Atmosfere esplosive

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”. 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: 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.

 

Questa area tematica espone i fenomeni che possano causare la formazione di una “miscela esplodibile”, le condizioni che possano provocarne l’innesco e le relative conseguenze. Nelle pagine di dettaglio saranno esaminati gli aspetti legislativi, le direttive europee ATEX e le norme di buona tecnica e gli interventi necessari per prevenire esplosioni di miscele esplodibili e per la protezione dalle conseguenze di persone, edifici e ambiente circostante.

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.

Si definiscono esplodibili le miscele costituite da almeno un agente ossidante allo stato gassoso, detto comburente (aria, ossigeno, ozono, cloro, fluoro, vapori di acqua ossigenata) e da almeno un combustibile (idrogeno, ossido di carbonio, idrocarburi od altra sostanza organica, ammoniaca, polverino di carbone o di materiale organico, polveri metalliche quali Na, K, Al, Mg, Ti, Zr e loro leghe, nebbie di sostanze organiche, ecc.).


In presenza di un adeguato innesco (o per attivazione termica) tali miscele possono dar luogo ad una esplosione. Taluni polveri metalliche, ad esempio di Mg, possono formare miscele esplodibili anche con la CO2.


In letteratura sono reperibili diversi dati riguardanti le miscele contenenti aria o ossigeno, ma pochi relativi ad altri comburenti.


Il comportamento delle miscele esplodibili è caratterizzato di specifiche proprietà delle reazioni e del loro modo di evolvere, quali:
•limiti di infiammabilità
•limiti di esplosività
•punto di infiammabilità
•temperatura di autoaccensione.

L’esplosione costituisce un tipo di incidente che si manifesta nei modi più diversi e che ha da sempre suggestionato la fantasia e la paura popolare.


Descrivere cosa avvenga in una esplosione è compito difficile, e ai nostri sensi, soprattutto, appaiono poche caratteristiche comuni: la fiammata, gli oggetti lanciati come proiettili, il crollo delle strutture, le persone ferite.


Il modo in cui evolve il fenomeno dipende certamente dalla composizione delle atmosfere esplosive, dal modo in cui si formano, dalle modalità di propagazione.


Per definire meglio e per prevenire le conseguenze è necessario analizzare come si possa “misurare” un’esplosione, come possa verificarsi, ossia, quali altre caratteristiche possano determinare azioni su cose e persone e come siano tutte tra di loro correlate:
•pressione massima e velocità di aumento della pressione
•energia di innesco
•cause di innesco.

Nel caso delle esplosioni, la prevenzione e la protezione richiedono un attento lavoro di valutazione che parte dall’identificazione dell’evento cardine (top event), ossia dei pericoli insiti nelle lavorazioni, e, attraverso la considerazione di probabilità e modalità incidentali possibili, di identificazione degli interventi atti a ridurre l’entità di danni a persone o cose.


Valutare le conseguenze di una esplosione richiede di fare ipotesi sulle grandezze coinvolte. In generale,a partire dal volume e dalla composizione della nube, si possono ricavare l’energia liberata e, attraverso metodologie diverse, la velocità di propagazione dell’onda d’urto e la sua “potenza”, ossia sovrappressione massima e quantità di moto che possono essere trasferite a persone o superfici. Esistono molti dati sperimentali sugli effetti delle onde d’urto, specie espressi come sovrappressione massima.


È bene notare che, sebbene l’essere umano appaia “robusto” rispetto ad altri oggetti investiti, i detriti di questi ultimi, scagliati dall’esplosione, potrebbero risultare letali anche in condizioni apparentemente sopportabili.

Il valore massimo della sovrappressione di una esplosione costituisce la grandezza fondamentale per stimarne le conseguenze.


Non è possibile, né utile, affrontare le metodologie complesse che consentono di valutare questo e altri parametri significativi per tutta la possibile casistica. Negli approfondimenti ci si sofferma solo sul metodo del TNT - equivalente, universalmente noto perché alla base della classificazione della potenza degli ordigni nucleari.


Il TNT - equivalente è applicabile a esplosioni di nubi non confinate (per le quali si usa spesso la sigla UCVE dall’inglese Unconfined Vapour Cloud Explosion), condizione quasi mai verificata negli incidenti industriali, ma si deve introdurre uno studio più approfondito sulle “nubi parzialmente confinate”.

