CE = China Export?

Premessa: questo è il 120esimo post del mio blog. Nato per quasi per scherzo, erede dello spazio che mi era stato riservato su postilla.it, si è rivelato un efficace, e per me divertente, canale di comunicazione e confronto. Lunga vita al blog, quindi!

Un mito (o leggenda), nella declinazione che vorrei dare in questo post, è qualcosa di reputato vero per molto tempo da interi gruppi sociali poiché suona verosimile ma che, nella grande maggioranza dei casi, mai è stato approfondito in modo “empirico” in condizioni controllate. Molti sono i “miti” presenti nella moderna disciplina che comprende la sicurezza sul luogo di lavoro e la sicurezza di macchine e impianti. Un brevissimo elenco senza alcuna pretesa di esaurire l’argomento è il seguente:

e, davvero, molto, molto altro.

Nell’ambito della sicurezza delle macchine la “mitologia” è vasta ma oggi mi vorrei concentrare su quella che ritengo una leggenda inscalfibile nata a seguito dell’emanazione della prima direttiva di prodotto destinata a normare la libera circolazione delle macchine in ambito CEE (ora UE): discuto della Direttiva 89/392/CEE del 14/6/1989.

Mi riferisco, in molti l’avranno compreso dal titolo, al marchio CE inteso come “China Export”: un sotterfugio, cioè, adottato dalla Repubblica Popolare Cinese per commercializzare in Europa loro prodotti non rispondenti ai Requisiti Essenziali di Sicurezza (RES) previsti dalle direttive comunitarie.

La prima volta nella quale mi imbattei nel “mito” fu il 1997, se non ricordo male. L’occasione: un corso sulla direttiva macchine a cui venni avviato dall’azienda del mio primo impiego. Lì un esperto dell’argomento mi fornì i primi rudimenti sulla dinamica di marcatura CE dei prodotti: requisiti essenziali di sicurezza, marcatura, valutazione della conformità, fascicolo tecnico, istruzioni d’uso, fabbricante, mandatario, eccetera, eccetera. A dire il vero in quel corso di 40 ore scoprii un universo completamente sconosciuto in ambito universitario: la galassia delle direttive di prodotto, delle norme tecniche, delle interrelazioni che l’ingegneria e la fabbricazione di un prodotto intrattiene con la legislazione statale e sovranazionale[1].

Attenzione: NON NEGO che i prodotti d’importazione cinese possano, in alcuni casi, essere deficitari in termini di rispondenza alle direttive di prodotto europee. Qui, se vogliamo, troviamo l’ultimo report dell’anno 2021 dal quale possiamo farci un’idea di quali siano le segnalazioni del sistema di allarme rapido UE in relazione ai prodotti pericolosi immessi in Europa. L’elenco è lungo e sono democraticamente rappresentati prodotti fabbricati in moltissime nazioni.

Quello che invece sostengo è che

l’apposizione di una marcatura CE anomala non significa “China Export”.

La leggenda trovò la sua prima sponda istituzionale nel 2007 nella comunicazione Zuzana Roithová la quale, tra l’altro, assunse il ruolo di vice presidente della commissione per il mercato interno e la protezione dei consumatori del Parlamento europeo dal 16 luglio 2009 al 18 gennaio 2012.

La Roithová, nel video che ho riportato, riepilogava l’essenza del “mito China Export”: la compressione orizzontale dei due caratteri trasforma una regolare marcatura CE in un simbolo contraffatto, facente capo ad una procedura cinese specifica che indica, per l’appunto, un prodotto di esportazione chinese.

Quanto c’è di vero in tutto questo?

Praticamente nulla

Non esiste alcuna procedura nazionale cinese che prevede l’apposizione di una marcatura di questo tipo[2] e, all’interrogazione a risposta scritta formulata dalla deputata alla commissione (n. P-5938/07 del 27 novembre 2007), venne risposto in data 9 gennaio 2008 in questi termini:

“La Commissione è consapevole dell’esistenza del concetto errato che attribuisce alla marcatura CE il significato di «Chinese export». La Commissione non è a conoscenza dell’esistenza di una marcatura «China export» ma ritiene che il marchio cui fa riferimento l’onorevole parlamentare rappresenti la marcatura CE prevista dalla legislazione europea senza, tuttavia, rispettare le dimensioni e le proporzioni in essa descritte. La Commissione è cosciente del fatto che la marcatura CE, come qualsiasi altro marchio, è utilizzata indebitamente, ad es. essa è affissa a prodotti che non soddisfano i requisiti e le condizioni di apposizione oppure è applicata a prodotti per i quali non è prevista. Esistono anche casi in cui, sebbene il prodotto sia conforme ai requisiti applicabili, la marcatura CE non rispetta i requisiti formali, in particolare la forma del marchio CE o le dimensioni e proporzioni prescritte dalla legislazione (…)”

Quindi, riepilogando:

  • una marcatura CE che non rispetta le dimensioni e le proporzioni previste dall’Allegato III, Direttiva 2006/42/CE non indica “China Export”;
  • L’articolo 17 (Non conformità della marcatura), Direttiva 2006/42/CE stabilisce le misure da adottare nei casi di non conformità formale alle disposizioni della direttiva macchine, quando non vi è motivo di ritenere che la macchina in questione sia pericolosa;
  • Le marcature previste dalla Repubblica Popolare Cinese sono quelle indicate in precedenza (CCC oppure CQC) che non imitano né deformano il logo del marchio CE europeo.

Concludendo infine, pur avendo piena consapevolezza che la marcatura CE può essere utilizzata indebitamente in svariati ambiti, abbiamo constatato che l’associazione tra il marchio CE non proporzionato e il concetto di “China Export” è fallace. La “leggenda”, nata probabilmente come scherzo a valle di qualche corso di formazione, ha successivamente avuto vita autonoma nello sviluppo e nella diffusione in ambito europeo. Non perché reale bensì perché verosimile. Una specie di monossido di diidrogeno applicato alla sicurezza delle macchine.

Ora, quindi, per esercizio ripetiamo insieme ad alta voce:

CE compresso orizzontalmente non significa “China Export”

CE compresso orizzontalmente non significa “China Export”

(…)

— — —

PS: ATEX ALERT! Stanno aumentando le richieste di iscrizione al Workshop 2022, IV edizione [8 ore, 27÷28 gennaio 2022] dedicato alla descrizione della nuova nuova Norma EN IEC 60079-10-1:2021, alle proposte di risoluzione di alcuni dei grossi problemi che questa introduce nonché alle tematiche ATEX connesse ai nuovi carrier energetici che la decarbonizzazione porta con sé.

La possibilità di iscrizione “early booking” scade il 10 gennaio 2022.

Non dite poi che non avevo avvisato, ok?

🙂

— — —

PPS: Per chi volesse ulteriormente addentrarsi nell’opera di debunking sul tema applicativo delle direttive di prodotto consiglio l’ottimo pezzo scritto da Mario Gabrielli Cossellu, responsabile delle politiche ed esperto legale della commissione europea.


[1] Mi sono laureato in ingegneria meccanica all’Università di Padova. Uscìì allora con un bagaglio tecnico enorme che, tuttavia, risultava completamente disarticolato rispetto al mondo reale nel quale un ingegnere opera. Il discorso sarebbe molto, molto più lungo e articolato. Per mia fortura incontrai Ernesto.

[2] Sono previste in Cina due specifiche simbologie per la marcatura dei prodotti: il China Compulsory Certificate (CCC) e la Voluntary CQC Mark Certification (CQC). Nessuna delle due procedure prevede l’apposizione di marcature simil-CE.

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Della valutazione del rischio. E delle Polaroid

Mi sono persuaso, ormai da molti anni, che una “buona” valutazione di rischio debba necessariamente partire dall’individuazione degli scenari pericolosi connessi all’attività indagata. Necessita, quindi, non già della rilevazione, identificazione e valutazione puntuale di una o più non conformità in termini di sicurezza bensì di un quadro complessivo d’insieme nel quale tali anomalie interagiscono e lavorano generando a loro volta “eventi”. Ritengo ci si debba, cioè, concretamente calare nella realtà di stabilimento pensando a tutto quello che può ragionevolmente “andar storto” avendo sempre chiaro in mente il contesto e le dinamiche complessive dell’ambiente nel quale ci si trova.

Una valutazione per scenari di rischio, quindi.

Sono molti i motivi che mi hanno fatto giungere a questa conclusione e, magari, un giorno ne darò conto.

CREDIBILITÀ VS. POSSIBILITÀ

Partendo dall’assunzione appena esposta ci si troverà, conseguentemente, a dover gestire un’infinita-infinità di possibili concatenazioni che possono condurre all’evento apicale (=incidente).

Come orientarsi?

In questo caso la risposta si fonda sulla distinzione tra scenari di rischio “astrattamente possibili” e configurazioni d’eventi più “concretamente credibili”.

Ricorrendo ad un parallelismo automobilistico è possibile, per esempio, che l’automezzo ci lasci a piedi perché[1]:

si rimane senza carburante (1)

AND

si guasta il circuito di raffreddamento motore (2)

AND

cede la cinghia di distribuzione (3)

AND

esplode, per falso positivo, l’airbag del guidatore (4)

AND

un meteorite colpisce il parabrezza (5)

AND

(…)

Tutti accadimenti contemporanei.

Tuttavia, poiché la probabilità che tutto si verifichi simultaneamente è data dalla produttoria delle frequenze relative ai singoli modi di guasto, a meno di cause di guasto comuni, risulta molto (molto) più probabile che l’auto ci abbandoni in corsia di emergenza in autostrada a causa di solo uno tra i guasti elencati. E quindi[2]:

(1) OR (2) OR (3) OR (4) OR (5) OR (…)

Il primo insieme di eventi (e i suoi sottoinsiemi) li classificheremo come scenari possibili mentre le evenienze del secondo insieme verranno battezzate scenari credibili.

Gli scenari possibili sono di gran lunga più numerosi degli scenari credibili.

Quest’ultima considerazione non è certo trascurabile nel momento in cui ci viene posto in capo un incarico di consulenza per la valutazione del rischio. Le risorse economiche messe a disposizione sono infatti “finite” così come lo è il tempo e non possiamo condurre valutazioni di rischio che portino a spasso noi e la nostra committenza per decenni valutando migliaia e migliaia di combinazioni di scenari differenti.

Credo convengano tutti su questo, giusto?

