Esplosioni Pericoli e misure di protezione
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1. Se riscaldati oltre il loro punto di infiam mabilit i liquidi infiammabili emettono vapori in quantit sufficiente figura 17 a formare una miscela che pu essere accesa In questo caso esiste un reale pericolo di incendio ed esplosione Nel classico bruciatore a coppa il gasolio viene preriscaldato finch non emette va pori in quantit sufficiente per accendersi 5 2 Aumento della superficie e effetto stoppino liquidi infiammabili ad es gli oli che in condizioni normali non costituiscono un pericolo di esplosione possono su alcuni materiali estendere la loro superficie in modo tale da emettere una quantit suffi ciente di vapori che possono essere facil mente accesi figura 18 materiali possono essere anche ininfiammabili Figura 18 effetto stoppino A olio in recipiente aperto scarsa quantit di vapori B olio su un materiale di supporto vapori in quantit sufficiente pericolo di incendio ed esplosione 17 18 Esperimento leganti come materiale di supporto Se i liquidi infiammabili con un punto di in fiammabilit superiore a 80 C vengono as sorbiti ad es per ovviare a una fuoriuscita o spargimento con leganti per olio diffi cilmente infiammabili o anche non infiam mabili essi possono accendersi in presenza di una fonte di innesco efficace provocando un incendio di vaste proporzioni Esperimento indumenti come materiale di supporto Se oli o grassi infiammab2. l aumento della pressione dovuto all ener gia rilasciata da una reazione chimica tra un combustibile e l ossigeno figura 1 Un esplosione di questo tipo accompa gnata da una fiamma e quindi rappresenta un caso particolare di combustione fuoco reazione chimica ad es metano 21 vol nell aria ad es piccola scintilla incendio Figura 1 esplosione chimica esplosione L esplosione pu essere definita nel seguente modo Un esplosione una reazione chimica di una sostanza infiammabile che avviene ad elevata velocit e che rilascia una notevole quantit di energia 1 3 BLEVE Un tipo di esplosione molto pericoloso il cosiddetto BLEVE Boiling Liquid Expan ding Vapour Explosion Questo pericolo deve essere preso in dovuta considera zione dal punto di vista della sicurezza nello stoccaggio di gas liquefatti infiamma bili in recipienti a pressione che si trovano nei centri abitati e nelle zone industriali Il prossimo esperimento illustrer quanto detto Esperimento scoppio ed esplosione di un recipiente In un recipiente contenente gas liquefatto GPL propano butano una parte del gas si presenta in forma liquefatta e un altra in forma gassosa cfr le due fasi dei GPL fi gura 2 Se il recipiente esposto ad una fonte di calore ad es un fuoco nelle imme diate vicinanze la pressione al suo interno sale con l aumentare della temperatura Cresce anche la den
3. la quantit di vapori rilasciata e quindi tanto pi estesa la zona esplo siva che si viene a creare Esperimento spegnere un incendio su una bombola di gas Per i gas infiammabili esiste il pericolo di riaccensione Ci significa che dopo aver spento un incendio provocato da una bombola di gas se persistono fuoriuscite di gas questo pu riaccendersi grazie ad una fonte di innesco pi lontana e le fiamme possono estendersi fino al punto di fuoriuscita Un incendio su una bom bola di gas viene spento soltanto se ci necessario per evitare l estensione dell in cendio e se possibile sigillare la per dita Chiudendo la bombola si interrompe l afflusso di gas e le fiamme si arrestano Se questo non possibile per evitare che l incendio provochi ulteriori danni bene portare le bombole all esterno con molta cautela Esperimento implosione di un recipiente Vi illustriamo un esempio pratico In occa sione di alcuni lavori di rinnovamento in una cisterna di 10 000 m un operazione errata ha fatto s che del residuo oleoso morchia prendesse fuoco revisori hanno soffocato l incendio chiudendo le aperture di ingresso sottraendo l aria comburente neces saria Tuttavia non si sono accorti che l aria nella cisterna si era gi dilatata per il calore sviluppato dall incendio Dopo aver chiuso le aperture ed estinto le fiamme l aria raffreddandosi ha subito una contra zione Dato che
4. Anche un lieve aumento della temperatura pu provocare lo scoppio di recipienti riempiti completamente Esperimento liquefare i gas Se in un fusto viene compresso con un pistone del butano allo stato gassoso ad una determinata pressione il gas si liquefa occupando un volume decisamente pi piccolo Allentando la pressione il gas passa dallo stato liquido a quello gassoso 3 Miscele combustibile aria spegnimento di un incendio Esperimento spegnere un incendio mediante soffocamento E possibile spegnere un incendio sottra endo al combustibile l aria comburente Questo metodo viene applicato coprendo le fiamme ad es m con coperte se i vestiti si Incendiano possibile soffocare le fiamme coprendole e rotolandosi contemporaneamente per terra m mediante coperture meccaniche ad es con un coperchio se l incendio provo cato da una padella per friggere m con agenti estinguenti come schiume o polveri Il rapporto tra combustibile e aria pu essere spiegato con un motore a combu stione interna La benzina viene vaporizzata nel carbura tore poi viene mescolata con una deter minata quantit di ossigeno dell aria e immessa nel cilindro dove una candela fornisce l energia necessaria per l accen sione della miscela e quindi l esplosione Accanto ai gas di scarico composti per lo pi di anidride carbonica CO2 del temibile monossido di carbonio CO di particelle di carbonio fuligg
5. intesa come tale necessario adottare sempre misure di in base alle nostre condizioni climatiche un protezione contro il pericolo di esplosioni liquido facilmente infiammabile pu liberare una quantit di vapori tale da incendiarsi in presenza di un innesco adeguato C 100 75 gasolio 6 fp Ke O O pa O O lo 35 essenza di trementina O fp Ke O KS he eb Q Figura 16 punto di infiammabilit di vari liquidi 6 16 5 Liquidi infiammabili ad alto punto di infiammabilit Il limite di 80 C non basta di per s a valutare la pericolosit dei liquidi infiammabili Anche se i liquidi presentano un punto di infiammabilit superiore a 30 C a seconda delle situazioni necessario adottare misure di protezione adeguate per scongiurare il pericolo di un esplosione Per poter valutare il pericolo di incendio e di esplosione opportuno prendere in considerazione i seguenti aspetti 5 1 Liquido riscaldato oltre il punto di infiammabilit indispensabile prevedere se un liquido infiammabile pu essere riscaldato oltre il suo punto di infiammabilit figura 17 Figura 17 significato del punto di infiammabilit 1 A punto di infiammabilit oltre la temperatura di esercizio scarsa quantit di vapori nessun pericolo di esplosione B punto di infiammabilit al di sotto della tempe ratura di esercizio vapori in quantit sufficiente pericolo di esplosione
