Sistemi di protezione contro le esplosioni secondo Direttive Atex

All’interno della gestione dei rischi da atmosfere esplosive, dopo aver approfondito sulle sorgenti di innesco e i pericoli di esplosione, un altro tema importante è quello relativo ai sistemi di protezione dalle esplosioni.

Si adoperano quando non si possono applicare le misure di prevenzione o, in aggiunta a queste, quando le misure di prevenzione possono fallire.

NEWS: Il 6 ottobre 2021
EPC Editore organizza un Webinar gratuito dal titolo: “VALUTAZIONE DEI RISCHI DA ATMOSFERE ESPLOSIVE  – In conformità al D.Lgs. 81/2008 e al D.M. 3/8/2015“
IN STREAMING anche sulle pagine facebook di EPC Editore e InSic.

relatore: l’Ing. A. Cavaliere

Per iscriversi gratuitamente al Webinar è necessario compilare il seguente Modulo.

Rischio atmosfere esplosive: cosa deve fare il datore di lavoro?

L’articolo 289 del D.Lgs. 81/2008 viene prescritto che il datore di lavoro, se non può prevenire la formazione di un’atmosfera esplosiva o il suo innesco, deve, in ordine di priorità, realizzare quanto segue:

• attenuare gli effetti dell’esplosione per garantire la sicurezza e la salute dei lavoratori;
• adottare misure combinate ed integrate contro la propagazione delle esplosioni.

Analogamente a quanto prescritto dal D.Lgs. 81/2008, anche il D.M. 3/8/2015 (Codice di prevenzione Incendi) dispone, in capo al responsabile di un’attività e in subordine all’adozione di sistemi di prevenzione, di attenuare i danni di un’esplosione entro limiti accettabili, impiegando misure di protezione, in modo da garantire la salute e la sicurezza degli occupanti di una struttura (punti V.2.1 e V.2.3).

La protezione contro le esplosioni secondo le Direttive Atex

Quando sussiste la coincidenza tra un’atmosfera esplosiva e una sorgente di innesco tale da provocare un’esplosione con effetti prevedibili, scattano i presupposti per applicare le misure di prevenzione e di protezione dalle esplosioni.

Come evitare l’atmosfera esplosiva?

La prima opzione da attuare è sempre quella di evitare l’atmosfera esplosiva e le sorgenti di accensione efficaci: maggiore è la probabilità che si formi un’atmosfera esplosiva, più grande dovrà essere l’importanza da attribuire alle misure contro le sorgenti di accensione efficaci e viceversa.

Se le misure di prevenzione della formazione di atmosfera esplosiva e quelle che permettono di evitare le sorgenti di innesco attive non possono essere attuate o non sono adatte, occorre implementare le misure di protezione, in modo tale da limitare gli effetti di un’esplosione a un livello di sicurezza. A differenza delle misure di prevenzione, adottando quelle di protezione si accetta il verificarsi di un’esplosione.

Atex: fondamenti dei dispositivi di protezione dalle esplosioni

I dispositivi di protezione dalle esplosioni si applicano, in genere, agli apparecchi che contengono atmosfere esplosive per cui, in caso di esplosione all’interno dell’apparecchio, il dispositivo limita i danni alla zona circostante.

Cosa sono i dispositivi di protezione dalle esplosioni

 I sistemi di protezione sono soggetti al D.Lgs. 85/2016 (direttiva 2014/34/UE) il quale li definisce in questo modo: “dispositivi, diversi dai componenti degli apparecchi, la cui funzione è bloccare sul nascere le esplosioni e/o circoscrivere la zona da esse colpita, messi a disposizione sul mercato separatamente come sistemi con funzioni autonome”.

Dispositivi di protezione dalle esplosioni: definizione

La definizione precisa che tali sistemi devono essere diversi da quelli utilizzati per scopi produttivi o funzionali (ad esempio: i dischi o le valvole di sicurezza, le valvole di non ritorno, ecc.) e che devono avere la sola funzione di ridurre gli effetti dell’esplosione. Tali prodotti devono essere immessi sul mercato in modo separato dall’apparecchiatura, con la specifica prescrizione di sistemi autonomi.