Incidentalmente (!) il fine ultimo della valutazione dei rischi non è la “valutazione” in quanto tale ma l’individuazione “(delle) adeguate misure di prevenzione e di protezione e (…) il programma delle misure atte a garantire il miglioramento nel tempo dei livelli di salute e sicurezza” (cfr. Art. 2, c. 1, lett. q, D.Lgs. n. 81/2008)[3].

Ci siamo, quindi, sulla distinzione tra possibilità e credibilità di un dato accadimento? Gli eventi credibili sono, in prima ipotesi, solo un sottoinsieme minimo del totale degli accadimenti possibili.

Ritornando più pragmaticamente alla sicurezza industriale, nel corso degli anni sono state ideate metodologie utili a “separare il grano dal loglio” (HAZOP, FMEA, LOPA, ETA, FTA. Molte altre). Le grandi filiere industriali, che da sempre si trovano a dover gestire il tema del rischio incidentale con a disposizione le risorse economiche per approfondire tali specifiche tematiche (chimica, aeronautica, nucleare, automotive, solo per citarne alcune), hanno risposto in forme e modi differenti a questo tema. Ciò che nondimeno colpisce è il nucleo di base delle valutazioni: sempre il medesimo a prescindere dal settore e finalizzato a fornire i criteri per filtrare tutto quello che è astrattamente possibile da ciò che è invece concretamente credibile.

Ovviamente a monte dell’evento.

A valle, con l’intero albero degli eventi completamente sviluppato, “son buoni tutti” a fare gli esperti di rischio[4].

A dire il vero: “quasi tutti”.

Anzi, pensandoci bene: “molto pochi”[5].

E qual è dunque questo “filtro”? Cito, a fini esemplificativi, quanto riportato dal Perry’s[6] sull’argomento:

“Una guida suggerita per valutare la credibilità in funzione del numero e della frequenza di eventi causali indipendenti è la seguente:

  • ogni singolo guasto è credibile
  • due o più guasti contemporanei non sono credibili
  • due eventi in sequenza sono credibili
  • tre o più eventi in sequenza non sono credibili”

Detto questo i più attenti tra i pochi lettori residui si saranno accorti di una grave mancanza: la fondazione della nostra mirabile (?) trattazione appoggia presupposti traballanti. Non abbiamo infatti specificato cosa sia un guasto e nemmeno se questo sia rilevabile oppure no.

GUASTI, AVARIE E DOVE TROVARLI

Facciamo un esempio, ritornando alla nostra automobile un po’ sfortunata.

Immaginiamo che questa possieda una pompa del carburante un po’ “sifolina”. Questa, un po’ deteriorata, fornisce una prevalenza inferiore a quella di progetto. A serbatoio pieno, e quindi con un alto battente liquido nel serbatoio, l’automobile funziona. Poi, al diminuire del livello del gasolio, diminuisce la pressione in ingresso della pompa e magari, pur con serbatoio pieno a metà, l’auto si ferma per mancanza di alimentazione del carburante. La pompa da sola non ce la fa a trasferire il gasolio al motore.

Quanto descritto è un guasto? In fondo la funzione primaria dell’auto è preservata a serbatoio pieno e almeno fino a metà riempimento.

Oppure il guasto è definibile a partire dall’istante in cui la pompa comincia a manifestare i primi problemi, magari in accelerazione e frenata con il livello di battente “ballerino”.

Oppure, infine, è guasto solo quando la pompa si arresta del tutto?

Insomma, abbiamo compreso che forse il problema della valutazione del rischio è più complesso della già complicata combinatoria tra guasti poiché è necessario definire:

  • Cos’è un guasto: ovvero del B/N o della scala di grigi. Il guasto di una funzione (es. funzionamento dell’encoder di un centro di lavoro, di un ventilatore, di un cuscinetto) è schematizzabile in bianco (=funzionante) o nero (=guasto) oppure esiste una scala di grigi che porta ogni singolo nodo funzionale dalle condizioni operative di progetto alle condizioni di guasto in un tempo dato? Un transiente di guasto?
  • Com’è possibile intercettarlo: ovvero del guasto occulto o palese. Mi accorgo di un airbag in avaria probabilmente solo in caso di incidente. Non funziona quando dovrebbe funzionare. Il guasto rimane occulto fino a quando non lo scopro: troppo tardi, tuttavia. Esistono poi guasti palesi: mi accorgo subito di un fanale anteriore che si guasta. L’intercettabilità del guasto, quindi, è in stretta relazione alla presenza di guasti palesi oppure occulti. In genere i primi sono legati a funzioni di processo regolarmente monitorate mentre i secondi si correlano ai sistemi di protezione (rilevatori fire&gas, arresti di emergenza, ecc.)[7]
  • A che livello si manifesta il guasto: ovvero della gerarchia tra avarie. Ogni macchina possiede una funzione primaria (es. tornire lunghezze da x a X con diametri da d a D a velocità di taglio da v a V). Se qualcuno di noi ha dimestichezza con la direttiva macchine, la funzione primaria è, in genere, la funzione ben determinata prevista dalla direttiva 2006/42/CE in fondo, no? Ma a fronte di una data funzione primaria esisteranno una miriade di funzioni secondarie attuate dai componenti o dai sottoinsiemi della macchina medesima. Per poter eseguire correttamente le operazioni di tornitura previste dalla funzione primaria, i cuscinetti, le viti a ricircolazione di sfere, i motori elettrici, l’attuazione pneumatica, l’encoder, la memoria degli zeri macchina e pezzo e, davvero, moltissimo altro deve funzionare entro i parametri di progetto. Di più: una macchina si guasta non al livello della funzione primaria bensì a causa del malfunzionamento di funzioni meno appariscenti (secondarie, terziarie, ecc.).
  • Quali sono gli avvertimenti di un guasto incipiente: ovvero dei segnali deboli. L’idea che una qualsiasi attrezzatura possa guastarsi senza preavviso, di schianto, appartiene più al mondo umanistico (o elettronico) che all’universo tecnico/meccanico/chimico, insomma, di processo. Qualsiasi componente, dal più insignificante al più critico, prima di guastarsi emette quelli che vengono chiamati “segnali deboli”. Il cedimento di una assile ferroviario, il guasto di un cuscinetto volvente, una pompa centrifuga che perde prevalenza (potrei continuare per un bel po’) emettono preavvisi anche molto prima che avvenga il guasto. È sufficiente stare ad ascoltarli. In genere le piccole dispersioni di energia connesse al periodo di pre-failure si presentano, per esempio, con alterazioni nel tempo della firma vibrazionale di un ventilatore oppure con modifiche nel tempo della termografia all’infrarosso in una centralina oleodinamica oppure, ancora, con anomalie magnetoscopiche nell’assile in un tram oppure, infine, con piccole perdite da tenute su recipienti a pressione che possono preannunciare rilasci più consistenti. E molto altro. Moltissimo altro. L’intervallo di incubazione del guasto viene definito P-F Interval (intervallo di pre-guasto).

Molto altro ci sarebbe da dire sulla “tassonomia linneana” dei guasti. Mi fermo però qui.

Riepiloghiamo: per valutare i rischi è necessario stabilire quali siano gli scenari pericolosi che si devono indagare. Tali scenari sono articolati a partire dalla multiforme fenomenologia dei guasti correlati alla macchina e/o attrezzatura di lavoro e/o impianto.

Ed ora la domanda delle cento pistole: è pensabile svolgere attività di valutazione dei rischi senza considerare le barriere tecniche che vengono poste per arginare i guasti? In altri termini:

possiamo condurre analisi di rischio affidabili senza conoscere quale sia la politica di manutenzione preventiva presente nel sito di produzione oggetto delle nostre attenzioni?

Risposta: NO (stentoreo).

Se pongo dei limiti alla credibilità degli scenari di incidente limitandoli all’accadimento del primo guasto non posso chiudere gli occhi sulla metodologia con la quale il sistema organizzativo previene, intercetta e gestisce il guasto medesimo.

MANUTENZIONE E MODERNITÀ

Se non esiste una politica di manutenzione preventiva in grado, almeno, di intercettare il primo guasto ogni scenario possibile diventa credibile. Anche quelli che prevedono, perché abbia luogo l’incidente, l’accadimento di “enne” guasti in sequenza. Con la conseguenza di avere una quantità illimitata di traiettorie che possono portare all’evento incidentale. Le politiche di manutenzione basate su approcci di tipo correttivo (=fai funzionare fino a quando si guasta), tipiche degli anni ’50, sono purtroppo ancora ben presenti nel nostro panorama produttivo (vedi figura seguente tratta da: Basson, 2019[8]).

La moderna sicurezza di macchine, impianti ed attrezzature NON PUO’ essere disgiunta da uno specifico piano di manutenzione preventiva.

La sicurezza degli impianti, delle macchine e dei luoghi di lavoro dipende dalla manutenzione preventiva.

E implementare politiche di manutenzione preventiva si traduce in sicurezza sul lavoro.

Giunti a questo punto ci si potrebbe chiedere se sia indispensabile “proteggere” gli impianti, tutti gli impianti, con politiche di manutenzione preventiva di tipo gesuitico.

Risposta: NO (ancora stentoreo)

Anche in questo caso serve una specifica analisi che identifichi ciò che è critico per l’azienda (sicurezza, ambiente, produzione) da ciò che non lo è.

Affare complicato: magari ne parleremo in un’altra occasione.

CONCLUSIONI (PROVVISORIE, PARZIALI, INCOMPLETE)

La metodologia di valutazione del rischio per scenario è un potente strumento di analisi poiché, agganciandosi a consolidati procedimenti affinati nel corso dei decenni nei più svariati settori industriali, permette di dar corso allo studio del livello di sicurezza di attrezzature di lavoro, macchine, impianti nonché procedure e consuetudini di lavoro in ambienti a rischio (ATEX, incendio, chimico, spazi confinati, ecc.). Tutto, però, deve partire dalla chiara comprensione di cosa si intenda per scenario di incidente credibile e guasto potenziale. L’inestimabile valore aggiunto della metodica è l’affinazione, svolta necessariamente in contemporanea con l’analisi di rischio, della politica di manutenzione aziendale per lo specifico asset. Una valutazione del rischio che non comprenda l’identificazione degli strumenti indispensabili per mantenerne stabile il livello nel corso del tempo è destinata ad invecchiare in fretta. Troppo in fretta.

Un po’ come le foto polaroid del nostro recente passato: immagini catturate e sviluppate in velocità ma destinate presto a scolorirsi. E svanire.

A gennaio 2021 lo Studio Marigo organizza il seguente workshop online, nel quale si discuterà anche dell’importanza della manutenzione nei luoghi a rischio di esplosione.