6. spegnere con acqua un incendio di benzina In caso di liquidi infiammabili non solubili in acqua ad es benzina toluene diluente nitro l acqua non pu essere utilizzata come agente estinguente in quanto a causa della loro densit essi galleggiano sull ac qua figura 6 Aggiungendo acqua non si fa altro che estendere la superficie dell in cendio anzich spegnerlo Liquidi infiammabili solitamente sono difficilmente solubili in acqua pi leggeri dell acqua liquido infiammabile D densit Figura 6 liquido infiammabile difficilmente solubile in acqua Il personale che manipola o immagazzina sostanze infiammabili deve disporre dei necessari mezzi estinguenti e refrigeranti Esperimento spegnere con acqua un incendio provocato da olio Se si tenta di spegnere con acqua un in cendio provocato da olio si rischia di peggiorare la situazione In questo caso sarebbe opportuno coprire il focolaio di incendio Esperimento spegnere un incendio interrompendo l afflusso della sostanza combustibile Si pu evitare la formazione di una miscela esplosiva vapori di benzina aria e quindi un probabile incendio interrompendo l afflusso della sostanza combustibile In caso di liquidi infiammabili questo possibile arre stando l impianto di erogazione Questo tipo di intervento utile nelle ope razioni di travaso di solventi Quanto pi grande la portata della pompa tanto maggiore
7. Per ordinazioni rivolgersi a ESCIS c o Suva Settore chimica Casella postale CH 6002 Lucerna 35 Codice 44071 i
8. concentrazione di saturazione sione di vapore pressione di vapore limite superiore di esplosione limite inferiore A di di esplosione l l i D tempera tura I punto di infiammabilit C punto inferiore di esplosione Figura 14 limiti di esplosivit e punto di infiamma bilit Le temperature che sulla curva della pres sione di vapore corrispondono ai limiti superiore e inferiore di esplosione vengono definite come punto di esplosione inferiore e superiore ll punto di esplosione inferiore e il punto di infiammabilit caratterizzano entrambi il limite inferiore di esplosivit Il punto inferiore di esplosione di un liquido infiammabile non coincide esattamente con il rispettivo punto di infiammabilit poich questi due valori vengono deter minati con metodi di misurazione diversi Figura 15 concentrazione di vapori g m di alcuni liquidi infiammabili comuni con saturazione nell aria e temperatura di 20 C 4 4 Punto di infiammabilit Esperimento riscaldare un liquido infiammabile Supponiamo di riscaldare un liquido infiam mabile ad es il gasolio A una determinata temperatura e in presenza di una fonte di innesco efficace i vapori al di sopra del li quido infiammabile prendono fuoco Questa temperatura viene definita punto di infiam mabilit e nei piani di protezione contro le esplosioni rappresenta un dato importante ai fini della sicurezza Al di sotto del punto di infiammab
9. di rottura o valvole a clapet adeguata mente dimensionati Esperimento diaframma di rottura In un recipiente di acciaio con un aper tura chiusa da un foglio di alluminio viene accesa una miscela esplosiva di vapori di alcool e aria La sovrappressione generata dall esplosione viene sfogata grazie alla rottura del foglio 33 12 3 Misure organizzative Le misure organizzative possono non solo ridurre il rischio di incendi ed esplosioni ma anche limitare le eventuali ripercus sioni sull uomo sui beni materiali e sull am biente Stabilire le misure organizzative nel sistema di gestione della sicurezza 34 istruzioni d uso manutenzione pulizia misurazione istruzione Figura 35 esempi di misure organizzative Le misure organizzative rafforzano e completano l efficacia delle misure di prevenzione e costruzione contro le esplosioni 13 Bibliografia 1 Ott R J Scheller F et al Esplosioni di gas N 2032 AISS Associazione Internazionale della Sicurezza Sociale Sezione Chimica Heidelberg 1999 2 Glor M Ott R J et al Elettricit statica pericoli di innesco e misure di protezione N 2017 AISS Asso ciazione Internazionale della Sicurezza Sociale Sezione Chimica Heidelberg 1995 3 Ott R J Radandt S et al Esplosioni di polveri N 2044 AISS Associa zione Internazionale della Sicurezza Sociale Sezione Chimica Heidelb
10. distinzione tra misure di tipo preventivo e misure di tipo costruttivo 12 1 Misure di tipo preventivo e Sostituire i liquidi facilmente infiamma bili i gas e le polveri combustibili con sostanze che non formano miscele esplosive e Utilizzare sistemi chiusi ossia sistemi volti ad impedire che un atmosfera potenzialmente esplosiva possa svilup parsi all esterno e Aerare i locali e gli ambienti di lavoro allo scopo di evitare o per lo meno limi tare la concentrazione e la formazione di atmosfere esplosive L eventuale fuoriu scita di gas e vapori di liquidi facilmente infiammabili deve essere sufficientemente diluita Esperimento aspirazione di gas e vapori Se in presenza di liquidi facilmente infiam mabili o di gas pi pesanti dell aria la bocca di aspirazione non sistemata direttamente nel punto pi basso la ventilazione del tutto inutile in quanto si aspirer soltanto aria e non vapori In caso di vapori e gas pi pesanti dell aria le aperture per l evacuazione ventilazione naturale e per l aspirazione devono essere il pi vicino possibile al pavimento In caso di gas pi leggeri dell aria le stesse vanno posizionate sul soffitto figura 30 Per valutare correttamente l effettiva capacit di ventilazione si deve prendere come base di calcolo solo la met o un quarto della potenza nominale del ventilatore Figura 30 corretta ubicazione delle bocchette di scarico A va
11. eseguiti sui recipienti Il tentativo di scoperchiarli mediante ossita glio o troncatura oppure l introduzione di una fiamma libera all interno del recipiente per illuminarlo tutte queste situazioni pos sono dar luogo ad esplosioni Molti incidenti gravi avvengono in questo modo eviden ziando quanto questi pericoli spesso non siano sufficientemente riconosciuti L esperienza mostra che non sempre facile applicare misure di protezione adeguate ed quindi raccomandabile non eseguire affatto questo tipo di lavori o eseguirli solo su recipienti nuovi di fabbrica Esperimento lavori di saldatura eseguiti su recipienti svuotati e lavati Vi illustriamo un esempio pratico Un fabbro riceve l incarico di tagliare nel senso della lunghezza un vecchio fusto di metallo vuoto Precedentemente il fusto serviva per contenere benzina ma era stato lasciato per diversi mesi in un deposito Per prima cosa il fabbro inserisce nel fusto il tubo dell acqua lo riempie lasciando scorrere l acqua per alcuni minuti fino a farla traboc care Poi chiude il rubinetto e fa fuoriuscire l acqua dal bocchettone di riempimento Quando inizia il lavoro di saldatura il fusto esplode e ferisce il fabbro nonostante egli avesse adottato misure precauzionali Poich la benzina non solubile in acqua impossibile bonificare il fusto liberarlo dai vapori di benzina usando dell acqua UN RECIPIENTE VUOTO NON FE SEMPRE VUOTO P
