è effettuato in base alla formula f.5.10.3-19 della guida CEI 31-35, considerando il valore della portata di emissione Qg (kg/s) indicati dalla guida CEI 31-35, tabella GB.3.3-1).
Le emissioni "strutturali" sono tali quando non possano dare origine, intorno a se stesse, a una zona pericolosa; in caso contrario, devono essere considerate emissioni di grado
continuo (ad esempio una valvola racchiusa dentro un ambiente piccolo e senza ricambi d’aria).
Le emissioni "strutturali" possono essere trascurate quando è limitato il loro numero e/o la relativa portata di emissione è minima, essendo buone le condizioni di manutenzione dell’impianto.
Nel nostro caso, le emissioni strutturali sono considerate trascurabili e non danno luogo ad atmosfere esplosive.
2.4.3 RISULTATI
Dati generali
Struttura: SKID Altitudine (m): 38
Ambiente Codice A001 - Descrizione: LAB 1
Tipo di ambiente: chiuso
Volume libero dell'ambiente (m³): 140 Pressione atmosferica (Pa): 101325 Temperatura ambiente (°C): 20
Fattore di efficacia della ventilazione f: 2
Velocità minima dell'aria w all'interno dell'ambiente (m/s): 0,1 Disponibilità della ventilazione: Buona
Tipo di ventilazione: Naturale
Portata d'aria per la ventilazione Qa (m³/s): 0,0017
Numero ricambi d'aria per la ventilazione primaria Ca (1/s): 0,0000121429 Portata d'aria per effetto della spinta del vento Qaw (m³/s): 0,0013
Portata d'aria per effetto camino Qat (m³/s): 0,0006 Portata d'aria per infiltrazioni naturali Qai (m³/s): 0,0004
Sorgente di emissione
Codice: SE001 Descrizione: FLESSIBILE Sostanza pericolosa: JP1-A
Fattore di efficacia della ventilazione per la sorgente di emissione: 2 Grado di emissione: secondo
Modalità di emissione: pozza di area nota Area della pozza (m²): 1
Forma del contenitore: quadrangolare Lato maggiore (m): 1
Temperatura della sostanza (°C): 38 (cautelativamente considerata = alla Ti, per temperature inferiori non c'è formazione di AtEx).
Tempo di emissione te (s): 300
Portata di emissione Qg (kg/s): 0,0000032731
Sorgente di emissione Codice: SE003 Descrizione: G/V
Sostanza pericolosa: JP1-A
Fattore di efficacia della ventilazione per la sorgente di emissione: 2 Grado di emissione: secondo
Modalità di emissione: gas/vapore
Pressione all'interno del sistema di contenimento: Relativa (bar): 49 Assoluta (Pa): 5001325
Pressione all'esterno del sistema di contenimento (Pa): 101325 Area del foro di emissione (mm²): 0,1
Coefficiente di efflusso: 0,8
Temperatura della sostanza (°C): 20 Tempo di emissione te (s): 300
Portata di emissione Qg (kg/s): 0,002317877 Distanza dal pavimento hp (m): 1
Controllo dell'ambiente
Sorveglianza del personale Luogo: costantemente sorvegliato
Zone pericolose (generata dalla SE: SE001 - FLESSIBILE)
Emissione di grado secondo
Numero di ricambi d'aria Co (1/s): 0,03881445 Portata minima di aria Qamin (m³/s): 0,0001850156 Volume Vex (m³): 0,004766668
Grado della ventilazione: Medio Tipo di zona: Zona 2
Distanza pericolosa dz (m): 0,65682 Quota a (m): 0,788
Quota b (m): 0,175
Volume zona pericolosa (m³): 0,84357 Forma della zona pericolosa: vedi figura 2.2
Figura 2.2: Forma della zona pericolosa
Nota: quando l'esperienza pratica mostrasse che, per una determinata zona, identificata nella presente classificazione come zona 2, la durata complessiva di atmosfera esplosiva effettivamente presente nell'arco dell'anno è superiore a quella prevista dalla guida CEI 31-35 per il tipo di zona individuata, è opportuno modificare conseguentemente il tipodi tale zona in zona 1.