RISCHIO ATMOSFERE ESPLOSIVE ATEX: WORKSHOP 2022, IV EDIZIONE [8 ORE, 27÷28 gennaio 2022]

I posti sono limitati.

Se vuoi saperne di più clicca QUI.

[1] Chiamiamolo primo insieme di eventi

[2] Chiamiamolo secondo insieme di eventi

[3] Si ricorda, in ogni caso, che la mancata elaborazione del documento di valutazione dei rischi comporta la sospensione dell’attività imprenditoriale.

[4] “del senno di poi ne son piene le fosse”. Alessandro Manzoni. I promessi sposi. Capitolo XXIV

[5] La sensazione, spesso, è che a valle di un incidente si identifichino cause che diventano tali solo posteriormente all’evento stesso. Cause che non sono cause, insomma.

[6] Green, D. W., & Perry, R. H. (2008). Perry’s chemical engineers’ handbook. McGraw-Hill Education.

[7] Certamente esiste il concetto definito “copertura diagnostica” nell’ambito applicativo delle norme IEC 61511 e ISO 13849-1, per esempio. Questo post, tuttavia, vuole avere una valenza più generale.

[8] Basson M. (2019). RCM3: Risk-Based Reliability Centered Maintenance. Industrial Press.

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Il permesso di lavoro e le zone a rischio di esplosione

Forse uno tra gli argomenti meno “battuti” in ambito ATEX (e quindi Titolo XI, D.Lgs. n. 81/2008) è relativo all’emissione di specifici permessi di lavoro per operazioni da eseguirsi in zone a rischio di esplosione.

A cosa servono i permessi di lavoro?

Quando sono necessari tali sistemi di autorizzazione al lavoro?

Quali sono invece le eccezioni nell’adozione di tale fondamentale presidio di sicurezza?

Una risposta completa a queste domande richiederebbe molto più spazio del post in un blog ma, nonostante questo, proviamo a fornire alcuni spunti che consentano di chiarire l’argomento partendo da quanto previsto nell’Allegato L[1], D.Lgs. n. 81/2008. In tale Allegato viene specificato che:

“(…) ove stabilito dal documento sulla protezione contro le esplosioni (…) è applicato un sistema di autorizzazioni al lavoro per le attività pericolose e per le attività che possono diventare pericolose quando interferiscono con altre operazioni di lavoro (…) Le autorizzazioni al lavoro sono rilasciate prima dell’inizio dei lavori da una persona abilitata a farlo”.

Peraltro la Norma Europea di classificazione (CEI EN 60079-10-1:2016) specifica quanto segue:

“In caso di attività diverse da quelle riconducibili al funzionamento normale, per esempio, la messa in servizio o la manutenzione non di routine, la classificazione dei luoghi può non essere valida. E’ previsto che gli interventi diversi da quelli relativi al funzionamento normale siano trattati tramite un sistema per lo svolgimento del lavoro in sicurezza. La classificazione dei luoghi dovrebbe tenere in considerazione la manutenzione di routine”

Abbiamo quindi brevemente scoperto che:

  1. a meno di non includere specifiche operazioni di manutenzione non routinaria nella classificazione delle zone a rischio di esplosione, la validità di tale analisi è relativa alle sole operazioni connesse al normale funzionamento di impianti e processi di produzione;
  2. la valutazione del rischio ed il relativo Documento sulla Protezione contro le Esplosioni (DPE) saranno conseguentemente esse stesse valide nell’ambito del normale funzionamento;
  3. le autorizzazioni e i permessi di lavoro sono tuttavia emesse “ove stabilito dal DPE”.

Come muoversi quindi in questo intricato terreno normativo? Le opzioni sono le seguenti:

  • nel DPE si valutano i rischi di esplosione anche relativamente alle operazioni di manutenzione non routinaria (ragionevolmente prevedibile) che abbiano effetti sulla classificazione delle zone a rischio di esplosione. Alcune attività periodiche di manutenzione correttiva, infatti, possono alterare le barriere di sicurezza previste per l’ATEX (disabilitazioni di controlli di esplosione, sensoristica, flussaggio o purgaggio di gas inerte, ecc.): in questo caso prevedo gli scenari nel DPE e, ove richiesto, impongo l’utilizzo di permessi di lavoro;

oppure

  • nel caso di operazioni di manutenzione correttiva non incluse nel DPE si renderà necessario un aggiornamento del medesimo “prima” dello svolgimento dell’attività di manutenzione non routinaria. Si analizzeranno quindi i rischi e gli impatti sulla classificazione, si valuteranno i rischi di esplosione connessi all’attività ex art. 290, D.Lgs. n. 81/2008 e, se necessario, si prevederà l’emissione di uno specifico permesso di lavoro.

Il permesso di lavoro, in quanto tale, NON È dunque la “valutazione del rischio di esplosione” e non la sostituisce. Il permesso di lavoro è un provvedimento organizzativo di compensazione del rischio.

È quindi una procedura documentata che autorizza alcuni lavoratori (dipendenti e/o appaltori) a svolgere un lavoro specifico in un determinato periodo di tempo. Nel permesso di lavoro sono elencate le precauzioni necessarie per completare il lavoro in sicurezza, sulla base della valutazione dei rischi svolta in conformità all’art. 290, D.Lgs. n. 81/2008 e recepita nel DPE. Descrive, in sintesi, quale lavoro sarà fatto e come sarà realizzato.

Molto altro ci sarebbe da dire (differenza tra manutenzione routinaria e non routinaria, norme di riferimento, guide applicative, costruzione concreta del permesso, implementazione nella specifica organizzazione, esempi di applicazione in aziende a rischio convenzionale o rilevante, relazione tra permesso di lavoro e DUVRI. Altro. Molto).

Tale argomento sarà comunque oggetto di uno specifico approfondimento nell’ambito della IV edizione del Workshop organizzato dallo Studio di Ingegneria Marigo.

[1] Attenzione: allegato “cinquantesimo” non allegato “elle”, ok? 🙂

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RISCHIO ATMOSFERE ESPLOSIVE ATEX: WORKSHOP 2022, IV EDIZIONE [8 ORE, 27÷28 gennaio 2022]

INTRODUZIONE

Nel corso del 2021 la grande novità è costituita dal recepimento da parte del Comitato Elettrotecnico Italiano della Norma Europea CEI EN IEC 60079-10-1:2021 che introduce molte novità e alcuni problemi di applicazione. In tema di atmosfere esplosive sono peraltro all’orizzonte grandi sfide: la strategia di decarbonizzazione prevista dal PNRR stanzia circa 24 miliardi di euro per “Energia rinnovabile, idrogeno, rete e mobilità sostenibile” la qual cosa, declinata in termini di transizione ecologica a breve termine, non potrà che orientarsi primariamente all’LNG nel settore dei trasporti con l’orizzonte dell’idrogeno che alimenterà auto con pile a combustibile.

Tenendo in considerazione il successo dei precedenti seminari tenuti prima a Milano, in presenza, e successivamente online (a causa della perdurante emergenza epidemiologica), si vuol riproporre un incontro che discuta e approfondisca non già gli argomenti che trovano debito sviluppo nei corsi di formazione dedicati, bensì che approfondisca i temi più recenti in termini di innovazione ATEX. Abbiamo per esempio mai affrontato il tema delle approssimazioni implicite, palesi e occulte, delle quali ci facciamo carico nei calcoli di classificazione? E le problematiche di emissione e gestione dei permessi di lavoro? Oppure, ancora, come affrontare la classificazione interna dovuta a polveri combustibili in contenimenti di filtraggio? E molto, davvero, molto altro.

“IN BREVE”

Cosa si imparerà: il seminario fornirà strumenti utilizzabili e contestualizzabili nelle varie realtà operative attraverso la proposizione della concreta applicazione di equazioni e di risorse online con le quali approcciarsi al tema ATEX. Con approccio bottom-up si partirà da esempi di calcolo risolti per arrivare a sviluppare comprensioni e modalità di approccio generali.

Non è quindi un corso base di classificazione e rischio dovuto ad atmosfere esplosive.

Prerequisiti: è consigliabile il possesso di conoscenze base in tema di direttive di prodotto “meccaniche” (2006/42/CE, 2014/34/UE), di legislazione specifica sulla sicurezza del lavoro (Titolo XI, D.Lgs. n. 81/2008) e, possibilmente, anche “un’infarinatura” di rischi di incidente rilevante (Seveso III, D.Lgs. n. 105/2015).

CONTENUTI

PRIMA PARTE, giovedì 27 gennaio 2022 (ore 14 ÷ 18)

  1. Le basi empiriche nella valutazione del rischio di esplosione
  2. Analisi e commento della Norma Europea CEI EN IEC 60079-10-1:2021. I problemi che risolve (e quelli che crea)
  3. Interpretazione e limiti dei nomogrammi C.1 e D.1 della Norma
  4. Le distanze di classificazione derivanti da pozze di infiammabile all’aperto e al chiuso. Modelli di calcolo e loro affidabilità. L’equazione KM (Katan-Mecklenburgh) e confronto e integrazione con il nomogramma D.1
  5. Le distanze di classificazione derivanti da rilasci a getto all’aperto e al chiuso. Modelli di calcolo e loro affidabilità. L’equazione CR (Chen e Rodi): i casi di gas compresso, LNG criogenico e idrogeno supercritico. Confronto e integrazione con il nomogramma D.1
  6. Rilasci di gas infiammabili: gas ideali o gas reali? Come si modifica, anche significativamente, la classificazione ATEX. Proposta di soluzione esatta di calcolo per i rilasci a getto
  7. La viscosità del liquido in ambito ATEX: un parametro troppo spesso sottovalutato
  8. Il calcolo del ricambio d’aria in ambienti vasti: un modello empirico secondo ASTM E741:2017

SECONDA PARTE, venerdì 28 gennaio 2022 (ore 9 ÷ 13)

  1. Le miscele idroalcoliche e quelle acqua-acetone: i margini di escludibilità dell’ATEX nel loro utilizzo
  2. Il progetto di un controllo di esplodibilità svolto in conformità alla Norma CEI EN 60079-29-1/4
  3. Permessi di lavoro e valutazione del rischio: un problema sempre aperto
  4. Leak detection and repair (LDAR): utilizzo in ambito ATEX
  5. Le polveri marginalmente esplosive: problema/opportunità?
  6. Sistemi di protezione contro le esplosioni delle polveri: quando sono necessari?
  7. La classificazione ATEX e la protezione antincendio dei filtri polvere
  8. Metodologia generale per il calcolo degli effetti dell’esplosione nei contenimenti polvere (silos, filtri, elettrofiltri)

DOCENTE

Ing. Marzio Marigo. È autore del principale manuale specialistico in tema d’ATEX pubblicato in Italia. È consulente di importanti realtà industriali italiane ed europee aventi rischio convenzionale e di incidente rilevante nel settore metallurgico, chimico, farmaceutico, alimentare e manifatturiero. Oltre all’ATEX opera negli ambiti dell’affidabilità dei sistemi, RAMS, RCM, rischio tecnologico, fisico, sicurezza delle macchine e ingegneria forense da oltre vent’anni. È qualificato Ism-ATEX 19CP0958 con protocollo INERIS.