12. il pericolo di incendio ed esplosione nell esercizio normale Anche nell esercizio particolare bisogna tener conto dei pericoli e quindi adottare le dovute misure di protezione 21 22 8 Sostanze infiammabili a contatto con altre sostanze 8 1 Sostanze incompatibili liquidi infiammabili facilmente infiammabili ma anche le soluzioni acquose se vengono a contatto con determinate sostanze pos sono dare luogo a reazioni chimiche perico lose figura 22 in questo caso si parla di sostanze incompatibili Figura 22 sostanze incompatibili Esperimento reazione di un liquido facilmente infiammabile a contatto con un ossidante Prendiamo il caso di un liquido facilmente infiammabile ad es l isopropanolo e mettiamolo a contatto con un ossidante come l acido cromico quasi immediata mente si sviluppa un incendio Esperimento fuochi di metalli A contatto con l acqua alcuni metalli alca lini ad es il sodio e il potassio liberano idrogeno dando luogo ad un autocombu stione anche in assenza di una fonte di innesco esterna Uno stoccaggio corretto deve peraltro escludere qualsiasi contatto tra i liquidi infiammabili e sostanze come i perossidi l acido cromico l acido nitrico o gli alogeni 8 2 Miscele di liquidi facilmente infiammabili Ogni anno miscele di liquidi infiammabili con liquidi facilmente infiammabili sono causa di gravi infortuni Se il gasolio con punto di infiam
13. le polveri sospese in aria sono fini maggiore la loro pericolosit polveri nube di polveri atmosfera esplosiva aria esplosione di polveri sostanze solide infiammabili raon fonte di innesco efficace Figura 20 fattori che determinano l esplosione di polveri 3 Se in azienda sono presenti polveri infiammabili esiste un pericolo di esplosione 19 20 Esperimento granulometria delle sostanze solide infiammabili La lana di acciaio pu incendiarsi L esplosi vit di una sostanza ossidabile dipende es senzialmente dalla sua forma o per essere pi precisi dalla sua granulometria Molte sostanze apparentemente non infiammabili o difficilmente infiammabili possono provo care un incendio o un esplosione in virt della loro ripartizione granulometrica Esperimento accensione e combustione di polveri Se proviamo ad accendere delle polveri depositate determinate sostanze solide reagiscono con un piccolo incendio localiz zato oppure ardono senza fiamma altre si decompongono sprigionando un bagliore luminescente o un rapido fuoco Esperimento sospensione nell aria di polveri depositate L accensione di polveri stratificate d luogo ad un incendio Le polveri disperse nell aria sotto forma di una nube possono essere accese e causare un esplosione figura 21 Esperimento incendio provocato da gas di distillazione secca Le polveri infiammab
14. ERICOLO DI ESPLOSIONE Mai eseguire lavori di saldatura o di taglio al cannello su fusti usati 25 10 Fonti di innesco Tra le numerose fonti di innesco alcune sono di importanza rilevante negli ambienti di lavoro figura 25 Una fonte di innesco si definisce efficace solo se in grado di trasmettere all atmosfera potenzialmente esplosiva un energia tale da provocare una propagazione spontanea della combustione scariche elettrostatiche scintille generate elettricamente fuoco fiamme brace XS scintille generate f meccanicamente rr superfici calde Figura 25 possibili fonti di innesco 6 L esperienza insegna che spesso i provvedimenti tesi ad evitare fonti di innesco efficaci di per s non sono sufficientemente affidabili per garantire la sicurezza dei lavoratori per questo motivo sono spesso necessarie misure di protezione complementari 26 10 1 Fiamme libere Le fiamme libere e le braci generate soprattutto da bruciatori o da lavori di saldatura e di taglio possono essere considerate le fonti di accensione pi 4 Da efficaci 3 L autorizzazione per i lavori di saldatura una misura organizzativa da applicare scrupolosamente in ogni azienda allo scopo di prevenire il pericolo di esplosioni 10 2 Superfici calde Esperimento accensione causata da una superficie calda Non necessario che u
15. Micol mi ui I i E E ELES i N a i 4 2 i pr BITTO Je E ArH il f a k F P ic RI Lidi Eem L em tri it T m a A P EI t cibi gt CH Pra ti i j a Mesi I L gibi z l J i wi I L 4 P N Tear PSN ii all ff ia ie a 2 a ig Li Ri 10n1 Esplos l le misure d Pericol protezione Una lezione sperimentale suvaPro sicurezza sul lavoro Questa pubblicazione dal titolo Esplosioni Pericoli e misure di protezione descrive la lezione sperimentale curata dalla Suva Iniziata con un paio di esperimenti successivamente ampliati da Felix Scheller del Settore chimica questa lezione conta oggi un elevato di numero di esperienze pratiche E proprio per questo suo carattere si rivelata un ottima introduzione al tema della protezione contro le esplosioni La protezione contro le esplosioni implica l adozione di misure ad hoc volte ad evitare il rischio di esplosioni o a limitarne gli effetti L obiettivo proteggere la salute e la vita delle persone e fare in modo che i danni per gli impianti e gli edifici siano ridotti al minimo Per poter adottare le misure pi idonee occorre conoscere almeno sommariamente le caratteristiche fisiche delle sostanze e dei processi chimici e fisici che possono provo care un esplosione L obiettivo degli esperimenti descritti in questo documento spiegare con parole semplici e chiare le conoscenze acquisite n
16. a la concen trazione di vapori per cui nella parte bassa del contenitore all inizio elevata mentre nella parte alta bassa Tuttavia tanto maggiore la pressione di vapore tanto pi rapida sar una distribuzione omogenea nel sistema chiuso Esperimento determinazione dell intervallo di esplosivit In un recipiente aperto la concentrazione di vapori molto elevata appena al di sopra del pelo libero del liquido Nel caso della benzina la concentrazione talmente ele vata che non pu avvenire alcuna esplosio ne in caso di innesco Il motivo che la mi scela troppo ricca Al contrario nella parte alta del recipiente sono presenti po chissime molecole di benzina ossia la con centrazione di vapori bassa e anche in questo caso la reazione non avviene In questo caso si dice che la miscela trop po povera figura 10 Tra queste due condizioni esiste un campo di concentra zione che permette alla miscela vapori aria di incendiarsi Questo intervallo contrad distinto da due valori limite ossia da un limite inferiore e da un limite superiore di esplosione o infiammabilit e viene definito intervallo di esplosivit o campo di infiammabilit limite inferiore di esplosione I LI 4 ll esplosiVita limite superiore di esplosione Figura 10 intervallo di esplosivit Esperimento limite superiore di esplosione in un si
17. anto avvicinandosi allo strato di aria ossia raggiungendo il limite superiore di esplosione ha luogo una reazione in questo caso un incendio in quanto il sistema non confinato figura 11 Esperimento aumento del volume in caso di evaporazione Se una determinata quantit di liquido infiammabile oppure di un gas liquefatto in pressione evapora i vapori rilasciati dalla sostanza ossia la fase gassosa che ne risulta occupano un volume che 300 volte pi grande del volume iniziale ossia di quando la sostanza si trovava allo stato liquido figura 12 A DI AF g bo Figura 12 aumento di volume in seguito all evapo razione del propano 4 Esperimento l importanza del confinamento Pi un sistema chiuso ben confinato pi devastanti saranno gli effetti dell esplo sione figura 13 a meno che i recipienti o le apparecchiature non siano cos resistenti da sopportare il picco di sovrappressione generata dall esplosione pressione mas sima d esplosione Figura 13 l importanza del confinamento A sistema aperto incendio B sistema chiuso esplosione Sulla curva della pressione di vapore ad ogni temperatura corrisponde una deter minata pressione alla quale il liquido e il vapore si trovano in equilibrio A questa pressione corrisponde una determinata concentrazione dei vapori denominata Concentrazione di saturazione figura 14 curva della pres
