Il rischio da atmosfere esplosive è ritenuto peculiare dell’industria chimica o energetica, per la presenza di numerosi materiali (gas, vapori, nebbie o polveri) notoriamente riconosciuti come infiammabili o instabili. Nella realtà, materiali di uso comune, addirittura domestico, in condizioni sfavorevoli possono dar luogo a esplosioni sotto forma di polveri: farina, segatura, zucchero, polveri di rifiuti domestici, per non parlare dei combustibili di largo uso, come gas di petrolio liquefatto, gas naturale e carburanti per autotrazione.

Ai fini del presente titolo, si intende per: «atmosfera esplosiva» una miscela 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 nell’insieme della miscela incombusta.

1-bis. Per condizioni atmosferiche si intendono condizioni nelle quali la concentrazione di ossigeno nell’atmosfera è approssimativamente del 21% e che includono variazioni di pressione e temperatura al di sopra e al di sotto dei livelli di riferimento, denominate condizioni atmosferiche normali (pressione pari a 101325 Pa, temperatura pari a 293 K), purché tali variazioni abbiano un effetto trascurabile sulle proprietà esplosive della sostanza infiammabile o combustibile.

(d.lgs. 81/08, art. 288).

La sicurezza nei luoghi di lavoro con pericolo di esplosione è regolamentata, a livello europeo, da due direttive comunemente denominate ATEX. Tale acronimo sta per “ATmosphères EXplosibles”.

Attualmente le leggi che disciplinano il mondo del lavoro nel campo della salute e sicurezza contro il rischio da atmosfere esplosive sono:

• d.lgs. 81/2008, noto anche come Testo Unico sulla salute e sicurezza nei luoghi di lavoro, modificato dal d.lgs. 3 agosto 2009, n. 106;
• direttiva di prodotto 2014/34/UE (che ha sostituito la direttiva 94/9/CE) contenente disposizioni in materia di apparecchi e sistemi di protezione destinati ad essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva (conosciuta anche come direttiva ATEX 95);
• direttiva sociale 99/92/CE che definisce i requisiti minimi in materia di salute e sicurezza dei luoghi di lavoro con presenza di atmosfere potenzialmente esplosive (conosciuta anche come direttiva ATEX 137).

Le norme di buona tecnica, la cui applicazione costituisce presunzione di conformità al dettato legislativo, sono:

• CEI EN 60079-10-1:2016 Atmosfere esplosive: Classificazione dei luoghi – Atmosfere esplosive per la presenza di gas (norma CEI 31-87 con la relativa guida 31-35);
• CEI EN 60079-10-2:2016 Classificazione dei luoghi – Atmosfere esplosive per la presenza di polveri combustibili (norma CEI 31-88 con la relativa guida 31-56).

I fenomeni incidentali legati alle atmosfere esplosive possono manifestarsi secondo modalità molto diverse tra loro, incendi o esplosioni che, a loro volta, possono mostrare dinamiche e livelli di rischio notevolmente diversi tra loro, in funzione di:

• tipologia di materiali
• concentrazione
• volume della nube
• presenza di ostacoli o costrizioni all’espansione dei gas.

Fattori importanti, questi due ultimi, che possono determinare il trasformarsi di un iniziale incendio in una micidiale detonazione.

Esplosioni e combustioni

Per esplosione si intende ogni fenomeno caratterizzato da una brusca trasformazione chimico-fisica, anche di combustione, che produce un aumento della pressione e/o della temperatura , che si verifica in un intervallo di tempo molto breve e con caratteristiche tali da generare un campo di sovrappressione sufficientemente intenso da provocare danni a persone o cose.

Le esplosioni possono essere provocate da:

a) reazioni esotermiche di varia natura: per effetto di una reazione chimica, ad esempio per combustione con aria, viene liberata una grande quantità di calore;

b) rotture di parti di apparecchiature contenenti gas o liquidi sotto pressione;

c) rapida ebollizione di un liquido, provocata da scambio termico o da una improvvisa depressurizzazione: nel primo caso, per contatto di acqua con superficie roventi, nel secondo, per rottura di una bombola contenente gas liquefatto.

Le reazioni esotermiche che conducono a fenomeni esplosivi sono di molteplice natura e possono verificarsi in ambienti sia chiusi che aperti.

