La prevenzione delle esplosioni da polvere nelle attività molitorie
ARPA Regione Piemonte 2015
Il Documento, in relazione al gravissimo evento incidentale occorso nel 2007 al Molino Cordero di Fossano, illustra la prevenzione delle atmosfere esplosive per la presenza di polveri e delle possibili sorgenti di innesco, in particolare nelle attività molitorie.
Il documento è strutturato in due parti: la prima, a carattere generale, fornisce la metodologia da seguire per effettuare la valutazione del rischio, illustrando le sorgenti di emissione, la classificazione delle aree con pericolo di esplosione, le principali sorgenti di innesco e le misure tecniche e gestionali per la prevenzione e la protezione contro le esplosioni.
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Pericolosità delle polveri
Qualsiasi materiale solido combustibile, finemente suddiviso e disperso in aria sotto forma di polvere, può provocare, se innescato, un’esplosione; questa caratteristica di potenziale esplodibilità è riscontrabile sia in sostanze classificate pericolose dalla normativa (polvere di alluminio e altri metalli, preparati farmaceutici, ecc.) sia in altre non pericolose (farina, granaglie, latte in polvere, zucchero, polvere di legno, ecc.).
A differenza dei gas e dei vapori, tale proprietà delle polveri non dipende solo dalle caratteristiche chimico-fisiche, ma anche da altre condizioni al contorno, ad esempio granulometria, umidità e grado della dispersione in aria.
In analogia al triangolo del fuoco, che rappresenta le condizioni di infiammabilità (e conseguentemente di esplosività) per i combustibili liquidi e gassosi, nel caso delle polveri ci si riferisce al cosiddetto "pentagono dell'esplosione" (figura 1), che rappresenta le cinque condizioni necessarie per creare le condizioni di esplosività alle polveri.
Fig. 1 - Il pentagono delle esplosioni da polveri
I principali parametri che caratterizzano le esplosioni da polveri sono:
− la minima energia di ignizione (MIE),
− la minima temperatura di accensione della nube (MIT) e dello strato (LIT),
− il limite inferiore di infiammabilità (LEL): la concentrazione del materiale combustibile, al di sopra della quale la miscela con l'aria può innescarsi,
− la massima pressione di esplosione (Pmax),
− l’incremento massimo e medio di pressione (dP/dT)max e (dP/dT)medio.
Tali proprietà non sono costanti per una determinata polvere, ma variano, ad esempio, in funzione della granulometria, che influenza la superficie di contatto complessivamente disponibile per l’ossidazione e il trasferimento di calore. In particolare, al diminuire della granulometria media di una polvere aumenta il pericolo di esplosione, in quanto aumenta la sua disperdibilità in aria, diminuisce l’energia minima di innesco e si abbassa la concentrazione corrispondente al limite inferiore di esplodibilità. Al decrescere del diametro delle particelle si assiste, inoltre, ad un
aumento della pressione massima di esplosione e della velocità di incremento della pressione e degli effetti dannosi conseguenti. Si riportano in tabella 1 le proprietà di alcune polveri organiche e metalliche.
L’effetto esplosivo delle polveri è determinato da un rapido rilascio di calore, accompagnato da un improvviso aumento della pressione conseguente alla repentina espansione dei gas caldi. Il fenomeno è di tipo deflagrante, con velocità del fronte di fiamma dell’ordine dei metri/secondo.
Tabella 1 – Proprietà di alcune polveri
Gli effetti provocati dall’esplosione di polveri variano principalmente in funzione della granulometria della sostanza coinvolta e della percentuale di ossigeno presente nella miscela, oltre che di altri parametri, come ad esempio le condizioni atmosferiche, la presenza di ostruzioni o confinamenti lungo il percorso di propagazione, la velocità di rilascio, la direzione in cui l’esplosione avviene e il peso specifico rispetto a quello dell’aria.
Tali effetti consistono spesso nella distruzione dei condotti di ventilazione e dei locali in cui l’esplosione si verifica. Un altro fenomeno specifico delle esplosioni di polveri è l’onda barica in propagazione, causata da una piccola esplosione primaria che può mettere in sospensione strati di polvere depositata nelle vicinanze che, dispersa in aria, è innescata dallo stesso fronte di fiamma generando un’esplosione secondaria di violenza anche maggiore.
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