18. bilit possono essere accesi in presenza di una fonte di innesco Figura 19 significato del punto di infiammabilit in caso di nebulizzazione 1 A punto di infiammabilit oltre la temperatura di lavoro scarsa quantit di vapori nessun pericolo di esplosione C punto di infiammabilit oltre la temperatura di lavoro ma nebulizzazione aerosol nebbia pericolo di esplosione Esperimento nebbia di olio in seguito a spruzzatura Il principio della nebulizzazione sta alla base dei moderni bruciatori di gasolio nei quali il gasolio combustibile con alto punto di in fiammabilit viene nebulizzato mediante un ugello nella camera di combustione dove viene acceso da una scintilla Attenzione i liquidi infiammabili sotto forma di nebbia possono provocare un incendio o un esplosione anche al di sotto del loro punto di infiammabilit 6 Polveri infiammabili Esperimento esplosioni di polveri in un silo Le polveri infiammabili in sospensione nell aria ad es polveri di legno carbone cereali materie plastiche ma anche polveri metalliche di bassa granulometria possono formare con l aria una miscela esplosiva e quindi provocare un esplosione se sono in presenza di un forte innesco figura 20 In questo modo hanno origine le temute esplosioni di polveri Uno dei fattori che maggiormente incide sull esplosivit delle polveri il loro grado di finezza granulome tria ossia pi
19. che favoriscono la dispersione delle cariche Per saperne di pi sul fenomeno dell elet tricit statica potete consultare le seguenti pubblicazioni e opuscolo AISS Elettricit statica Pericoli d innesco e misure di protezione n 2017 it e ESCIS Heft Nr 2 Statische Elektrizit t Regeln f r die betriebliche Sicherheit disponibile in tedesco e inglese e Interaktives Lernprogramm der ESCIS Statische Elektrizit t disponibile in tedesco e inglese 2i 10 4 Apparecchiature elettriche A volte gli incendi o le esplosioni sono causati da impianti e apparecchi elettrici Di solito l accensione provocata da scintille elettriche o da scintille provenienti da motori a collettore Esperimento accensione provocata da una lampada portatile sprovvista di protezione antideflagrante Vi illustriamo un esempio pratico Un gruppo di specialisti deve effettuare dei lavori di adeguamento in una cisterna di gasolio Devono applicare all interno della cisterna un rivestimento in poliestere Per pulire le attrezzature utilizzate per il rive stimento portano con s nella cisterna un secchio di acetone Alla parete della cisterna viene applicata una lampada porta tile non antideflagrante per mezzo di un magnete L acetone facilmente infiamma bile sprigiona dei vapori che poi si accu mulano nella parta bassa della cisterna e non vengono aspirati Durante i lavori un operaio manutentore strappa il filo del
20. con un arresto di fiamma figura 33 o con una retina tipo filtro di Davy le fiamme nella tubazione vengono raffreddate fino alla loro completa estinzione Figura 33 dispositivo di arresto di fiamma contro le esplosioni 1 e sistemi di costruzione resistenti alle esplosioni per recipienti e impianti comprese le relative tubazioni in grado di sopportare la pressione generata dall esplosione senza spaccarsi Esperimento sistemi di costruzione resistenti alle esplosioni Se in un recipiente chiuso la pressione iniziale coincide con la pressione atmosfe rica il picco di sovrappressione da esplo sione sar inferiore a 10 bar dopo l accen sione di una miscela di vapori di alcool e aria Un recipiente di acciaio pu essere co struito per sopportare tale pressione figura 34 A Attenzione lo sfogo dell esplosione deve avvenire sempre in direzione non pericolo sa non nei locali di lavoro Figura 34 esempi di misure di tipo costruttivo contro il pericolo di esplosione 1 A sistema di costruzione resistente alle esplosioni B sfogo dell esplosione C soffocamento dell esplosione e sfogo dell esplosione grazie ad un punto di rottura figura 34B destinato ad aprirsi al raggiungimento di una deter minata pressione la quale deve essere nettamente al di sotto della pressione a cui il recipiente in grado di resistere Si ricorre a dispositivi quali diaframmi
21. el campo delle esplosioni e trasmetterle a tutti i responsabili operanti nelle aziende agli specialisti in materia di sicu rezza ai datori di lavoro e ai lavo ratori Suva Sicurezza sul lavoro Casella postale 6002 Lucerna Telefono 041 419 51 11 Fax 041 419 59 17 per ordinazioni Internet www suva ch Esplosioni Pericoli e misure di protezione Una lezione sperimentale Autori Felix Scheller Roland J Ott Jakob Utzinger Suva Settore chimica Lucerna Riproduzione autorizzata con citazione della fonte 1 edizione ottobre 2002 1000 copie Codice 44071 i Sommario 10 11 12 13 Tipi di esplosione aaaea il SSPICSIONGANSICO a uspirni kanae Ee A ta ESPIOSIPNEGANIMICO sisese ires irten iem heini Wo DEE visi dritti Pressione di vapore Miscele combustibile aria spegnimento di un incendio Atmosfera esplosiva di gas e vapori 4 1 Atmosfera esplosiva nelle condutture 4 2 Sistemi aperti e chiusi LL 4 3 Limiti di esplosione LL 4 4 PUR diinfiammabilla preve i Liquidi infiammabili ad alto punto di infiammabilit 5 1 Liquido riscaldato oltre il punto di infiammabilit 5 2 Aumento della superficie e l effetto stoppino 5 3 Liquidi infiammabili nebulizzati LL Polveri infiammabili Li Un riassunto sulle sostanze infiammabili pericolose Sostanze infiammabili a contatto con altre sostanze 8 1 So
22. eno che varia dal 25 al 30 In atmosfera di ossigeno puro l acciaio incandescente brucia come il legno Se l atmosfera arricchita con ossi geno puro basta una scintilla per appiccare il fuoco agli indumenti vietato migliorare l aria arricchendola di ossigeno Esperimento accendere una miccia nell acqua Gli esplosivi e tutte le sostanze a rischio di esplosione come gli esplosivi per uso civile tra cui il TNT o la nitroglicerina le munizioni o i materiali pirotecnici possono reagire mediante un accensione iniziale energia di attivazione anche in assenza di ossigeno nell aria Non hanno bisogno di ossigeno nell aria in quanto l ossigeno di per s legato chimicamente nel pro dotto Questo avviene ad esempio con una miccia immersa nell acqua La miccia si accende e brucia anche in completa assenza di ossigeno atmosferico 10 4 Atmosfera esplosiva di gas e vapori vapori nebbia atmosfera esplosiva fonte di innesco efficace esplosione Figura 7 condizioni per il verificarsi di un esplosione 1 L eliminazione sicura di una di queste condizioni pu impedire l esplosione 4 1 Atmosfera esplosiva nelle con dutture Per atmosfera esplosiva si intende una miscela di aria con sostanze infiammabili allo stato di gas vapori nebbie o polveri in cui dopo l ignizione la combustione si propaga all insieme della miscela incombusta Esperimento accen