Dispositivi di protezione dalle esplosioni: requisiti

Essendo subordinati al D.Lgs. 85/2016, i sistemi di protezione devono rispettare i requisiti essenziali di sicurezza (RES) previsti dallo stesso decreto; in particolare, essi devono:

• essere progettati secondo il principio della sicurezza integrata contro le esplosioni;
• evitare, per quanto possibile, che essi stessi producano o liberino atmosfere esplosive;
• impedire l’innesco di un’atmosfera esplosiva, tenendo conto della natura di ciascuna sorgente potenziale di innesco, elettrica e non elettrica;
• soffocare immediatamente e/o circoscrivere la zona colpita dalle fiamme e dalla pressione derivante da un’esplosione, secondo un livello di sicurezza sufficiente.

Dispositivi di protezione dalle esplosioni: caratteristiche di funzionamento

I dispositivi di protezione dalle esplosioni si basano fondamentalmente su uno o su una combinazione dei seguenti principi:

• costruzione resistente all’esplosione;
• sfogo dell’esplosione;
• soppressione dell’esplosione;
• prevenzione della propagazione di fiamme e onde di pressione.

Apparecchi resistenti all’esplosione in conformità alle Direttive Atex

Questa metodologia di protezione si può applicare solo alle apparecchiature e alle loro combinazioni, realizzate con materiali metallici, in cui possono verificarsi deflagrazioni ma non detonazioni; essa inoltre non può essere utilizzata per applicazioni offshore.

EN 14460 per apparecchi resistenti all’esplosione

La norma di riferimento per questo modo di protezione è la EN 14460, essa stabilisce:

• i requisiti costruttivi che gli apparecchi devono possedere per resistere alle pressioni di esplosione ed a shock dovuti a esplosioni;
• i limiti di pressione e temperatura di esercizio dell’apparecchiatura potenzialmente soggetta ad esplosione.

Progettazione delle apparecchiature resistenti alle esplosioni

Normalmente si fa una distinzione tra due tipologie di progettazione delle apparecchiature resistenti alle esplosioni, nella seguente maniera:

• progettazione per la pressione massima di esplosione (Explosion Pressure Resistant, EPR);
• progettazione per la pressione di esplosione ridotta (shock di pressione), in associazione con lo scarico dell’esplosione o la soppressione dell’esplosione (Explosion Pressure Shock Resistant, EPSR).

Atex: dispositivi di sfogo dell’esplosione

Lo sfogo dell’esplosione, è una tecnica reattiva molto utilizzata nell’industria di processo, per limitare o prevenire i danni da sovrappressione causati da deflagrazioni nei processi industriali.

Come funziona il dispositivo di sfogo dell’esplosione?

Il principio di funzionamento di questa misura di protezione utilizza lo scarico (sfogo) della miscela combusta e incombusta e dei gas di combustione, per ridurre la pressione di esplosione; ciò si ottiene prevedendo aperture sufficienti sull’apparecchiatura tali da impedire il cedimento strutturale del contenitore. Lo scopo principale di questa misura di protezione è quindi quello di determinare una decompressione per far ‘sfogare’ un’esplosione, in maniera tale che non si raggiunga la pressione massima di esplosione (Pmax), in corrispondenza della quale la struttura di contenimento potrebbe collassare.

Come installare i sistemi di sfogo?

I sistemi di sfogo dell’esplosione devono essere installati in modo tale che i prodotti scaricati (fiamme, onde di pressione, prodotti di combustione, polveri incombuste) siano diretti all’esterno, in un luogo sicuro.