MATERIALE DEL CORSO

Dispense originali con materiali integrativi e aggiornati rispetto alle pubblicazioni sul tema del relatore [qui, qui e qui].

Attestato di partecipazione al corso emesso dallo Studio di Ingegneria Marigo.

Prevedibilmente, l’applicazione delle nozioni presentate al corso potrà comportare dubbi o difficoltà specifiche. Per un periodo di tre mesi, dalla data del seminario, i partecipanti potranno sottoporre via mail al relatore un paio di quesiti di ordine generale, relativi agli argomenti oggetto della lezione (e che non comportino risposte superiori alle 2000 battute).

ORGANIZZAZIONE

Stante il permanere dell’emergenza epidemica il seminario avrà luogo online, con piattaforma google meet, nelle seguenti giornate:

    • Giovedì 27 gennaio 2022 [ore 14 ÷ 18]
    • Venerdì 28 gennaio 2022 [ore 9 ÷ 13]

I dettagli di collegamento verranno inviati ai partecipanti nei giorni antecedenti il corso.

QUOTA DI ISCRIZIONE

La quota di iscrizione è fissata a 350 Euro (iva e contributi di legge esclusi) e comprende la fornitura integrale del materiale indicato al punto “Materiale del corso”. Per chi eseguirà il bonifico entro il 10/01/2021 è prevista l’iscrizione in modalità early booking con quota ridotta a 295 Euro (iva e contributi di legge esclusi).

COME ISCRIVERSI

È necessario inviare una mail di preiscrizione al seguente indirizzo (mail del corso):

atex.workshop.2022@gmail.com

avente come oggetto: richiesta di iscrizione al corso “RISCHIO ATMOSFERE ESPLOSIVE ATEX: WORKSHOP 2022 (IV EDIZIONE)”.

Sarete successivamente ricontattati, a breve giro, con una mail di richiesta dei vostri dati di intestazione fattura, con l’indicazione degli estremi per l’esecuzione del bonifico (da fornire attraverso la compilazione di una scheda di iscrizione).

La scheda di iscrizione dovrà essere compilata e restituita appena possibile. Il perfezionamento dell’iscrizione avverrà una volta effettuato il bonifico di iscrizione.

NOTA BENE N. 1: Nel caso le adesioni superassero il numero massimo stabilito si farà riferimento all’ordine cronologico di arrivo delle schede iscrizione.

NOTA BENE N. 2: Il Workshop sarà erogato in teleconferenza su piattaforma google meet. Sarà cura del partecipante assicurarsi della compatibilità del proprio sistema operativo con tale supporto.

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Acetone: maneggiare con cura

Nella documentazione di un impianto di verniciatura vi era un’indicazione che suonava più o meno così (vado a memoria): “(…) per la pulizia delle morchie di verniciatura solide accumulate sull’aerografo e su altre parti dell’impianto utilizzare acetone diluito con acqua. Tale liquido infiammabile, infatti, se diluito non possiede rischi ATEX (…)”.

Attenzione, ora.

Molta attenzione.

Pur non volendo entrare nel tema dell’infiammabilità dei prodotti vernicianti all’acqua ricordiamoci che l’acetone è un liquido infiammabile che mal si presta ad essere gestito come miscela non infiammabile.

La diluizione in acqua, infatti, aumenta certamente il flashpoint della miscela, ma non ha effetti miracolosi, come è evidente dalla curva seguente, calcolata con i coefficienti di attività di Margules.

Se facciamo l’ipotesi di essere in condizioni ambiente (20°C) per avere la sicurezza tecnica di non superare il punto di infiammabilità è necessario starne a sufficiente distanza.

Peraltro il rapporto tecnico CEI CLC/TR 60079-32-1:2016 indica, a questo proposito, che:

“(…) it is prudent to assume that a flammable atmosphere could exist even when the liquid temperature is below the flash point by a certain safety margin. The margin depends on the level of uncertainty about temperature, liquid composition etc. For well-controlled conditions a margin of 5°C for pure liquids and at least 11°C for mixtures is typically needed”.

Abbiamo capito bene? Nel nostro caso il margine di sicurezza sul flashpoint deve essere almeno pari a 11°C dai 20°C di partenza. E quindi discutiamo di un flashpoint di 31°C.

Che corrisponde, nel caso della miscela acqua-acetone, ad una frazione molare di infiammabile non superiore 0,012 e che, ancora, equivale ad una frazione volumetrica di circa il 5%.

In altri termini una miscela acqua-acetone con il 95% di acqua e il 5% di acetone (in volume) possiede un punto di infiammabilità di circa 31°C.

A cosa può servire un solvente così diluito?

Probabilmente a nulla.

Per l’utilizzatore.

Ma è una bella foglia di fico per chi vende sistemi di “verniciatura all’acqua”.

Come risolviamo?

Innanzi tutto verificando che nelle istruzioni d’uso della macchina che andiamo ad acquistare non ci siano trasferimenti di rischi ATEX indebiti dal fabbricante all’utilizzatore.

Ok?

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La stagionalità delle esplosioni di polveri combustibili

…della serendipità…

Durante un corso di formazione tenuto qualche tempo fa mi venne formulata una domanda un po’ particolare: “…ma il rischio di esplosione delle polveri è maggiore d’estate o d’inverno?”

Lì per lì abbozzai una risposta “a sentimento” promettendo al partecipante al corso una maggior articolazione e argomentazione in un futuro prossimo. Mi scordai dell’impegno preso, purtroppo.

Dopo qualche settimana, e arriviamo all’altro ieri, ho ricevuto la telefonata di un mio amico: abbiamo parlato di un po’ di cose. E siamo arrivati al “nodo” Covid-19. E si è riproposto il tema della sua stagionalità. Su tale argomento ho percepito il cervello andare in “blando” cortocircuito: ormai la mia elettrochimica nervosa è quella che è… Ho tuttavia deciso di approfondire la domanda ricevuta qualche settimana prima dal cortese e molto paziente partecipante al corso (che saluto), ovviamente nei limiti di un post scritto su un blog.

Ci siamo realmente mai chiesti se esista una “stagionalità” negli eventi incidentali connessi all’esplosione di polveri combustibili? Se, cioè, esista qualche dinamica occulta connessa ai processi di filtraggio e/o stoccaggio del particolato ATEX che faccia avvenire con più o meno frequenza eventi incidentali nella tal stagione o nella talaltra. E che, quindi, renda in qualche modo più rischioso un periodo dell’anno piuttosto che un altro?

Cerchiamo di provare a rispondere a questa domanda partendo dalla teoria, seguendo quindi una specie di logica cartesiana. La principale variabilità collegata al passaggio delle stagioni, se esiste, è presumibile sia correlata alle modifiche ambientali legate ai seguenti due parametri guida:

  1. temperatura;
  2. umidità.

Sono queste due le variabili che, probabilmente, potrebbero essere coinvolte nell’eventuale oscillazione stagionale della frequenza delle esplosioni industriali.

Partiamo con la temperatura. Questa certamente ha molte “ramificazioni” che possono influenzare le dinamiche esplosive la principale delle quali è collegata alla MIE, la minima energia di accensione delle polveri. Una interessante ricerca in questo ambito è stata a suo tempo condotta da Glarner e ripresa successivamente dai “giganti” dello studio sulla protezione contro le esplosioni delle polveri (Bartknecht ed Eckhoff). In essa si afferma che, a prescindere dal dato di MIE rilevato a temperatura ambiente, questo tenderà ad alta temperatura ad uniformarsi al valore di 0,088 mJ. L’intero ragionamento può essere condensato nel diagramma seguente.

Come si osserva, la dispersione della MIE che si evidenzia nella zona sinistra della diagramma, nella parte destra “punta” e si orienta ad un unico, specifico e minimo valore. Concentriamoci per un momento sull’asse delle ordinate: è di tipo logaritmico (come del resto lo è quello delle ascisse). In altri termini la rappresentazione grafica dice che il decremento della MIE con la temperatura è molto più significativo per polveri difficili da innescare (es. polveri di melammina, polveri di grafite, ecc.) piuttosto che per particolato già facilmente accendibile a temperatura ambiente. Il diagramma che presento invece di seguito, elaborato a partire dal precedente ma con scala lineare e “rasoiato” superiormente nelle ascisse al limite ATEX (60°C), ci aiuta a dare una più comprensibile interpretazione di questo importante aspetto.

…mia nonna Pierina avrebbe detto: “Più sono alti, più cadono velocemente”…

Peraltro, poiché i contenimenti metallici esposti al sole estivo (es. elettrofiltri, silos, filtri a tessuto) possono raggiungere temperature interne molto elevate e prossime al limite convenzionalmente adottato dalle Direttive 1999/92/CE e 2014/34/UE per limitare il campo applicativo ATEX, possiamo provvisoriamente concludere che l’estate tende ad essere un fattore aggravio del rischio di esplosione: la MIE si riduce e quindi diventa più semplice accendere la nube di polvere combustibile interna al confinamento.

Attenzione tuttavia all’avverbio “provvisoriamente”.

Esiste infatti almeno un altro aspetto da considerare che, come già anticipato, è l’umidità. E anche qui le cose paiono semplici solo a prima vista.

Un conto infatti è discutere dell’umidità del materiale, altro è riferirsi all’umidità relativa dell’aria. Son cose differenti, non scordiamolo.

La variazione dell’umidità presente nelle polveri combustibili ha effetti drammatici sulla MIE e per dimostrarlo, anche in questo caso, ci facciamo aiutare da uno studio specifico, quello condotto da Zeeuwen e van Laar nel 1985.