Le combustioni sono reazioni esotermiche che trasformano una sostanza o una miscela nei relativi prodotti di combustione in forma gassosa, dopo reazione con l’ossigeno: CO2, H2O, CO, N2, SO2, P2O5, eccetera e in grado di fornire energia e materia all’esplosione.

L’unità di misura delle sovrappressioni utilizzata per gli scopi di questo lavoro è il kPa (chiloPascal), che corrisponde a circa un centesimo (1/100) della pressione atmosferica al livello del mare; per le superfici l’unità di misura è il m2 (metro quadro). Nelle tabelle 1 e 2 sono riportati dati sperimentali relativi a danni a persona o cose in funzione della sovrappressione massima dovuta a esplosione.

Deflagrazioni e detonazioni

Le deflagrazioni sono caratterizzate da un fronte di fiamma (zona all’interno della quale avvengono le reazioni di combustione) che si propaga con velocità subsonica, separando la zona dei prodotti combusti da quella dei prodotti non combusti. Il calore sviluppato viene trasmesso per conduzione e sostiene il processo. La deflagrazione può essere laminare o turbolenta.

Le velocità di propagazione della fiamma aumentano con la temperatura e, in generale, con la pressione. Una importante eccezione interessa il metano, la cui velocità di combustione diminuisce all’aumentare della pressione.

Nelle detonazioni l’onda d’urto (onda di compressione) si propaga con una velocità supersonica (migliaia di m/s), ossia superiore di quella del suono nel materiale incombusto, lasciando indietro il fronte di fiamma iniziale. Poiché tale velocità è maggiore della velocità del suono, la pressione è notevolmente disuniforme nello spazio, ma presenta un massimo in corrispondenza dell’onda d’urto, che può essere anche di alcune decine di volte maggiore della pressione iniziale. Per tale ragione le detonazioni sono più distruttive delle deflagrazioni.

Il verificarsi delle esplosioni che possano manifestarsi come deflagrazioni o, piuttosto, detonazioni dipende da diversi fattori, quali, ad esempio, tipo ed intensità dell’innesco, natura delle sostanze interessate, eventuale presenza di impurezze, geometria e dimensioni dei contenitori, caratteristiche dell’ambiente nel quale si propaga la fiamma.

Le deflagrazioni possono trasformarsi in detonazioni, in presenza di turbolenza o di ostacoli sul percorso della fiamma. 

Esplosioni fisiche

Le esplosioni fisiche si verificano quando quantità rilevanti di liquido vaporizzano istantaneamente per ebollizione, con un grande aumento di volume.

I vapori che si liberano possono produrre un’onda di sovrappressione che si propaga e che può avere intensità esplosiva.

Il fenomeno, cui è stato assegnato l’acronimo B.L.E.V.E., dall’inglese “Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion”, può manifestarsi per:

• rilascio istantaneo di un gas liquefatto sotto pressione;

• rilascio istantaneo di un gas liquefatto a bassa temperatura;

• fuoriuscita istantanea di un liquido sotto pressione;

• vaporizzazione di una elevata quantità di liquido per contatto istantaneo con una notevole massa di materiale caldo (è il caso, in alcuni vulcani, del contatto dell’acqua di falda con intrusioni magmatiche).

Esempi significativi di BLEVE si possono avere a seguito della brusca rottura di recipienti contenenti, per esempio, GPL, metano, etilene, propano, ammoniaca, cloro, anidride solforosa mantenuti liquefatti sotto pressione, oppure liquefatti e mantenuti a pressione atmosferica a bassa temperatura, per esempio ossigeno o azoto liquido. La rottura di bombole può causare una esplosione fisica, con proiezione a distanza di frammenti.

Nel caso di sostanze infiammabili l’esplosione fisica può essere seguita da incendio o esplosione.

Esplosioni fisiche possono riguardare manufatti di materiali che possano impregnarsi di gas ad alta pressione (guarnizioni in gomma, ad esempio). Nel caso in cui siano sottoposti a rapida decompressione, possono subire il rapido desorbimento (degassaggio) dello strato superficiale che si raffredda, mentre negli strati più interni permane gas assorbito sotto pressione che può dar luogo a un’esplosione (decomposizione esplosiva).