Provvedimenti considerati
in caso di guasti al circuito fuel, con fuoriuscita di liquido a pressione, è necessario che il getto non investa superfici riscaldate, che abbiano temperature maggiori di 35°C.
2.4.4 CONCLUSIONI
Il presente lavoro, pone in evidenza che le eventuali emissioni per guasto e rottura di connessioni del circuito fuel, con versamenti di liquido, raccolti in vasca appositamente realizzata, costituisce Zona 2 AtEx, con le seguenti dimensioni:
distanza pericolosa fino a circa 0,8 metri dal perimetro della vasca estesa per circa 0,2 metri sopra il pelo libero del fluido versato;
per versamenti su pavimento la pozza assume area non nota, e dipende dalle pendenze della superficie interessata,cautelativamente si può considerare un'estensione doppia 1,6 metri sul piano e di 0,1 metri sopra il pelo libero del fluido versato;
all'esterno sempre per guasti al circuito fuel, cautelativamente possono essere considerate le dimensioni sopra indicate;
all'interno dei serbatoi a pressione atmosferica, la zona libera sopra il pelo del liquido è un'emissione continua zona 0, l'emissione dello sfiato si considera trascurabile per effetto della ventilazione. In ogni caso le zone AtEx sopra definite possono sicuramente esistere se la temperatura della sostanza è maggiore della temperatura d'infiammabilità, 38°C.
Sono probabili fino alla temperatura di 23°C, mente non si genera AtEx a temperature inferiori.
Si declina da ogni responsabilità per sinistri a persone o cose derivanti da modifiche dell’impianto ovvero a mancanze di manutenzione o di riparazione.
In caso di modifiche dell’ambiente, delle strutture del tipo di processo o sostanze combustibili, è necessario aggiornare la presente relazione.
Si raccomanda disegnalare le zone classificate, con appositi cartelli (vedi figura 2.3) per far mantenere la distanza di sicurezza (come riportato nell'allegato LI (cinquantuno) D.Lgs. 81/08 aggiornato al D.Lgs. 106/09.
Figura 2.3: Segnale per indicare le zone con pericolo di esplosione
Al fine di facilitare la comprensione del segnale, sotto a esso devono essere riportate le seguenti indicazioni: PERICOLO DI ESPLOSIONE e DANGER EXPLOSION.
Questa relazione è stata elaborata con l'ausilio del software di calcolo ATEX Gas (TNE), una verifica dei risultati è stata eseguita a campione su alcune SE con il software di calcolo ProgEx4 dell'ing. Tommasini del C.E.I. (Comitato Elettrotecnico Italiano).
CEI EN 60079-10-1 atmosfere esplosive parte 10-1: classificazione dei luoghi con atmosfere esplosive per la presenza di gas. (CEI 31-87)
CEI 31-35/A guida alla classificazione dei luoghi con pericolo di esplosioni per la presenza di gas. In applicazione alla CEI 31-87.
E inoltre dalla stessa guida, l'appendice GF-4 (Laboratori chimici).
Le azioni, da prendere contro le esplosioni si possono distinguere in due diverse categorie: misure di prevenzione e di protezione.
Le misure di prevenzione possono essere adottate rispetto al comburente, inertizzazione dell’atmosfera, oppure alla dispersione di sostanze infiammabili nell’ambiente con la diluizione delle atmosfere esplosive, ad esempio bonifica, oppure rispetto all’ignizione da parte degli impianti e dei prodotti che possono essere sede di sorgenti di accensione,causa d’innesco.