Poiché le ordinate sono in scala logaritmica è facile osservare come modesti incrementi del tenore d’umidità nella polvere possono aumentare di uno o più ordini di grandezza la MIE. È vero, simmetricamente, pure il contrario: la disidratazione/essicazione della polvere rende la stessa vulnerabile ad inneschi elettrostatici a bassa energia (come le brush discharge che hanno una modesta capacità d’innesco: non superiore a 4 mJ).

Qualcuno potrebbe obiettare: “Ma cosa c’entra il contenuto di umidità del prodotto? Stiamo discutendo degli effetti delle variazioni stagionali sul rischio di esplosione! Non divaghi Mr. Marigo!”

È vero, ammetto di stare andando un po’ a spasso… Ma a fin di bene. Molto spesso, infatti, si confonde il contributo dell’umidità atmosferica con l’effetto dell’idratazione delle polveri. Sono variabili diverse e magari, dopo averlo letto, ce lo ricorderemo.

Discutiamo, quindi dell’umidità relativa dell’aria. L’effetto dell’umidità atmosferica sul caricamento elettrostatico dei materiali è un fenomeno interessante e ormai ben compreso, almeno a livello qualitativo. Ad umidità nulla, una superficie pulita e isolante può essere caricata dallo sfregamento con un materiale appropriato e, per una data quantità di “lavorio per attrito”, si genererà una specifica densità di carica superficiale sul solido. Quando l’umidità comincia ad aumentare si genera, peraltro, un effetto controintuitivo: le prime molecole d’acqua saranno adsorbite dalla superficie e agiranno come siti di ionizzazione aggiuntiva del solido operando da driver per ulteriore accumulo di elettricità statica. Questo processo si crea fino a quando un intero strato monomolecolare di acqua aderirà alla superficie. Giunti a questo punto la conduttività della superficie si amplifica con un ulteriore incremento dell’umidità relativa dell’aria. Questo aumento fornisce più percorsi migratori per le cariche e produce via via una minore creazione di carica superficiale a parità di lavoro d’attrito. Partendo da un’umidità relativa nulla, quello che si vedrà sperimentalmente, come rappresentato nella figura seguente (fibre di nylon, lana e cotone), sarà un incremento della tensione elettrostatica accumulata nel solido oggetto di prova, seguita da un drenaggio della medesima all’aumentare della percentuale di umidità relativa.

In generale la presenza di tenori d’umidità relativa superiori al 65% garantiscono, per una buona maggioranza di materiali isolanti, una sostanziale assenza di caricamento elettrostatico superficiale.

Le considerazioni appena esposte trovano riscontro nell’art. 6.3.7 del rapporto tecnico CLC/TR 60079-32-1:2016 [traduzione non ufficiale]:

“La resistività superficiale di alcuni materiali solidi isolanti può essere ridotta a livelli dissipativi se l’umidità relativa è mantenuta sopra il 65% circa. Anche se l’aria umida non è conduttiva, l’acqua/umidità può essere adsorbita dalla superficie di molti materiali a seconda della loro natura igroscopica. Questo può essere sufficiente per prevenire l’accumulo di elettricità statica a condizione che sia presente un’idonea messa a terra. Tuttavia, mentre la superficie di alcuni materiali (ad esempio il vetro o le fibre naturali) può adsorbire abbastanza umidità da garantire una conduttività superficiale sufficiente a prevenire l’accumulo di elettricità statica, altri materiali non lo fanno (ad esempio politetrafluoroetilene o polietilene) e continuano ad accumulare elettricità statica anche in presenza di alte umidità relative. Per converso, quando l’umidità relativa scende al sotto del 30% circa, i materiali suscettibili di umidificazione generalmente tornano ad essere altamente isolanti. Aumentare l’umidità relativa, quindi, non è efficace in tutti i casi e, in generale, non dovrebbe essere usato come unica misura protettiva. Questo è particolarmente importante nella zona 0”.

Fin qui la teoria: ci ha aiutato ad orientarci rispetto al problema posto all’inizio ma non ci consente di rispondere definitivamente alla domanda.

Per questo, quindi, ci facciamo aiutare da una recente pubblicazione svedese (Huang, De Grahl, Nessvi, Lönnermark, Persson, 2019) nella quale si afferma che [traduzione non ufficiale]: “La stagione secca invernale favorisce le esplosioni di polvere poiché le polveri hanno un basso contenuto di umidità e si disperdono più facilmente. L’analisi statistica dell’U.S. Chemical Safety Board mostra che sette delle otto [grandi] esplosioni di polveri combustibili [avvenute in USA] tra il 1995 e il 2009 si sono verificate durante la stagione invernale (…)”.

A questo proposito l’ex Chairman del CSB statunitense John Bresland ebbe a dichiarare:

“Recentemente ho parlato della necessità di programmi di attraversamento dell’inverno efficaci per prevenire pericolosi guasti alle tubature e alle attrezzature di processo. Ma c’è un altro tipo di pericolo che sembra essere particolarmente acuto durante i mesi invernali: la polvere combustibile. Invito l’industria a prendere sul serio questo pericolo – durante i mesi invernali e durante tutto l’anno (…)”.

Insomma, pare proprio che il rischio connesso alle esplosioni di polveri combustibili sia particolarmente presente nel corso dell’inverno. Purtroppo in Italia non esiste una banca dati alla quale fare riferimento che possa convalidare o meno le tesi statunitensi; a questo si aggiunga che la più grave e recente esplosione dovuta a polveri combustibili, quella del Molino Cordero di Fossano (CN), ha avuto luogo il 16 luglio 2007: in estate. Nell’accurato rapporto pubblicato il 16 luglio 2013 dal centro regionale di documentazione per la promozione della salute del Piemonte si trova tuttavia evidenziato: “La giornata del 16 luglio era particolarmente tersa, con un’atmosfera estremamente asciutta, temperatura elevata e scarsa umidità (temperatura media di 25,4°C, minima 16°C e massima 30°C, umidità 45%). Una giornata fuori dal comune per essere del mese di luglio, ma sicuramente una condizione meteo favorevole alla formazione di cariche elettrostatiche”.

-> Umidità del 45% <-

Giunti al termine di questo post constato che rispondere alla domanda iniziale non è semplice. Il razionale che mi tuttavia mi sento di sottoporre ai miei tre lettori è il seguente. Poiché:

  1. la bassa umidità relativa “vince” sull’alta temperatura;
  2. in inverno la quantità di umidità totale presente nell’aria è molto minore rispetto all’estate[1];
  3. in genere i processi tecnologici correlati all’aspirazione, al trasporto pneumatico e allo stoccaggio delle polveri combustibili hanno luogo con un certo incremento termico che, d’inverno, può disidratare, anche in modo rilevante, l’aria dei contenimenti e dei trasferimenti;

la conclusione è quindi che MEDIAMENTE d’inverno il rischio di innesco delle polveri è maggiore rispetto all’estate poiché la limitata umidità relativa è una causa predisponente l’evento.

Ovviamente con molte eccezioni.

In ogni caso, ora che abbiamo approfondito insieme questo argomento, dedichiamo un po’ di attenzione ai nostri impianti. Ma non solo d’inverno: tutto l’anno.

[1] Nell’ipotesi di umidità relativa del 65% l’umidità totale contenuta nell’aria è pari a 24,2 g/kg a 35°C che diventano 3,7 g/kg a 5°C.

Bibliografia minima

Glarner, Th. (1983). Temperatureinfluss auf das Explosions- und Ztindverhalten brennbarer Staube, Diss. ETH Ztirich Nr. 7350

Zeeuwen, J. P., & Van Laar, G. F. M. (1986). Ignition sensitivity of flammable dust-air mixtures. In Maitrise des risques dans la manutention et le stockage des pulverulents alimentaires. Paris (France). 24-26 Apr 1985

Sereda, P. J., & Feldman, R. F. (1964). 27—electrostatic charging on fabrics at various humidities. Journal of the Textile Institute Transactions, 55(5), T288-T298

Huang, C., De Grahl, J., Nessvi, K., Lönnermark, A., & Persson, H. (2019). Explosion characteristics of biomass dust: comparisonbetween experimental test results and literature data. In Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards (pp. 366-375)

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GAS REALI O GAS IDEALI: THAT IS THE ATEX QUESTION!

Disclaimer: post un “pochino” tecnico.

Per simulare gli scenari di rilascio e dispersione, sia nell’ambito della classificazione delle zone a rischio di esplosione, sia per il calcolo della sezione minima delle valvole di sicurezza, sia (ancora) per determinare gli effetti prevedibili della dispersione in aziende a rischio di incidente rilevante si fanno assunzioni semplificative per l’utilizzo delle equazioni di riferimento.

Uno tra i parametri maggiormente “stressati” e “semplificati” da questo punto di vista è il rapporto tra i calori specifici a pressione e volume costante. Stiamo discutendo, come abbiamo intuito, del coefficiente gamma (γ).

La semplificazione deriva dall’ipotesi di gas ideale che viene spesso fatta. Questa assunzione è molto potente, ipotizza molecole sferiche, di dimensione trascurabili che interagiscono tra loro e con le pareti del contenitore SOLO per mezzo di urti perfettamente elastici. Semplifica di molto i calcoli e si può dimostrare che (Fonte: Zemansky, 1997):

  • Cp è una funzione esclusiva della temperatura (Cp: calore specifico a pressione costante);
  • Cv è pure una funzione esclusiva della temperatura. È minore di Cp (Cv: calore specifico a volume costante);
  • Cp – Cv, indipendente dalla temperatura, è costante ed uguale alla costante universale dei gas perfetti (R = 8314 J/kmol*K);
  • γ = Cp/Cv = Cp/(Cp – R) > 1 è una funzione essa stessa della temperatura.

Una volta noto l’andamento di Cp in funzione della temperatura si risale facilmente a γ e quindi alla portata di emissione e alle distanze di dispersione.

Questo, per esempio, è l’andamento del Cp del metano al variare della temperatura (Fonte: DIPPR, 2015). Per definizione di gas ideale, il Cp e il Cv non sono influenzati dalla pressione.

Se, per esempio, volessimo calcolare il γ del metano alle seguenti condizioni:

T = 300 K (≈27°C)

Otterremo che:

Cp = 35,748 J/mol*K [@300K]

e quindi, trattando il metano come gas ideale, si ricava:

γ = Cp/(Cp – R) = 35,748/(35,748 – 8,314) = 1,303

Il metano, tuttavia, si approssima a gas ideale solo a basse pressioni. Zemansky specifica, a questo riguardo, che un gas reale possa essere trattato come ideale, senza introdurre grandi errori percentuali, solo entro un raddoppio della pressione atmosferica standard. All’interno dei parametri dati, in altri termini, le molecole rimangono sufficientemente distanziate da rispettare, nella realtà, le assunzioni che caratterizzano la platonicità dell’idealità gassosa, diciamo così.