Effetti delle esplosioni sugli edifici

Tipiche soglie relative a danni ad edifici residenziali, dovuti a sovrappressione in caso di esplosione sono:

• gravi danni agli edifici 0,35 atm;

• danni riparabili agli edifici 0,10 atm;

• rottura dei vetri 0,05 atm;

• rottura del 100% dei vetri 0,02 atm.

Gli effetti sulle strutture dipendono anche dal periodo in cui l’edificio è sottoposto all’onda d’urto, che può variare tra 10 e 100 ms per una tipica UVCE (esplosione non confinata di nube di vapori). 

I solai esterni e i tetti, per esempio, possono essere sottoposti a condizioni transitorie di forte depressione tali da provocare lo scoperchiamento degli edifici coinvolti, specie se dotati coperture estese e leggere (capannoni), o l’asportazione di loro parti (tegole, beole, ecc.).

Il D.Lgs. 81/08 impone al datore di lavoro la valutazione dei rischi nei luoghi di lavoro, compresi quelli legati alle atmosfere esplosive.

Valutazione del rischio atmosfere esplosive

Per effettuare la valutazione del rischio di esplosione occorre individuare i relativi pericoli e a tale scopo occorre:

– “verificare se sono presenti sostanze infiammabili (sotto forma di gas, vapori, nebbie, liquidi, polveri e fibre);

– valutare se i processi produttivi possono dar luogo ad atmosfere potenzialmente esplosive”.

E una volta individuati i pericoli si deve:

– “individuare le sorgenti di emissione;

– valutare la probabilità che si formi un’atmosfera esplosiva e la sua durata;

– valutare se i volumi di atmosfera esplosiva sono pericolosi;

– valutare se esistono sorgenti di accensione efficaci e con quale probabilità;

– valutare i possibili effetti di una esplosione (onda di pressione, fiamme e gradiente di temperatura, proiezione di materiale e sostanze pericolose) ed i danni ad essi connessi (relativi alla presenza di persone)”.

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I tecnici di Sicurezza Scanavino sono dotati delle competenze e della strumentazione necessaria per effettuare la valutazione del rischio esplosione in piena linea con la normativa ATEX, ed aiutare la vostra azienda nell’implementazione delle misure di prevenzione e protezione necessarie a ridurre al minimo tale rischio ed i suoi effetti.

D.Lgs.81/2008, Articolo 294-bis – Informazione e formazione dei lavoratori

1. Nell’ambito degli obblighi di cui agli articoli 36 e 37, il datore di lavoro provvede affinché i lavoratori esposti al rischio di esplosione e i loro rappresentanti vengano informati e formati in relazione al risultato della valutazione dei rischi, con particolare riguardo:

a) alle misure adottate in applicazione del presente titolo;

b) alla classificazione delle zone;

c) alle modalità operative necessarie a minimizzare la presenza e l’efficacia delle sorgenti di accensione;

d) ai rischi connessi alla presenza di sistemi di protezione dell’impianto;

e) ai rischi connessi alla manipolazione ed al travaso di liquidi infiammabili e/o polveri combustibili;

f) al significato della segnaletica di sicurezza e degli allarmi ottico/acustici;

g) agli eventuali rischi connessi alla presenza di sistemi di prevenzione delle atmosfere esplosive, con particolare riferimento all’asfissia;

h) all’uso corretto di adeguati dispositivi di protezione individuale e alle relative indicazioni e controindicazioni.

Ai sensi dell’articolo 289, per prevenire le esplosioni il datore di lavoro ha l’obbligo di adottare, sulla base della valutazione dei rischi, che dovrà considerare la classificazione delle aree con rischio di esplosione, le misure tecniche e organizzative adeguate alla natura dell’attività svolta.

Qualora l’attività non consente di prevenire la formazione di atmosfere esplosive, egli deve:
a) evitare l’accensione di atmosfere esplosive;
b) attenuare gli effetti pregiudizievoli di un’esplosione.