23. erg 2002 4 Fischer K H Ott R J Scheller F et al Sicurezza degli impianti a gas di petrolio liquefatti N 2004 AISS Associazione Internazionale della Sicurezza Sociale Sezione Chimica Heidelberg 1992 5 Beck H Ott R J Zockoll C et al Staubexplosionsschutz an Maschinen und Apparaten Grundlagen N 2033 AISS Associazione Inter nazionale della Sicurezza Sociale Sezione protezione delle macchine Mannheim 1998 esiste solo in tedesco e inglese Per ordinazioni rivolgersi a BG Chemie IVSS Sektion Chemie Sekretariat Kurf rsten Anlage 62 D 69115 Heidelberg BG Nahrungsmittel und Gastst tten VSS Sektion Maschinen und Systemsicherheit Sekretariat Dynamostrasse 7 11 D 68165 Mannheim Suva Servizio Centrale Clienti Casella postale CH 6002 Lucerna 6 Suva Sicurezza nell uso di solventi Suva Settore chimica Lucerna 5 edizione 2001 Codice SBA 155 1 7 Suva Attenzione nei recipienti vuoti attende in agguato la morte Suva Settore chimica Lucerna 16 edizione 1997 Codice 44047 Per ordinazioni rivolgersi a Suva Servizio Centrale Clienti Casella postale CH 6002 Lucerna 8 ESCIS Expertenkommission fur Sicherheit in der chemischen Industrie der Schweiz Statische Elektrizit t Regeln fur die betriebliche Sicherheit ESCIS Schriftenreihe Sicherheit Heft 2 Suva Bereich Chemie Luzern 1997 esiste solo in tedesco e inglese
24. ili entrano a con tatto con tessuti ad es di cotone si pu verificare un aumento della loro superficie e quindi il cosiddetto effetto stoppino con tutti rischi che esso comporta Nell esperienza pratica se gli stracci im pregnati di olio o gli indumenti sporchi di grasso entrano in contatto con una fonte di innesco efficace le conseguenze possono essere molto gravi lavoratori che indos sano indumenti sporchi di grasso o olio anche se il grasso sembra essersi seccato possono prendere fuoco e bruciare come una torcia Abiti da lavoro idonei sono ad es di cotone Gli abiti da lavoro impregnati di grasso o olio devono essere cambiati il pi presto possibile Esperimento coibentazione di condutture Supponiamo che un fluido termovettore sia versato su un materiale isolante termico e ignifugo che riveste dei tubi caldi Esso pu dare luogo all effetto stoppino In una situazione del genere vengono prodotti vapori a sufficienza per essere incendiati 5 3 Liquidi infiammabili nebulizzati Se spruzzato finemente un liquido infiam mabile pu essere trasformato in nebbia In virt delle dimensioni molto piccole delle particelle pu formarsi un atmosfera esplo siva in presenza di un innesco di opportuna energia e ci anche se il liquido viene spruzzato ad una temperatura inferiore al punto di infiammabilit figura 19 Questo significa che in queste condizioni anche i liquidi con un alto punto di infiamma
25. ili riscaldate possono rilasciare vapori o gas di distillazione secca che miscelati con l aria possono essere accesi Strato di polvere gt Incendio Nube di polvere gt Esplosione Figura 21 differenza tra un incendio e un esplosione di polveri infiammabili 3 Gli accumuli di polveri infiammabili non devono essere eliminati con getti di aria compressa bens aspirati con un apposito aspirapolvere antideflagrante Questi pericoli possono manifestarsi combi nati o influenzarsi reciprocamente Le esplosioni di polveri avvengono rara mente Tuttavia quando si producono le loro conseguenze sono molto spesso devastanti I Un riassunto sulle sostanze infiammabili pericolose Bisogna adottare misure di protezione contro le esplosioni in presenza di e gas infiammabili e liquidi infiammabili con punto di infiam mabilit inferiore a 30 C e liquidi infiammabili con punto di infiam mabilit superiore a 30 C se riscaldati oltre il loro punto di infiammabilit e liquidi infiammabili nebulizzati e polveri infiammabili con granulometria inferiore a 0 5 mm dati concernenti i parametri caratteristici pi IMportanti sono riportati nella pubblica zione Suva Sicherheitstechnische Kenn gr ssen von Fl ssigkeiten und Gasen codice 1469 disponibile in tedesco e francese e nelle corrispondenti schede di sicurezza Questi dati vi consentiranno di valutare al meglio
26. ilit non avviene alcuna igni zione scarsa concentrazione di vapori quindi miscela troppo povera cfr figura 17 peratura pi bassa alla quale un liquido NE infiammabile emette vapori in quantit tale che miscelati con l aria possono incendiarsi in presenza di una fonte di innesco E detto punto di infiammabilit la tem Non il liquido ad accendersi ma i suoi vapori Nel caso del gasolio probabilmente l accensione non avvenuta in quanto non era presente una quantit sufficiente di vapori come descritto nell esperimento prove di accensione in recipienti aperti figura 15 1180 111 63 6 benzina alcool benzina gasolio per auto solvente 15 Conoscere il punto di infiammabilit di un Il punto di infiammabilit dei liquidi puri i liquido infiammabile molto utile dal punto dati relativi ai limiti di esplosione o alla den di vista della sicurezza in quanto permette sit relativa di una sostanza sono riportati di valutare il rischio di incendio e di esplo nella pubblicazione Sicherheitstechnische sione associato a tale liquido Kenngr ssen von Fl ssigkeiten und Gasen codice Suva 1469 disponibile in tedesco e francese In Svizzera un liquido con un punto di infiammabilit inferiore a 30 C classificato come facilmente infiammabile vedere figura 16 Negli ambienti in cui vengono manipolati l l o stoccati liquidi facilmente infiammabili A temperatura ambiente
27. ine e acqua viene libe rata energia destinata a muovere l auto Per una combustione ideale deve essere presente nel carburatore una determinata miscela di vapori di benzina e aria atmo sfera esplosiva Se la quantit di benzina troppo bassa o troppo elevata o vice versa se la quantit di ossigeno troppo bassa non pu avvenire alcuna esplosione In questi casi si dice che il motore ingol fato Per avere un incendio o un esplosione de vono essere soddisfatti contemporanea mente i seguenti requisiti presenza di aria ossigeno e di una sostanza infiammabile come elemento reattivo in una miscela esplosiva e di una fonte d innesco che ab bia sufficiente energia figura 5 aria atmosfera esplosiva combustibile fonte d innesco efficace Figura 5 requisiti fondamentali per il verificarsi di un esplosione Per poter prevenire il rischio di esplosioni bisogna sempre adottare misure volte ad evitare o ridurre la formazione di miscele esplosive Nel contempo occorre evitare le fonti di innesco efficaci Esperimento spegnere con acqua un incendio causato da sostanze alcoliche In caso di incendio i liquidi infiammabili solubili in acqua come l alcool etanolo possono essere diluiti con l aggiunta di acqua e quindi spenti Infatti la sostanza infiammabile presente nella miscela acqua solvente non riesce pi ad evaporare in misura sufficiente Esperimento