Tuttavia, essendo noi persone di mondo, siamo consapevoli che la realtà vera del mondo delle atmosfere esplosive è bene lontana dall’idealità. In prossimità della densità critica, infatti, il Cp subisce una drammatica amplificazione a differenza del calore specifico a volume costante Cv (Fonte: Poling, Prausnitz, O’Connel, 2007).

Ritornando al caso del metano che, come abbiamo compreso, stiamo utilizzando come “sostanza guida”, ipotizziamo di essere in presenza di CNG pressurizzato a 200 barg.

Cosa accade al coefficiente γ?

Per rispondere a questa domanda facciamo ricorso alla banca dati del NIST statunitense (NIST, National Institute of Standards and Technology) ed estraiamo i profili di Cp e Cv calcolati a 200 barg nell’intervallo 100-625 K. Otteniamo i due diagrammi seguenti.

Nota: il Cp del gas reale a 201 bar non trovate sia clamorosamente differente rispetto al Cp del gas ideale?

Da questi si ottengono i seguenti due valori (gas reale):

  • Cp = 56,944 J/mol*K [@300K, 200barg]
  • Cv = 29,809 J/mol*K [@300K, 200barg]

e quindi, trattando il metano come gas reale, si ricava:

γ = Cp/Cv = 56,944/29,809 = 1,91

γ = 1,30 (nell’ideale) VS. γ = 1,91 (nel reale)

In corrispondenza dei medesimi parametri di temperatura e pressione la compressibilità del gas (Z) è altresì la seguente (trascuro per semplicità i calcoli di viriale svolti):

Z = 0,829

Giunti a questo punto vogliamo vedere la differenza nel calcolo dell’emissione (Wg) di metano dal medesimo foro di guasto assumendo di essere in presenza di una gas ideale (prima) e di un gas reale (dopo) applicando la medesima equazione (cfr. B.5, CEI EN IEC 60079-10-1:2021).

Assumiamo preliminarmente i seguenti parametri di rilascio:

  • Cd = 0,62 (foro di guasto non arrotondato)
  • S = 0,25 mm2 (guasto a una tenuta spirometallica che può iniziare ad espandersi)
  • M = 16,04 g/mol

Nell’ipotesi di gas ideale la portata di calcolo risulta pari alla seguente (con γ = 1,30; Z = 1):

Wg = 0,0053 kg/s [gas ideale]

con una distanza a rischio di esplosione calcolata sull’LFL pari a (Chen & Rodi):

dz(jet) = 0,8 m [gas ideale]

Nell’ipotesi, invece, di adottare l’hp “full real”, la portata di emissione sarà (con γ = 1,91; Z = 0,829):

Wg = 0,0066 kg/s [gas reale]

con una distanza a rischio di esplosione calcolata sull’LFL uguale a:

dz(jet) = 0,9 m [gas reale]

Ed ora alcune considerazioni.

LA PRIMA: i calcoli di portata (Wg) del gas reale rispetto al gas ideale sono superiori del 24% (in questo caso). Questo potrebbe portare ad una sottostima del rischio, nel caso di scelta “full ideal”. Alcune combinazioni di emissione potrebbero, infatti, portare ad ALTE diluizioni della miscela infiammabile (cfr. Figura C.1, CEI EN IEC 60079-10-1:2021) con conseguente svantaggio di sicurezza nella classificazione ATEX (es. scelta di zona NE in luogo di zone estese)

LA SECONDA: la scelta della modellazione di “gas reale” in luogo di “gas ideale” nel caso del calcolo delle valvole di sicurezza (PSV) causerebbe, al contrario, sottostime del foro di emissione. I calcoli con il modello “full ideal”, in questo caso, sono invece da privilegiare.

LA TERZA: in realtà la Norma CEI EN IEC 60079-10-1:2021 opta per una scelta “mista”. Il γ viene scelto in base all’ipotesi di gas ideale e si compensa la cosa introducendo il coefficiente di comprimibilità “Z” da calcolare in base ad almeno il secondo coefficiente del viriale.

LA QUARTA: l’equazione presente nella ex Guida CEI 31-35:2012 (ora abrogata) adottava una modellazione “diversamente ideale”. In altri termini si assumeva un rapporto tra i calori specifici γ sostanzialmente costante (si guardi, a questo proposito, la colonna “i” della tabella GA-2, ex Guida CEI 31-35:2012) e nell’equazione f.GB.4.1-3 non era inclusa la comprimibilità “Z”.

CONCLUSIONI

Già immagino la domanda che balena nella testa di chi, eroicamente, è arrivato alla fine di questo post.

Ed ora cosa facciamo?

Mi muoverei così: fino a che non saranno facilmente resi normativamente disponibili i modelli di calcolo di Cp e Cv per i gas reali adotterei il modello presente in CEI EN IEC 60079-10-1:2021 che essenzialmente è riassumibile così:

  • γ calcolato come gas ideale
  • Z calcolato con gas reale

PS – Dalle ultime file mi è giunta la seguente domanda ( 🙂 ): “E se ne frattempo, per praticità, continuassimo ad utilizzare i rapporti tra calori specifici γ presenti nella ex Guida CEI 31-35:2012 accoppiati ad una comprimibilità Z rigorosamente calcolata?”

Risposta: Direi di si, mi pare una scelta pragmatica e percorribile.

Attenzione però alle variabilità. L’idrogeno, per la natura della molecola, varia poco il rapporto tra i calori specifici anche in condizioni di supercriticità. Il metano no. Peraltro nel gas ideale il γ è insensibile alla pressione. In ogni caso stiamo attenti allo “Z”, ok?

Alla prossima!

BIBLIOGRAFIA MINIMA

AICHE (2015). DIPPR: Design Institute for Physical Properties (from GEXCON-Effects)

Zemansky, Dittman (1997). Heat and thermodynamics. McGraw-Hill

Poling, Prausnitz, O’Connell (2007). The properties of gases and liquids. McGraw-Hill

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Della protezione contro le esplosioni e degli “inconvenienti di percorso”

Le direttive comunitarie in tema di sicurezza sul lavoro sono state fondate su un paradigma ineludibile: la valutazione dei rischi.

Tale operazione risulta infatti preliminare ad ogni attività che possa esporre il lavoratore a pericoli derivanti dal luogo di lavoro. Si discute quindi di rischi dovuti a macchine e attrezzature di lavoro, movimentazione manuale dei carichi, rumore, vibrazioni, utilizzo di sostanze pericolose…

E atmosfere esplosive, ATEX.

In quest’ultimo caso l’articolazione della valutazione dei rischi dovrà porsi come obiettivo la protezione dei lavoratori contro il rischio derivante da ATEX attraverso la seguente procedura posta in capo al datore di lavoro:

    1. evitare cause prevedibili di guasto catastrofico;
    2. evitare la formazione di ATEX e, nel caso in cui il punto 2 non sia realizzabile;
    3. classificare le aree a rischio di esplosione secondo le procedure previste dalle norme tecniche europee EN 60079-10-1 (gas, vapori infiammabili) ed EN 60079-10-2 (polveri combustibili);
    4. all’interno delle zone classificate garantire una categoria di innesco, per tutte le sorgenti di accensione presenti, conforme alla tipologia della zona e, nel caso in cui il punto 4 non sia realizzabile;
    5. adottare misure di protezione ed isolamento contro le esplosioni compatibili con la sicurezza dei lavoratori;
    6. assicurare un piano di controlli, verifiche e manutenzioni atte a garantire il mantenimento nel tempo degli scenari di rischio analizzati. Tale piano deve possedere l’obiettivo di evitare un degrado delle prestazioni dei sistemi di: a) prevenzione dell’ATEX, b) prevenzione dell’accensione, c) protezione ed isolamento contro le esplosioni;
    7. sviluppare un piano di informazione e formazione dei lavoratori in relazione ai rischi di esplosione individuati;
    8. attuare un piano di coordinamento delle attività a rischio svolte nelle zone pericolose.

Se ci concentriamo sul precedente punto 5, l’ultima risorsa a disposizione del datore di lavoro per far fronte al rischio di esplosione consiste proprio nell’implementare misure ingegneristiche di protezione ed isolamento. Infatti, ove non sia possibile prevenire la formazione di ATEX e (in seconda istanza), prevenire le sorgenti di accensione, risulterà indispensabile porsi nella prospettiva di un’esplosione tecnicamente attesa, seppur con tempi di ritorno medio-lunghi. Alla luce di questo il datore di lavoro dovrà installare misure di isolamento e protezione degli impianti che siano in grado di proteggere i lavoratori dagli effetti della deflagrazione. Tali forme di protezione tecnica risultano tuttavia implementabili nei soli casi in cui le esplosioni si inneschino “dall’interno dell’impianto” come tipicamente avviene nel trattamento delle polveri combustibili (il discorso, qui, sarebbe molto lungo…).

Le varie strategie di protezione contro il rischio di esplosione devono SEMPRE essere accoppiate a misure di isolamento.

Meglio.

Le misure di isolamento dall’esplosione sono da PORRE ALLA BASE della strategia integrata di protezione contro il rischio di esplosione[1].

Tra le più diffuse misure di protezione contro le esplosioni citiamo il “venting” l’installazione, cioè, di membrane di minima resistenza le quali, cedendo prima che la sovrappressione interna raggiunga il limite di resistenza del contenimento, proteggono il medesimo dalla scoppio.

Ovviamente il dimensionamento, il posizionamento e gli effetti prodotti da tali membrane di rottura è rigidamente regolamentato da specifiche norme tecniche armonizzate nell’ambito della direttiva ATEX di prodotto (n. 2014/34/UE). In particolare:

  • EN 14491:2012 (Dust explosion venting protective systems)
  • EN 14460:2018 (Explosion resistant equipment)

Tutto bene quindi?

Più o meno, diciamo.

Se noi diamo un’occhiata alle equazioni da utilizzarsi per il dimensionamento della superficie di sfogo, troviamo le seguenti:

nelle quali la resistenza del contenimento dovrà essere almeno pari al valore Pred,max rappresentante la massima pressione presente all’interno derivante dall’esplosione sfogata.

Tutti gli altri parametri presenti nell’equazione sono sostanzialmente determinati dalle caratteristiche di esplosività della polvere, dalla forma del contenimento e dalle prestazioni delle membrane di rottura.