Nell’assolvere gli obblighi stabiliti dall’art. 290, il datore di lavoro deve elaborare e tenere aggiornato un “documento sulla protezione contro le esplosioni” (art. 294 del D.Lgs. 81/08), dove si precisa in particolare:

a) che i rischi di esplosione sono stati individuati e valutati;
b) che saranno prese misure adeguate per raggiungere gli obiettivi del Titolo XI del D.Lgs. 81/08;
c) quali sono i luoghi che sono stati classificati nelle zone di cui all’allegato XLIX;
d) quali sono i luoghi in cui si applicano le prescrizioni minime di cui all’allegato L;
e) che i luoghi e le attrezzature di lavoro, compresi i dispositivi di allarme, sono concepiti, impiegati e mantenuti in efficienza tenendo nel debito conto la sicurezza;
f) che, ai sensi del Titolo III del D.Lgs. 81/08, sono stati adottati gli accorgimenti per l’impiego sicuro di attrezzature di lavoro.
Il “documento sulla protezione contro le esplosioni” è a tutti gli effetti parte integrante del documento di valutazione dei rischi di cui all’art. 17 del D.Lgs. 81/08. 

Tra le misure di prevenzione esplosioni troviamo:

Inertizzazione

Allo scopo di impedire che si verifichi l’esplosione di una miscela aria/gas o vapori infiammabili o di una nube di polvere-aria, è possibile aggiungere alla atmosfera del gas inerte, allo scopo di limitare la presenza di ossigeno e mantenerla sotto il limite inferiore di esplosività per impedire che la miscela innescata esploda.

Azione sui limiti di esplosività

Per evitare che un’atmosfera esplosiva si inneschi, in alcuni casi si può agire sulla concentrazione di materiale infiammabile allo scopo di mantenerla al di fuori dei limiti di esplosività, inferiore (per le polveri) o superiore (per i gas o i liquidi dotati di sufficiente tensione di vapore). Ciò è possibile, ad esempio, nei condotti di estrazione della polvere o negli spray dryer (essiccatori). Rimane fondamentale in questi casi poter misurare la concentrazione della polvere (es. sfruttando il fenomeno dell’attenuazione della luce).

Aggiunta di polvere inerte

Nelle miniere di carbone spesso si fa in modo che sul pavimento della miniera o sugli scaffali ci sia una sufficiente quantità di polvere di roccia. In questo modo, lo scoppio che di solito precede la fiamma nelle esplosioni di polvere mescola la polvere di roccia con la polvere di carbone, formando una miscela incombustibile in aria che non si infiamma con l’arrivo del fronte di fiamma, ma che al contrario lo raffredda. Questa tecnica utilizzata in miniera non è però sempre applicabile in contesti diversi, a causa dei problemi di contaminazione del materiale.

Eliminazione delle fonti di ignizione

In generale, affidarsi alla sola eliminazione delle fonti di ignizione non è una soluzione soprattutto se si tratta di gas e vapori infiammabili con energie minime di innesco bassissime, ma nel caso delle polveri può funzionare, in quanto queste presentano delle energie minime di innesco molto elevate.

In  termini di protezione da esplosioni invece citiamo:

Dispositivi per lo sfogo di esplosioni.

I dispositivi di sfogo “venting” proteggono dall’esplosione facendola sfogare attraverso delle aperture che si aprono al momento opportuno. Quando si ha un’esplosione in una apparecchiatura, il dispositivo impiegato libera l’apertura di sfogo.

Barriere meccaniche antiesplosione

Le barriere meccaniche contro le esplosioni sono tecniche di isolamento caratterizzate da una parte mobile che chiude ad esempio una tubazione, quando è interessata da un’esplosione. La maggior parte delle barriere meccaniche sono attive, ossia sono attivate al momento della rilevazione della pressione, mediante un sensore ottico o di pressione.

Soppressione di esplosioni

I sistemi per la soppressione di esplosioni sono progettati per rivelare e sopprimere chimicamente un’esplosione durante le sue fasi iniziali (stadio iniziale) per evitare lo svilupparsi di pressioni distruttive.

Rompifiamma

Sono dispositivi che impediscono la propagazione di fiamme, sia da esplosione o da incendio. Sono costituiti da diaframmi o reti che non impediscono il fluire di gas o vapori, ma che sono in grado di rallentare la velocità di propagazione del fronte di fiamma e di raffreddare i gas in uscita fino a estinguere completamente le fiamme.

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