Atmosfera esplosiva
Definizione di atmosfera esplosiva [Direttiva 2014/34/UE, art. 2, punto 4]: una miscela contenente aria, a condizioni atmosferiche, sostanze infiammabili allo stato di gas, vapori, nebbie o polveri nella quale, dopo l’innesco, la combustione si propaga all’intera miscela non bruciata.
Definizione di atmosfera potenzialmente esplosiva [Direttiva 2014/34/UE, art. 2, punto 5]: un’atmosfera suscettibile di trasformarsi in atmosfera esplosiva a causa di condizioni locali e operative.
Le condizioni atmosferiche standard considerate sono: temperatura compresa tra -20°C e +60°C, pressione tra 0,8 e 1,1 bar e concentrazione di ossigeno del 21% v/v.
Triangolo dell’esplosione (gas, vapori e nebbie)
Perché avvenga un’esplosione le seguenti condizioni devono essere verificate contemporaneamente:
- Presenza del combustibile: in formato di gas, vapori e nebbie;
- Presenza del comburente nell’atmosfera (tipicamente l’ossigeno);
- Presenza della sorgente di innesco: scintilla, superfici calde, scariche elettrostatiche.
Eliminando uno di questi elementi si impedisce l’innesco dell’atmosfera esplosiva.
Un aspetto da tenere in considerazione è la concentrazione in aria per far sì che l’atmosfera diventi potenzialmente esplosiva, da cui derivano i termini LEL (Lower Explosive Limit) e UEL (Upper Explosive Limit) espressi in termini percentuali di volume. L’atmosfera sarà quindi pericolosa se la percentuale della sostanza pericolosa dispersa in aria è contenuto tra il valore di LEL e UEL; quindi, più è ampio l’intervallo tra LEL e UEL, più è pericolosa la sostanza.
Classificazione dei gas pericolosi
I gas sono classificati in gruppi (IIA, IIB, IIC) in base alla pericolosità tramite diversi parametri, tra cui i principali sono: energia minima di innesco (MIE – Minimum Ignition Energy) e la misura massima dell’interstizio massimo in cui non si propaga la fiamma (MESG – Maximum Experimental Safe Gap), come da tabella seguente:
Gruppo | Esempi tipici | MESG (mm) | MIE (mJ) |
IIA | Propano e ammoniaca | > 0.9 | > 0.2 |
IIB | Etilene e ciclopropano | 0.5 – 0.9 | 0.06 – 0.2 |
IIC | Idrogeno e acetilene | < 0.5 | < 0.06 |
Un altro aspetto caratterizzante la pericolosità di un gas è la temperatura di accensione, ovvero la minima temperatura alla quale la miscela si innesca spontaneamente.
Di seguito è riportata una tabella di esempio di temperature di accensione:
Sostanza | Temperatura di accensione (°C) |
Gasolio | 220 |
Esano | 225 |
Benzina | 250 |
Etanolo | 363 |
Butano | 372 |
Acetone | 465 |
Idrogeno | 500 |
La temperatura di accensione è rilevante nella scelta del dispositivo da utilizzare, perché deve essere rispettato il parametro della classe di temperatura.
Pentagono dell’esplosione (polveri)
Perché avvenga un’esplosione le seguenti condizioni devono essere verificate:
- Presenza di polvere combustibile;
- Presenza del comburente nell’atmosfera (tipicamente l’ossigeno);
- Presenza della sorgente di innesco: scintilla, superfici calde, scariche elettrostatiche;
- Ambiente delimitato;
- Miscelazione dei reagenti.
Classificazione delle polveri pericolose
Le polveri sono classificate in gruppi (IIIA, IIIB, IIIC) in base alla dimensione della particella solida di polvere e da quanto siano conduttive, come da tabella seguente:
Gruppo | Esempi tipici | Dimensione (µm) | Tipo di polvere |
IIIA | Farina, zucchero e cereali
| > 500 | Combustibile |
IIIB | Polveri di plastica con additivi e alcune fibre sintetiche | ≤ 500 | Non conduttiva (resistività > 103 Ω*m) |
IIIC | Alluminio, magnesio e polveri metalliche | ≤ 500 | Conduttiva (resistività ≤ 103 Ω*m) |
A differenza dei gas (dotati di una temperatura di accensione definita univocamente) quando si parla di polveri bisogna distinguere due scenari differenti nel calcolo della temperatura di accensione, con prove svolte secondo EN ISO/IEC 80079-20-2:
- In caso di nube di polvere: viene definita la temperatura di accensione della nube Tcl (cloud temperature)
- In caso di accumulo di polvere: viene definita la temperatura di accensione di uno strato di 5mm T5mm
Queste due temperature di accensione Tcl e T5mm verranno poi riprese nella scelta della strumentazione da utilizzare, perché deve essere rispettato il parametro della Massima temperatura superficiale.