Questa “macchinetta” di calcolo, facilmente implementabile su un foglio Excel, consente di verificare che un raddoppio della Pred,max causa un dimezzamento della superficie necessaria allo sfogo.

LEGGASI: UN RADDOPPIO DELLA RESISTENZA DEL CONTENIMENTO DIMEZZA LA SUPERFICIE NECESSARIA ALLO SFOGO

Ed è qui che si annida il problema, soprattutto per l’acquirente di sistemi protetti con membrane di sfogo (filtri a tessuto, elettrofiltri, silos, ecc).

Come fare a ridurre la superficie di sfogo del contenimento in modo rilevante? Semplice: si aumenta, solo sulla carta, la resistenza del contenimento e si riducono al contempo le necessità di sfogo, magari attraverso una clausola contrattuale dalla quale si evinca che l’informazione sulla resistenza è stata fornita direttamente dall’utilizzatore.

L’interazione appena descritta tra fabbricante e datore di lavoro è purtroppo una strategia LOSE-LOSE. In caso di incidente catastrofico[2] infatti perderanno:

  • sia il costruttore che sarà coinvolto in processi penali nei quali difficilmente potrà dimostrare l’assenza di responsabilità;
  • sia il gestore/datore di lavoro che, seppur con profili di responsabilità differente, farà fatica a dimostrare l’estraneità ai fatti.

Per non citare il D.Lgs. n. 231/2001 sulla responsabilità amministrativa delle persone giuridiche.

Come fare per proteggersi da tali forme di distorsione?

La mia proposta, che seguo gesuiticamente quando vengo interpellato sull’argomento, è la seguente: su base contrattuale si dovrà richiedere al fabbricante, ad integrazione della documentazione emessa ai sensi della direttiva 2006/42/CE, la relazione di calcolo sulla resistenza del contenimento elaborata da un professionista con specifica competenza strutturale. Così facendo si garantirà sia la fornitura alla regola dell’arte sia, al contempo, la sicurezza e la protezione dei lavoratori.

Molto altro ci sarebbe da dire, anche in relazione alle specifiche che devono essere incluse nella dichiarazione di conformità CE emessa dal fabbricante. Ne vuoi sapere di più? È anche per questo che è stato pensato il webinar del 18-19 marzo 2021.

Alla prossima!

Marzio

[1] I motivi che giustificano questa affermazione sono complessi ed esulano dallo scopo del presente intervento. Maggiori dettagli in: Marigo M. (2017), Rischio Atmosfere Esplosive ATEX, IPSOA-WKI Editore

[2] Escludendo per un attimo dal ragionamento i lavoratori verso i quali gli incidenti manifestano gli effetti diretti, gravi e, spesso, irreversibili.

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Classificazione ATEX e rischio di esplosione: workshop avanzato 2021

INTRODUZIONE

L’entrata in vigore definitiva, a partire dal 13 ottobre 2018, della norma tecnica di classificazione delle zone a rischio di esplosione CEI EN 60079-10-1:2016 continua a causare una serie di incertezze applicative che non hanno ancora trovato interpretazioni ufficiali definitive. Tali difficoltà sono state accentuate dalla contestuale abrogazione, senza sostituzione, della linea guida CEI 31-35 che rappresentava lo standard di riferimento in Italia.

È peraltro molto recente la pubblicazione della terza edizione dello standard IEC 60079-10-1:2020 che permette di illuminare, finalmente, alcuni aspetti non completamente chiariti dell’edizione attualmente in vigore della Norma.

Sull’onda del successo dei precedenti seminari tenuti a Milano, si vuol proporre un incontro che approfondisca, oltre agli argomenti già presentati, anche gli aspetti più dibattuti del complesso corpo normativo ATEX tra i quali:

  • la manutenzione in luoghi a rischio di esplosione;
  • il nuovo rapporto tecnico UNI CEI TR 11798:2020;
  • utilizzo di telefoni cellulari e luoghi a rischio di esplosione;
  • proposizione di una matrice di valutazione del rischio ATEX “evidence based”;
  • una riflessione sulla RTV.2 del Codice di Prevenzione Incendi;

ed altro. Si veda quanto indicato al punto “Contenuti”.

“IN BREVE”

Cosa si imparerà: si tratterà il rischio di esplosione cercando, per quanto possibile, di fornire chiavi di lettura che consentano una “narrazione” unificante delle problematiche frequentemente riscontrabili nei luoghi di lavoro ed emerse nel corso dell’applicazione concreta dei nuovi standard normativi.

Cosa NON è: un corso base di classificazione e rischio dovuto ad atmosfere esplosive.

Prerequisiti (consigliati): per poter fruire compiutamente dei contenuti del corso è consigliabile il possesso di conoscenze base in tema di direttive di prodotto “meccaniche” (2006/42/CE, 2014/34/UE), di legislazione specifica sulla sicurezza del lavoro (Titolo XI, D.Lgs. n. 81/2008) e, possibilmente, anche “un’infarinatura” di rischi di incidente rilevante (Seveso III, D.Lgs. n. 105/2015).

CONTENUTI

PRIMA PARTE, giovedì 18 marzo 2021 (ore 14-18)

  • Cenni al fenomeno dell’esplosione nell’industria
  • Cosa insegnano gli eventi incidentali
  • I parametri di esplosività: ciò che conta veramente per la valutazione ATEX (e dove trovarlo)
  • Riepilogo della classificazione vigente secondo CEI EN 60079-10-1:2016 e CEI EN 60079-10-2:2016
  • La nuova IEC 60079-10-1:2020, le novità importanti (e perché è meglio cominciare a conoscerle da subito)
  • E se i nomogrammi per il calcolo delle distanze a rischio di esplosione non fossero sufficienti? Proposte ragionate di alternative praticabili
  • I fattori critici nella classificazione: la viscosità dei fluidi, la ventilazione naturale degli ambienti di grandi dimensioni, dinamiche di rilascio e dispersione, l’idrogeno, le nuove tecnologie e gas naturale liquefatto, ecc.
  • La CEI 31-35:2012 nel nuovo contesto normativo.

SECONDA PARTE, venerdì 19 marzo 2021 (ore 9-13)

  • I controllo di esplodibilità tra CEI EN 60079-29-X, CEI EN 50402 e BS 60080:2020: vie praticabili nelle aziende a rischio convenzionale e rilevante. Esempi di calcolo
  • L’innesco elettrostatico, questo sconosciuto
  • La manutenzione in luoghi a rischio di esplosione: permessi di lavoro e gestione preventiva del processo di valuzione del rischio
  • Il “filtro ATEX”: chi è costui?
  • Vantaggi e criticità del rapporto tecnico UNI CEI TR 11798:2020 per la classificazione dei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas
  • L’utilizzo del telefono cellulare e l’innesco delle ATEX: ne vogliamo parlare?
  • Il Codice di Prevenzione Incendi e la Regola Verticale n. 2: una riflessione
  • Gli effetti prevedibili delle esplosioni in scenari tipici: esempi di calcolo secondo CCPS-QRA, TNTeq, TNO Multienergy
  • La valutazione del rischio di esplosione: una proposta, ben ragionata, di matrice di valutazione (cosa controllare per verificare il corretto bilanciamento di questo importante strumento)

DOCENTE

Ing. Marzio Marigo. È autore del principale manuale specialistico in tema d’ATEX pubblicato in Italia. È consulente di importanti realtà industriali italiane ed europee aventi rischio convenzionale e di incidente rilevante nel settore metallurgico, chimico, farmaceutico, alimentare e manifatturiero. Oltre all’ATEX opera negli ambiti dell’affidabilità dei sistemi, RAMS, RCM, rischio tecnologico, fisico, sicurezza delle macchine e ingegneria forense da oltre vent’anni. È qualificato Ism-ATEX 19CP0958 con protocollo INERIS.

MATERIALE DEL CORSO

Dispense originali con materiali integrativi e aggiornati rispetto alle pubblicazioni sul tema del relatore [qui, qui e qui].

Attestato di partecipazione al corso emesso dallo Studio di Ingegneria Marigo.

Prevedibilmente, l’applicazione delle nozioni presentate al corso potrà comportare dubbi o difficoltà specifiche. Per un periodo di tre mesi, dalla data del seminario, i partecipanti potranno sottoporre via mail al relatore un paio di quesiti di ordine generale, relativi agli argomenti oggetto della lezione (e che non comportino risposte superiori alle 2000 battute). Tali quesiti, e relative risposte, saranno poi “socializzati”, previa debita anonimizzazione, a tutti i partecipanti al seminario attraverso la mail del corso citata nel paragrafo “modalità di iscrizione”.

ORGANIZZAZIONE

Stante il permanere dell’emergenza epidemica il seminario avrà luogo online, con piattaforma google meet, nelle seguenti giornate:

  • Giovedì 18 marzo 2021, ore 14-18
  • Venerdì 19 marzo 2021, ore 9-13

I dettagli di collegamento verranno inviati ai partecipanti nei giorni antecedenti il corso.

QUOTA DI ISCRIZIONE

La quota di iscrizione è fissata a 350 Euro (iva e contributi di legge esclusi) e comprende la fornitura integrale del materiale indicato al punto “Materiale del corso”. Per chi eseguirà il bonifico entro il 27/02/2021 è prevista l’iscrizione in modalità early booking con quota ridotta a 295 Euro (iva e contributi di legge esclusi).

COME ISCRIVERSI

È necessario inviare una mail di preiscrizione al seguente indirizzo (mail del corso):

atex.webinar.2021@gmail.com

avente come oggetto: richiesta di iscrizione al corso “CLASSIFICAZIONE ATEX E RISCHIO DI ESPLOSIONE: WORKSHOP AVANZATO 2021”.

Sarete successivamente ricontattati, a breve giro, con una mail di richiesta dei vostri dati di intestazione fattura, con l’indicazione degli estremi per l’esecuzione del bonifico (da fornire attraverso la compilazione di una scheda di iscrizione).

La scheda di iscrizione dovrà essere compilata e restituita appena possibile. Il bonifico potrà invece essere eseguito entro il 12/3/2021 (entro il 27/2/2021 se si opziona la modalità early booking). Dalla mail del corso saranno poi inviate periodicamente utili informazioni su novità, pubblicazioni, linee guida ecc. relative alle problematiche di esplosione nei luoghi di lavoro.

NOTA BENE N. 1: Nel caso le adesioni superassero il numero massimo stabilito si farà riferimento all’ordine cronologico di arrivo delle schede iscrizione.