Le conseguenze di un fenomeno esplosivo non sono limitate soltanto alle immediate vicinanze della zona in cui esso si è manifestato, ma sono anche legate alla possibilità di lesioni o addirittura collassi delle strutture circostanti, costituendo un serio pericolo per le persone che in essi siano presenti.


Le azioni che le esplosioni producono sugli edifici sono molteplici e, spesso, di non intuitiva analisi: all’effetto sulla superficie esposta direttamente si susseguono quelli dovuti alla riflessione da parte del suolo e di altre strutture circostanti e quelli dovuti all’andamento dinamico della pressione.


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.).

Attualmente le leggi che disciplinano il mondo del lavoro nel campo della salute e sicurezza contro il rischio esplosioni sono:
•il 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 94/9/CE contenente disposizioni in materia di apparecchi e sistemi di protezione destinati ad essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva e Direttiva 99/92/CE che definisce i requisiti minimi in materia di salute e sicurezza dei luoghi di lavoro con presenza di atmosfere potenzialmente esplosive, conosciute anche come Direttive ATEX (dal francese ATmosphères EXplosives).

Le norme di buona tecnica, la cui applicazione costituisce presunzione di conformità al dettato legislativo, sono:
•CEI EN 60079-10-1 Classificazione dei luoghi pericolosi per presenza di gas, vapori e nebbie
•CEI-EN 60079-2 Classificazione dei luoghi pericolosi per presenza di polveri combustibili.

La prevenzione dei pericoli derivanti dalle atmosfere esplosive deriva da una attenta analisi dei singoli eventi che possano rendere possibile la deflagrazione.


Il formarsi di una atmosfera esplodibile è inevitabile in molti contesti produttivi e, talora, negli edifici civili, uffici o abitazioni che siano. Serbatoi di combustibili liquidi, depositi di materiali pulverulenti, anche familiari e apparentemente innocui, tubazioni e condutture, possono improvvisamente manifestare il loro potenziale distruttivo.


La prevenzione ha inizio, prima che con misure tecniche o procedurali, con la consapevolezza di chi sia responsabile o di chi sia semplicemente utente. La consapevolezza e il comportamento adeguato di tutti, anche con piccoli gesti quotidiani (chiudere il gas!!!), e l’impegno costante per conservare le apparecchiature nelle condizioni ottimali di manutenzione rendono remota la probabilità di una esplosione.


Proteggere persone e cose dalle conseguenze di una esplosione appare meno agevole. Per sua natura, questo fenomeno è, o così è percepito, imprevedibile, dirompente. Se una struttura può resistergli, i più minuti frammenti proiettati dalla esplosione sono in grado di produrre comunque effetti fatali e propagare le conseguenze fino a grandi distanze.


Nel tempo, invece, sono stati elaborati sistemi in grado di bloccare una esplosione prima che le sue conseguenze siano irreparabili, almeno per le persone, sacrificando, almeno temporaneamente, la funzionalità delle apparecchiature investite. Interventi saranno necessari per ripristinare o sostituire e l’emergenza può limitarsi a sorvegliare la messa in sicurezza dei sistemi coinvolti.

La trattazione delle conseguenze di un’esplosione negli stabilimenti classificati “a Rischio di Incidente Rilevante” (R.I.R.) è legata alle forti quantità di sostanze pericolose presenti, tali da costituire un pericolo anche per la popolazione e le infrastrutture e altri stabilimenti situati in loro prossimità.


Oltre agli effetti diretti, sono molto temibili i rischi legati al rilascio, specie per effetto domino, di quantità di sostanze non solo in grado di generare danni sul sito, ma anche di diffondersi ed estendere la zona colpita anche a distanze notevoli dal sito dell’incidente iniziale.


Gli adempimenti volti a valutare l’entità delle conseguenze di un incidente rilevante, specie se relativi a possibili amplificazioni per effetto domino interno o esterno e le modalità per la gestione della sicurezza e dell’emergenza sono inseriti nel D.Lgs.334/99 sul controllo dei pericoli di incidenti rilevanti connessi con determinate sostanze pericolose.

Pubblichiamo in allegato gli atti del seminario tenutosi i presso la sede dell'Ordine degli ingegneri della provincia di Roma.

ATEX . Normativa, classificazione, procedure di sicurezza, analisi degli incidenti, impianti in zone classificate