Nel documento si fa inoltre presente che:
Durante tutto il tempo di presenza dell’atmosfera esplosiva sono equivalenti, ai fini dell’esplosione, inneschi che durino frazioni di secondo o tutto il tempo di permanenza dell’atmosfera esplosiva;
Il criterio fondamentale, nell’incertezza di conoscenza o per ignoranza di realtà specifiche, è di adottare condizioni più cautelative ai fini della sicurezza.
Le scariche elettriche di origine atmosferica possono essere causa d'innesco di AtEx.
Gli ambienti in cui possono essere presenti "atex" sono due:
all'esterno dove sono installati i serbatoi di accumulo e travaso del carburante. all'interno nel locale dove è posto lo skidfuel e dov'è condotta la prova.
Le emissioni di grado secondo sono considerate singolarmente, nel calcolo del volume interessato dall'emissione e dalla diluizione della relativa atmosfera esplosiva, in conformità alle indicazioni della norma CEI 31-87.
Dati ambientali
L'emissione considerata avviene sia in ambiente aperto che chiuso, o scarsamente ventilato. Poiché il luogo ove avviene l'emissione, si trova a un'altezza di 38 metri sul livello del mare, la pressione atmosferica (Pa) considerata è di 101325 Pascal.
La temperatura ambientale esterna di riferimento per i calcoli è (Ta) 20 °C. Nota:
Media annuale 24°C. Media minima annuale 5°C Minima 0°C
Massima 30°C
All'interno del laboratorio, nella camera di prova n.1, dove sarà installato lo skid fuel, la massima temperatura
ambientale del locale considerata è di 35°C.
Caratteristiche della ventilazione
Si assume che la ventilazione all'esterno sia di tipo naturale, assicurata dal vento. Affinché tale ventilazione sia presente con disponibilità BUONA, occorre considerare la più bassa velocità dell'aria che si può presumere sia cos tantemente presente. Tale velocità corrisponde alla 'calma di vento'.
Nel caso specifico si è considerata la seguente velocità del vento: velocità minima del vento entro 3 m dal suolo, w (m/s) : 0,25
Le sorgenti di emissione si trovano a un'altezza dal suolo inferiore a 3 m all'interno la ventilazione è ancora naturale, e sfrutta l'effetto "camino" delle aperture di aereazione realizzate in conformità al documento "Relazione esame di progetto di prevenzione
incendio. (DPR 151/2011)"
Dalla relazione del consulente Opus effettuata in base alle caratteristiche del carbutante utilizzato e delle caratteristiche del locale quali il volume, la ventilazione ecc... è emerso che:
Lavalutazione ATEX va fatta per perdite che generano pozze in terra, la probabile zona ATEX, formatasi come conseguenza del carburante fuoriuscito in seguito a guasti, si estende di 0.8 metri dal perimetro della pozza e per un'altezza di circa 20 centimetri dal pelo del carburante.
L'aver circoscritto l'eventuale zona esplosiva in all'interno di un volume finito ha permesso di utilizzare strumenti e dispositivi elettronici che non fossero specifici per ambienti ATEX, purché essi siano installati al di fuori del suddetto volume.
Tutto ciò ha portato ad un notevole risparmio in termini economici nell'acquisto della strumentazione ed anche in termini di rapidità di consegna, in quanto i dispositivi per
ambienti ATEX hanno una costruzione particolare, inoltre la loro elettronica è completamente isolata dal mondo esterno e si interfacciano elettricamente con l'ambiente esterno per mezzo di opportuni circuiti che limitano le correnti in gioco in modo tale che l'energia in gioco sia ridotta a valori tali da non essere sufficienti ad innescare i vapori o le polveri infiammabili.
A tal fine sono state previste delle vasche di raccolta per convogliare le eventuali fuoriuscite di carburante in un determinato volume che si trova ad opportuna distanza dalla strumentazione. Le figure 2.4, 2.5 e 2.6 riportano le vasche di raccolta.
Figura 2.4: Vasca di raccolta posta per raccogliere eventuali perdite di combustibile