28. la lampada facendola cadere al suolo La sua rottura scatena immediatamente un incen dio e l operaio lascia cadere il secchio di acetone nella cisterna Nonostante le gravi ustioni riesce a uscire dalla cisterna Questo incidente mostra chiaramente che sufficiente l energia sprigionata dal fila mento di una lampadina per accendere una miscela esplosiva Negli ambienti a rischio esplosione devono essere utilizzate esclusivamente apparecchiature elettriche di tipo antideflagrante 28 10 5 Reazioni chimiche Esperimento accensione di filaccia impregnata di olio Anche le reazioni chimiche possono dare luogo a elevate temperature e quindi provo care l accensione di sostanze infiammabili Supponiamo che una sostanza infiamma bile si riscaldi in seguito ad un processo interno che sviluppa calore processo eso termico ad es la decomposizione chimica l ossidazione la fermentazione batterica Se il calore sprigionato da questo processo non viene disperso in tempi brevi condi zioni adiabatiche si pu arrivare all auto combustione Questo pericolo aumenta se la sostanza in questione ha un punto di accensione molto basso se la superficie del materiale estesa culmi trucioli fili grani polveri se la dispersione del calore verso l esterno incontra resistenze scarsa conducibilit termica materiale compattato elevata temperatura ambiente in presenza di ossigeno e umidit per attivit di funghi e batte
29. mabilit di 75 C ca contaminato con benzina il punto di in fiammabilit si abbassa al di sotto della temperatura ambiente con una percentuale volumetrica di benzina di appena il 3 figura 23 Questo fenomeno si riscontra ad esempio in cisterne serbatoi di olio usato e impianti di sgrassaggio metalli Di solito la causa principale di questi incidenti la negligenza 100 ri punto di 90 infiammabilit percentuale di benzina presente nel gasolio Vol Figura 23 relazione tra il punto di infiammabilit e la percentuale di benzina presente nel gasolio 6 Esperimento miscela di gasolio e benzina Vi illustriamo un esempio reale L autista di un autocisterna deve trasportare prima benzina e poi gasolio Tra i due trasporti svuota in modo incompleto la cisterna e le tubature del veicolo Quando l autista forni sce il gasolio al secondo cliente il gasolio si mescola con i residui di benzina A questo punto nella cisterna del cliente si forma un atmosfera esplosiva al di sopra del pelo libero del liquido Alcune settimane pi tardi quando un revisore si reca ad eseguire dei lavori di adattamento nella cisterna di gasolio avviene una forte esplosione Il revisore infatti non avendo previsto la presenza di vapori di benzina non prende particolari precauzioni e le scintille generate dai lavori innescano un esplosione che prov
30. na superficie sia incandescente anche le superfici calde con temperature di 500 C possono liberare energia sufficiente ad innescare una miscela esplosiva di combustibile aria anche nel caso di oli con un elevato punto di infiam mabilit La temperatura della superficie non deve mai superare la temperatura di accensione del combustibile 10 3 Elettricit statica Anche le scariche di origine elettrostatica possono essere causa di incendi ed esplo sioni L elettricit statica pu risultare da numerosi processi di separazione Tuttavia il pericolo di innesco esiste solo se la carica talmente alta da provocare una scarica Nella pratica le scintille di origine elettro statica sono fonti di innesco soprattutto in due casi e travaso trasporto mescolamento nebulizzazione di liquidi non polari ad es idrocarburi etere con una resi stenza specifica o resistivit superiore a 10 8Ohm m figura 26 Figura 26 scarica in un fusto metallico 2 A processo di separazione e carica B scintille di origine elettrostatica Utilizzare esclusivamente tubature e recipienti che siano elettricamente conduttori e provvisti di messa a terra e strofinio di suole isolanti su superfici figura 27 ad es tappeti o pavimenti rivestiti in materiale sintetico tappeto Figura 27 separazione delle cariche dovuta al passaggio su un pavimento 8 Mettere a terra le persone con scarpe e pavimenti
31. non poteva pi affluire aria dall esterno si venuta a creare una depressione che ha provocato la distru zione della cisterna alta 20 m Il semplice fatto che per innescare un incendio o un esplosione debba essere presente una determinata miscela di combustibile e aria pu essere sfruttato ai fini della protezione contro le esplosioni Esperimento ridurre il tenore di ossigeno inertizzare possibile intervenire su una miscela esplosiva o su un incendio aggiungendo un gas inerte come l azoto o l anidride carbonica oppure polveri inerti come il fosfato di ammonio In questo modo la percentuale di ossigeno nell aria si riduce sino ad inertizzare l ambiente Se la per centuale volumetrica di ossigeno scende dal 21 all 8 nella miscela combustibile aria la reazione chimica di combustione di solito non pi possibile Esperimento aumentare il tenore di ossigeno combustione in atmosfera arricchita con ossigeno puro Se si aumenta il tenore di ossigeno con l aggiunta di ossigeno puro aumenta anche la velocit di combustione Se l ossigeno presente con una percentuale volumetrica del 24 la velocit di combu stione raddoppia se la percentuale del 40 la combustione circa 10 volte pi rapida materiali ardenti si infiammano con una percentuale volumetrica di ossigeno nell aria pari al 28 i materiali tessili gli oli e i grassi bruciano vivacemente con una concentrazione di ossig
32. nzina o di alcool in un sistema aperto L accensione d origine ad un incendio Pur trattandosi di sostanze combustibili l essenza di trementina o il gasolio invece non possono essere accesi cfr paragrafo 4 4 Esperimento prove di accensione in fusti chiusi In condizioni normali l accensione di alcool in un sistema chiuso provoca un esplo sione Se la prova viene effettuata con molta benzina nonostante la presenza di una fonte di innesco efficace non si verifica alcuna esplosione Questo fenomeno dovuto al fatto che in un recipiente chiuso e a temperatura ambiente la concentrazione di vapori di benzina nell aria miscela esplosiva trop po elevata per effetto della pressione di vapore e questo fa in modo che non si possa accendere la miscela esplosiva figura 9 C Figura 9 diverse concentrazioni di vapori di benzina e aria A bassa concentrazione di vapori nessuna esplosione Questo dimostra il fatto che una miscela B atmosfera esplosiva esplosione 3 uu ia losi C elevata concentrazione di vapori nessuna esplosione vapori aria potenzialmente esplosiva solo in determinate proporzioni si parla del cosiddetto intervallo di esplosivit 0 campo di infiammabilit 4 3 Limiti di esplosione Esperimento gradiente di concen trazione dei vapori di un liquido in un recipiente Una sostanza liquida sul fondo di un reci piente evapora molto lentamente Con il passare del tempo aument
33. oca lo scoppio della cisterna lungo la linea di rot tura Le fiamme avvolgono l uomo ustio nandolo gravemente Dopo 10 giorni l uomo muore per un blocco renale Gli incidenti provocati dalla miscelazione di liquidi infiammabili con altri facilmente infiammabili purtroppo non tendono a diminuire una maggiore consapevolezza dei rischi ambientali contribuisce a questo fenomeno in quanto induce a smaltire residui di solventi versandoli in fusti o cisterne per olio esausto 23 24 9 Esplosione di recipienti 2 ry d a a F Y spari i PA R k gt da n L i i all vuoti attende in agguato a r rte Figura 24 pericolo di esplosione nei recipienti 7 Recipienti come serbatoi fusti bidoni utilizzati per conservare liquidi facilmente infiammabili come benzina nitrodiluente acetone alcool o toluolo devono essere considerati recipienti molto pericolosi Esperimento esplosione in un recipiente apparentemente vuoto I recipienti che contengono liquidi facil mente infiammabili vengono solitamente svuotati in modo da non lasciare alcuna traccia di liquido al loro interno Tuttavia possono permanere nel recipiente vapori in quantit sufficiente ad innescare un esplosione in presenza di una fonte d innesco efficace figura 24 Bastano due cucchiai da cucina o un bicchierino di un liquido facilmente infiammabile per formare un atmosfera esplosiva in un fusto di 200 lavori di saldatura