Lo scarico dei prodotti non deve provocare lesioni al personale o incendi ad altri combustibili nelle vicinanze, e nemmeno provocare esplosioni secondarie o danni da pressione agli edifici o alle apparecchiature adiacenti. Lo sfogo dell’esplosione non può essere impiegato se possono essere rilasciate quantità inaccettabili di sostanze classificate come velenose, corrosive, irritanti, cancerogene, teratogene o mutagene; lo sfogo non va realizzato neanche quando la polvere o i prodotti della combustione possono rappresentare un pericolo per l’ambiente circostante.

Sistemi di sfogo: tipologie

Esistono due principali tipologie di dispositivi per lo sfogo delle esplosioni:

• Dispositivi di sfogo dell’esplosione con elementi riutilizzabili: sono dispositivi che dopo essere intervenuti si richiudono in maniera automatica; sono rappresentati dai portelli antiesplosione.
• Dispositivi di sfogo dell’esplosione con elementi non riutilizzabili: sono dispositivi che dopo aver funzionato non possono essere riutilizzati senza la sostituzione di un singolo elemento o di più elementi; sono rappresentati dalle membrane di rottura.

Sistema di soppressione dell’esplosione in relazione alle Direttive Atex

La soppressione dell’esplosione è una tecnica mediante la quale un principio di esplosione che si sta manifestando in un volume chiuso, viene rilevato e arrestato durante le fasi iniziali, limitando lo sviluppo di conseguenze dannose.

Quando usare la soppressione dell’esplosione

La tecnica di soppressione dell’esplosione (detta anche HRD, High Rate Discarge – Scarico ad Alta Velocità) è adatta alla maggior parte dei gas e nebbie infiammabili e delle polveri combustibili; è particolarmente vantaggiosa quando occorre evitare la fuoriuscita di materiale tossico dai sistemi di contenimento a seguito di un’esplosione, e quando non sono presenti zone sicure per lo scarico dell’esplosione tramite dispositivi di sfogo. Questo sistema di protezione non è applicabile in presenza di esplosivi, polveri metalliche e sostanze piroforiche; nel caso dell’industria alimentare, è richiesto che il sistema non comprometta l’igiene degli alimenti.

Sistema di isolamento dalle esplosioni: cosa dicono le Direttive Atex

Un sistema di isolamento dalle esplosioni è un sistema di protezione che impedisce ad un’onda di pressione dell’esplosione e ad una fiamma, o solamente ad una fiamma, di propagarsi, attraverso tubazioni o condotti di collegamento, ad altre parti dell’apparecchiatura o ad altre zone dell’impianto.

I sistemi che forniscono un isolamento completo, impediscono sia la propagazione della fiamma, sia gli effetti della sovrappressione; quelli che forniscono un isolamento parziale isolano solo la propagazione della fiamma. Questa distinzione è importante per l’applicazione pratica, perché non è necessario in tutti i casi ottenere un isolamento completo di fiamma e pressione: in alcuni casi è sufficiente il solo isolamento della fiamma.

Sistemi di isolamento: quali tipologie?

I sistemi di isolamento si possono distinguere nei seguenti tipi:

• Isolamento passivo: È quello che non richiede l’aggiunta di apparecchiature di rilevamento, controllo e indicazione per funzionare (es. le valvole rotative, i deviatori dell’esplosione).
• Isolamento attivo: richiede il rilevamento e il controllo per funzionare. I sistemi di rilevamento sono sistemi generalmente basati su sensori ottici o di pressione (es. le valvole ad azione rapida, le barriere estinguenti).

Dove installare i sistemi di isolamento?

I dispositivi di isolamento sono normalmente installati sulla tubazione che collega due contenimenti, ma possono anche essere posizionati immediatamente dopo un’apparecchiatura, come ad esempio nel caso di una valvola rotativa sotto un filtro o sotto un silo.

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Classificazione dei luoghi, valutazione e gestione dei rischi da atmosfere esplosive, redazione del DPCE e collegamenti con il Codice di prevenzione incendi. Esempi pratici, casi applicativi e misure di prevenzione e protezione.

Arturo Cavaliere

Edizione: giugno 2021

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Applicazione delle Direttive ATEX

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Roma, 28 – 29 ottobre 2021