NOTA BENE N. 2: Il Workshop sarà erogato in teleconferenza su piattaforma google meet. Sarà cura del partecipante assicurarsi della compatibilità del proprio sistema operativo con tale supporto.

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Del gioco a nascondino e del Vz

Disclaimer: post per soli iniziati alle “Arti oscure dell’ATEX”

A breve usciranno i dettagli del corso di formazione sulle atmosfere esplosive che si proporrà lo scopo di fornire una “cassetta degli attrezzi avanzata” utile ad affrontare il tema della classificazione delle zone a rischio di esplosione anche alla luce della nuova IEC 60079-10-1:2020. Ci concentreremo pure sulla valutazione del rischio ATEX correlata alla nuova edizione della Regola Tecnica Verticale n. 2 del Codice di Prevenzione Incendi.

Non sarà possibile incontrarci di persona come avvenne lo scorso anno a Milano[1]. Era febbraio 2020 e, riguardando la fotografia dell’evento, si acquisisce la consapevolezza che la pandemia ci ha fatto entrare in una nuova “epoca”.

Sia come sia, la “marcia” che ci avvicinerà a questo incontro sarà intervallata da brevi ma puntuali interventi che posterò sul blog.

Questo è il primo.

Oggi discuteremo delle ‘zone non estese’ e di alcune particolarità del nomogramma, presente nella EN 60079-10-1:2015, indispensabile alla loro determinazione.

Cominciamo dicendo che una zona non estesa è “(…) di estensione trascurabile (NE) (e) può essere trattata come non pericolosa. Questo tipo di zona implica che un’esplosione, se avviene, avrà conseguenze trascurabili”.

A questo proposito, nel mio ebook, a suo tempo pubblicato sull’argomento, mi soffermavo su questo: “(…) Tale specifica, probabilmente condivisibile nel caso si valutino i soli danni da sovrappressione, appare di interpretazione meno certa nel caso di Flash fire che coinvolgano personale prossimale al rilascio. Ricordiamo, infatti, che il rapporto tipico tra i volumi della miscela combusta rispetto alla miscela non ancora innescata è pari a circa 8 per una tipica miscela idrocarburica (rapporto tra la temperatura di fiamma e la temperatura ambiente). Il che si tradurrebbe, considerando un volume di infiammabile da innescare non inferiore a 0,1 m3, in un fronte di fiamma di quasi un metro cubo. Peraltro gli effetti di un Flash fire derivante da una nube di vapori adiacenti ad una pozza di liquido infiammabile possono comportare aggravi di rischio particolarmente significativi rispetto al Flash generato dalla sola presenza di gas infiammabile leggero. Maggiori dettagli, in questo senso, sono rinvenibili nel capitolo 8 del testo RAE[2] (…)”.

Ed è proprio su questo argomento che la nuova IEC 60079-10-1:2020 appare radicalmente innovativa poiché il nuovo art. 4.4.2 così si esprime:

“The criteria for a zone NE classification should be based on the following factors:

      1. Ignition would not result in sufficient pressure to cause harm either due to the pressure wave or due to damage that could cause flying objects or particles e.g. broken glass from windows.
      1. Ignition would not result in sufficient heat to cause harm or a fire from surrounding materials.
      1. For gas distributed at pressures above 1000 kPag (10 barg) consideration shall be given to a specific risk assessment
    1. A zone NE shall not be applied to gas distributed at pressures above 2000 kPag (20 barg) unless a specific detailed risk assessment can document otherwise”.

…quasi mi avessero letto nel pensiero…

Non è certo così, ma mi piace pensarlo.

Nell’attesa di approfondire online il nuovo tema connesso alla NE contenuto nella terza edizione dello standard di classificazione, proviamo ad indicare un paio di chiavi di lettura relativamente ai punti in ombra presenti nella seconda edizione. Vogliamo cioè rispondere alle seguente domanda:

“Qual è il reale limite sotto il quale considerare Non Estesa (NE), e quindi con ALTO GRADO DI DILUIZIONE[3], una zona a rischio di esplosione secondo EN 60079-10-1:2015?”

L’allegato C.3.5 (cfr. Ed. 2), specifica quanto segue: “Il grado di diluizione è ottenuto trovando l’intersezione tra i rispettivi valori individuati sugli assi verticale e orizzontale. La linea che divide l’area del grafico tra la ‘diluizione alta’ e la ‘diluizione media’ rappresenta un volume infiammabile di 0,1 m3 così che ogni intersezione sulla parte sinistra della curva implica un volume infiammabile ancora più piccolo[4].

[“The degree of dilution is obtained by finding the intersection of respective values displayed on horizontal and vertical axis. The line dividing the chart area between ‘dilution high’ and ‘dilution medium’ represents a flammable volume of 0,1 m3, so any intersection point left to the curve implies an even smaller flammable volume”]

Esisteranno quindi infinite coppie di valori [Wg*; uw] che delimiteranno la zona ad ALTA diluizione da quella a MEDIA.

Qualche esempio di velocità dell’aria uw correlata a specifiche portate di emissione Wg* caratterizzanti la transizione tra diluizione MEDIA ed ALTA Eccoli:

  • Wg* = 0,001 m3/s -> uw = 0,0135 m/s
  • Wg* = 0,005 m3/s -> uw = 0,068 m/s
  • Wg* = 0,03 m3/s -> uw = 0,41 m/s
  • Wg* = 0,4 m3/s -> uw = 5,41 m/s

Chiediamoci, ora:

Come è stato costruito il diagramma logaritmico in base al quale si stabilisce l’aggravio o l’attenuazione del rischio nella classificazione delle zone a rischio di esplosione?”

Tutto parte da un ripensamento complessivo del concetto di Vz (volume ipotetico di atmosfera esplosiva) presente nella norma EN 60079-10 fin dal 1996. Tale nuovo approccio, innovativo rispetto alla canonica interpretazione data in tutti i documenti dell’IEC, del CENELEC e del CEI dal 1996 al 2012, venne elaborato proprio nel 2012 da Predrag Persic (Persic, 2012[5]).

Successivamente la Commissione Elettrotecnica Internazionale adottò tale mutazione di paradigma e la pose a fondamento della seconda edizione dell’IEC 60079-10-1 (quella del 2015), preferendola all’interpretazione data dall’HSL nel 2005 che conteneva, ad essere sinceri, un giudizio forse troppo severo sul parametro Vz:

“(…)  The British Standard contains a methodology for the estimation of this cloud size which is of unknown origin and dubious accuracy (…)”

In fondo quando venne concepita la metodologia di calcolo del Vz, utilizzata peraltro con profitto per due decenni, la simulazione CFD di cui si servì l’HSL per confutare il Vz, era molto di là da venire per applicazioni connesse alla classificazione delle zone a rischio di esplosione.

Lo è tuttora, peraltro

La sintesi del nuovo approccio al Vz è riepilogato nella figura seguente (Fonte: Persic, 2012) in cui il volume dell’atmosfera esplosiva ha una forma conica, quella che ci si può ragionevolmente aspettare da qualsiasi rilascio passivo da una sorgente puntiforme in presenza di ventilazione ambientale. Solo in rari casi, come in presenza di forte vento, la nube di gas infiammabili potrebbe assumere forme differenti (es. una forma cilindrica).

Questo approccio è incluso pure nella nuovissima IEC 60079-10-1:2020; è sufficiente consultare la figura 1 del nuovo standard per averne contezza.

In particolare, nell’articolo di Persic si correla, attraverso un approccio basato su equazioni di continuità, il Vz alla velocità locale dell’aria attraverso la seguente relazione:

Per il significato dei simboli si faccia riferimento alla pubblicazione citata, alla EN 60079-10:1996 ed alla EN 60079-10-1:2015.

La retta (in diagramma Log-Log) che separa la zona ad ALTA da quella a MEDIA diluizione è quindi semplicemente ottenibile assumendo una opportuna costante Ф e imponendo il valore Vz = Vz,NE uguale a 0,1 m3.

In questo senso la costante Ф è stabilita dalla norma EN 60079-10-1:2015 (e dalla successiva IEC 60079-10-1:2020) pari a cinque.

Tutto bene insomma? Abbiamo scoperto la relazione posta alla base del diagramma C.1, EN 60079-10-1:2015?

Più o meno.

Il Persic, infatti, suggerisce di adottare la seguente equazione per il calcolo di Ф:

Assumendo il valore φ = 30° al vertice del cono di rilascio [range compreso tra 22° e 60°][6] si ottiene per il parametro Ф il valore di 0,74, circa sette volte inferiore a quello fatto proprio dalla norma.

A questo proposito viene specificato nel paper che:

“(…) il coefficiente Ф dovrebbe essere determinato preferibilmente attraverso la modellazione di CFD, supponendo che possa assumere valori diversi per diversi scenari di rilascio. In ogni caso, il valore di 0,74 proposto (…) è una buona approssimazione da assumere in prima istanza”

È credibile che nell’ambito dei lavori di simulazione CFD svolti dal sottocomitato tecnico IEC/TC 31J si sia giunti a stimare una costante differente rispetto a quella proposta nella pubblicazione scientifica di partenza per ragioni che ad oggi non mi sono note.

In conclusione appare evidente che il concetto di Vz è ancora bene presente all’interno dello standard di classificazione, pure se interpretato e calcolato con modalità e forme differenti rispetto agli “albori”.

Proposta di esercizio: vogliamo provare a calcolare quale sia il volume Vz adottato da normate per definire il discrimine tra zone a MEDIA e BASSA diluizione? Vi va?

Alla prossima!

Ciao

Marzio

[1] Utilizzeremo una piattaforma web

[2] Marigo M. (2017), Rischio Atmosfere Esplosive ATEX, WKI-IPSOA

[3] La condizione di ALTA diluzione pur non essendo sufficiente ad ottenere zone NE è tuttavia condizione necessaria

[4] Il valore di 0,1 m3 verrà di seguito indicato come Vz,NE

[5] P Persic, Hypothetical Volume of Potentially Explosive Atmosphere in the Context of IEC Standard 60079-10-1, Ex-Bulletin, Croatia 2012. Vol 40, 1-2

[6] Nota Persic: “Objection could be submitted that the coefficient Ф is not well defined and that it requires a proper empirical validation.Nevertheless, under some reasonable premises, it can be assumed on the safe side. E.g., we know for sure that the spatial angle of jet/plume expansion is somewhere between 22° and 60° depending on the release conditions and that the gas concentration at the periphery must be quite negligible”

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