34. ossono pene trare in fosse pozzi cisterne fognature locali interrati o simili figura 28 o se i lavo ratori devono manipolarli in ambienti con caratteristiche simili possibile evacuare i gas e i vapori presenti in ambienti interrati o ristretti solo mediante una ventilazione artificiale 29 Esperimento concentrazione di vapori di solventi in un vano scala Vi illustriamo un esempio pratico Due tappezzieri sono impegnati ad incollare su una scala un tappeto con una colla conte nente solventi La scala conduce alla can tina e al locale caldaie di una casa Il vano scala ventilato soltanto da due finestre aperte in cantina Al termine dei lavori si verifica una violenta esplosione Il tetto della casa viene scoperchiato e i soffitti danneg giati Si sviluppa un incendio e i due tap pezzieri fuggono all esterno dell abitazione correndo tra le fiamme Entrambi riportano gravi ustioni uno dei due muore il giorno stesso l altro alcuni giorni pi tardi A causa della scarsa ventilazione i vapori dei solventi sprigionatisi dalla colla si sono concentrati nella cantina per poi pene trare nel locale caldaie dove si sono accesi in presenza della fiamma libera del brucia tore 30 Figura 29 comportamento dei vapori di solventi Attenzione i vapori di tutti i liquidi infiammabili sono pi pesanti dell aria Per saperne di pi sui rischi e sulle misure da adottare in queste situa
35. pori e gas pi pesanti dell aria B gas pi leggeri dell aria Esperimento ventilazione e aspirazione nei locali Se la ventilazione insufficiente i vapori derivanti dal travaso di liquidi facilmente infiammabili si propagano al suolo in tutto il locale Se l aspirazione avviene diretta mente sopra il livello del pavimento sul lato opposto del locale i vapori vengono s aspirati ma permane il rischio nell intera stanza pi ragionevole ed economico aspirare i vapori in prossimit del punto in cui avvenuto il travaso o direttamente sul bordo del recipiente aspirazione alla fonte circoscrivendo notevolmente la zona di pericolo Esperimento caduta di pressione in una condotta Se il tubo flessibile collegato ad un ventila tore molto lungo e o presenta numerose curve la sua efficienza sar compromessa a causa di una caduta di pressione e inertizzare le apparecchiature e gli impianti dI 32 Esperimento inertizzazione Nonostante la presenza di un innesco di opportuna energia in un silo contenente una nube di polveri infiammabili non si veri fica alcuna esplosione Questo dovuto al fatto che il tenore di ossigeno stato ridotto con l immissione di azoto fino a trovarsi fuori dal campo di esplosivit al di sotto della concentrazione massima di ossigeno figura 31 Vol 02 Figura 31 inertizzazione con l aggiunta di azoto e monitoraggio della concen
36. ri Nella maggior parte dei casi questi incendi si sviluppano inaspettatamente e solo dopo un periodo abbastanza lungo di stoccaggio Miscele di sostanze chimiche che reagi scono tra di loro possono per innescare rapidamente un incendio Non lasciare in giro la filaccia e gli stracci impregnati di olio o grasso ma deporli in un recipiente metallico chiuso 11 Densit relativa Esperimento propagazione di gas e vapori Quando si utilizzano o si manipolano liquidi facilmente infiammabili o gas combustibili si possono formare miscele di vapori gas aria che poi si diffondono nell ambiente L atmo sfera esplosiva pu estendersi sino a rag giungere una possibile fonte di innesco anche lontana Non essendo un sistema confinato non si verifica alcuna esplosione ma una conflagrazione ossia un fronte di fuoco ad avanzamento veloce Esperimento svuotare recipienti da gas e vapori Il butano gassoso pu essere contenuto in un bicchiere Essendo il gas pi pesante dell aria pu essere travasato in un secon do bicchiere e acceso Se una miscela esplosiva si accumula a livello del suolo oppure si disperde verso l alto questo dipende dalla sua densit relativa Figura 28 comportamento di un gas liquefatto 1 Esperimento vapori in una canalizzazione Numerosi incidenti rivelano che bene prestare la massima attenzione quando si in presenza di vapori e gas pi pesanti dell aria soprattutto se essi p
37. sione di un at mosfera esplosiva in una conduttura aperta da entrambi i lati Se si accende un atmosfera esplosiva di gas aria in una condotta ad es canale di ventilazione tubo di mandata per trasporto pneumatico corridoio galleria fognature il fronte di fiamma avanza a bassa velocit nel tratto interessato fintantoch non in contra grossi ostacoli tratto breve aperture alle estremit Esperimento conduttura chiusa a un estremit Per effetto del calore sprigionato dalla combustione i prodotti di reazione occu pano uno spazio molto pi grande di quello dei prodotti di base Nella tubatura chiusa a un estremit dopo l accensione della miscela esplosiva i prodotti della combu stione non possono pi essere evacuati liberamente pertanto nella tubatura si veri fica un aumento di pressione con conse guente incremento della velocit di rea zione Se la conduttura fosse chiusa da entrambe le estremit sarebbe inevitabile un esplo sione con conseguente proiezione di fram menti in quanto la tubatura non potrebbe resistere alla sovrappressione generata dall esplosione Inoltre se l accensione si verifica dalla parte del lato chiuso i gas di combustione spingono in avanti grandi quantit di miscela incombusta la quale pu essere accesa dal fronte di fiamma all esterno del tubo sotto forma di jet fire getto incen diato di gas rilasciati in pressione o di fireball figura 8 Fig
38. sit di vapore mentre diminuisce la densit in fase liquida poich il liquido si espande con l aumentare della temperatura Se la temperatura continua a salire il gas raggiunge il punto in cui en trambe le densit hanno lo stesso valore temperatura critica Questo fenomeno fa s che il volume si dilati notevolmente e che venga superata di molto la pres sione di rottura del recipiente Lo scoppio di una cisterna pu proiettare frammenti anche a centinaia di metri Il gas rilasciato istantaneamente si incendia formando un enorme fireball o sfera di fuoco il cui irraggiamento termico pu causare ustioni molto gravi anche a per sone distanti dall incendio roleum Liquefied pi Figura 2 le due fasi dei GPL 4 GPL ad es butano Il pericolo di esplosione presente quando un azienda produce lavora o immagazzina gas liquidi o polveri infiam mabili suscettibili di rilasciare gas vapori nebbie o polveri che con l aria possono dare origine ad una miscela esplosiva figura 3 vapori polveri Figura 3 rilascio di gas vapori nebbie e polveri infiammabili 2 A Pressione di vapore Esperimento visualizzare la pressione di vapore Se un gas liquefatto propano butano viene riscaldato in un sistema chiuso la pressione di vapore aumenta Tale aumento non lineare ma esponenziale figura 4 Figura 4 curve relative alla pressione di vapore di propano e butano 4
39. stanze incompatibili 8 2 Miscele di liquidi facilmente infiammabili Esplosione di recipienti Fonti di INNESCO 10 1 Fiamme libere 10 2 Superi calde sposando i el Li 10 3 Elettricit statica oaoa aaa e 10 4 Apparecchiature elettriche 10 5 Reazioni chimiche LL Densit relativa Misure di protezione contro il pericolo di esplosioni 12 1 Misure di tipo preventivo 12 2 Misure di tipo costruttivo n a a aaaea a 12 3 Misure organizzative BIDIIOGFATNA is esiiina to ia bio reiterata sei 1 Tipi di esplosione Dal punto di vista della sicurezza sul lavoro si soliti distinguere tra due diversi tipi di esplo sione e l esplosione fisica e l esplosione chimica primi due esperimenti servono a chiarire in cosa si distinguono 1 1 Esplosione fisica Esperimento scoppio di un recipiente Se in un recipiente chiuso ad es una caldaia a vapore viene introdotta dell ener gia mediante riscaldamento la pressione aumenta Se la pressione nella caldaia aumenta in modo tale da superare la pres sione per la quale il recipiente stato costruito il recipiente scoppia con tutte le conseguenze che questo comporta ad es esplosione violenta di impianti apparec chiature parti di edifici Trattandosi di un processo fisico si parla di esplosione fisica 1 2 Esplosione chimica Esperimento esplosione di un recipiente Nel caso di un esplosione chimica
40. stema chiuso Supponiamo che venga attivato un innesco di tipo elettrico in un pallone riempito di metano sistema chiuso o confinato Non avviene alcuna accensione Aggiun gendo una quantit d aria pari a quella del metano non accade nulla in quanto la concentrazione gas aria al di sopra del limite superiore di esplosione Soltanto aggiungendo altra aria si verifica l esplo sione in quanto la concentrazione rientra nell intervallo di esplosivit Per esemplifi care questo esperimento ci serviremo del cilindro di un motore a benzina figura 11 LL LA MR LLC ZITTI CLI LIO 2 ALA ili diiiii TTT miscela troppo povera miscela esplosiva miscela troppo ricca miscela troppo sistema chiuso ricca sistema aperto Figura 11 limiti di esplosivit 1 limiti di esplosione dei liquidi e dei gas infiammabili pi comuni si aggirano pi o meno su valori simili e limite inferiore in generale pari a 1vol in aria ca 50 g m e limite superiore molto variabile nella pratica non rilevante 13 Esperimento limite superiore di esplosione in un sistema aperto Nella parte inferiore di un recipiente aperto presente gas metano nella parte centrale una miscela di gas aria e nella parte infe riore soltanto aria Nella parte superiore del recipiente viene accesa una miccia La miccia brucia in presenza del metano ma non lo accende Infatti la miscela troppo ricca Solt
41. trazione di ossigeno 3 e evitare fonti di innesco efficaci Questa misura deve essere sempre applicata eccetto in quei casi in cui si certi di evitare l atmosfera esplosiva Tuttavia nella pratica questa misura non di per s sufficiente a scongiurare ogni pericolo Evitare fonti di innesco efficaci di per s non basta come misura di protezione ma necessario effettuare anche un adeguata analisi dei rischi 12 2 Misure di tipo costruttivo e Soffocamento dell esplosione con un impianto di spegnimento per la rileva zione e il soffocamento di esplosioni recipiente contenente un agente estinguente rilevatore ka fronte di pressione fiamma estinguente iniezione dell agente Figura 32 impianto di spegnimento automatico 5 Esperimento soffocamento dell esplosione impianto di spegnimento automatico L impianto di soffocamento dell esplosione rileva tempestivamente l esplosione alla sua origine mediante una serie di rilevatori di fiamme o pressione L impianto soffoca l esplosione che si sta sviluppando immet tendo nell aria agenti estinguenti figure 32 e 34 C e Disaccoppiamento di apparecchi in caso di esplosione allo scopo di evitare ulteriori esplosioni in parti non protette dell impianto Esperimento dispositivo di arresto di fiamma Se avviene l accensione di una miscela gas aria in una tubazione dotata di un dispositivo che impedisce la propagazione delle fiamme ad es
42. ura 8 esplosione secondaria all esterno del recipiente 5 Esperimento conduttura cieca Se si accende un atmosfera esplosiva in una conduttura chiusa all estremit op posta si verifica dapprima una combu stione ma le fiamme si spengono in breve tempo Infatti in un condotto cieco l ani dride carbonica prodotta dalla combustione si miscela con l atmosfera esplosiva davanti al fronte delle fiamme autoinertizzazione Il fuoco si estingue per mancanza di ossi geno I tubi staccati ad es durante i lavori di manutenzione devono essere sempre sigillati alle estremit 11 Esperimento conduttura con 4 2 Sistemi aperti e chiusi restringimento della sezione Esperimento prove di accensione in Se si accende un atmosfera esplosiva di fusti aperti gas e aria in un tubo che presenta una qualsiasi resistenza al flusso a causa della sua lunghezza o di eventuali restringimenti si osserva un cambiamento a dir poco drammatico prodotti della combustione non possono essere evacuati liberamente e quindi spingono la miscela incombusta cos come il fronte di fiamma in avanti Questo provoca un aumento della velocit di efflusso all aumentare della velocit il regime passa da laminare a turbolento Questo fa aumentare la velocit di com bustione in modo esponenziale finch non viene raggiunta la cosiddetta velocit di detonazione A temperatura ambiente possibile accen dere i vapori di be
43. zioni potete consultare la pubblicazione Suva Misure di precauzione nella posa di rivestimenti per pareti e pavimenti codice n 11045 Gli ambienti nei quali vengono manipolati liquidi facilmente infiammabili o gas combustibili devono essere ventilati artificialmente Esperimento concentrazione di gas metano in un vano scala Vi illustriamo un esempio pratico Nella cantina di un condominio si trova l allaccia mento alla conduttura del gas A causa di una perdita nella tubazione il gas metano invade la cantina Essendo pi leggero dell aria il metano sale nel vano scala dell edificio Non stato possibile identifi care la fonte di accensione dato che la casa a pi piani crollata seppellendo 5 persone A differenza dei vapori sviluppati da sostanze liquide i gas possono essere pi leggeri dell aria Questo vale per l acetilene ammoniaca l acido cianidrico l anidride carbonica il metano gas naturale biogas l etilene il monossido di carbonio e l idrogeno Tutti gli altri gas infiammabili ad es il propano e le miscele che formano con l aria sono pi pesanti dell aria stessa 12 Misure di protezione contro il pericolo di esplosioni Dopo aver illustrato con esempi molto semplici i rischi pi frequenti di incendio ed esplo sione bene passare in rassegna le misure di protezione pi importanti valide per gli impianti le attrezzature e le situazioni di lavoro Faremo una
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