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  DISPENSE TECNICHE
 
  VENTILAZIONE
 
  VENTILAZIONE IN AMBIENTI ESPLOSIVI I
 
 
       
 
  1. Classificazione
  2. Atmosfera esplosiva
  3. Atmosfera potenzialmente esplosiva
  4. Punto di infiammabilità di un liquido
  5. Temperatura di autoignizione di un liquido
  6. Limiti di esplosività
  7. Energia necessaria per l'ignizione di vapori
  8. Per compressione
 
 
Può essere utile definire alcuni concetti ed esporre i comportamenti dei liquidi, vapori e gas in circostanze di infiammabilità e d'esplosione per esporre successivamente il controllo che si può esercitare con una ventilazione adeguata delle atmosfere che contengono tali elementi.

I liquidi di per se stessi non sono infiammabili, sono i vapori che escono dagli stessi che, con l'applicazione di una fiamma o di una scintilla, causano l'incendio o l'esplosione. Questi vapori richiedono una determinata proporzione d'aria e la presenza di una fonte di ignizione per entrare in infiammabilità.

Fig. 1. Esplosione

Così, i vapori della benzina devono essere presenti da un 1,4% al 7,6% in un volume d'aria per esplodere. Per questo, è necessario mantenere la benzina liquida in recipienti a tenuta stagna e ridurre al massimo il suo contatto con l'aria durante la sua manipolazione.

Le tecniche di prevenzione degli incendi e delle esplosioni si basano sull'eliminazione delle fonti di ignizione, evitare il contatto con l'aria, realizzare uno stoccaggio a tenuta stagna dei liquidi, utilizzare un'atmosfera a gas inerte e utilizzare una ventilazione adeguata per diluire le miscele e impedire concentrazioni di gas infiammabili.

La benzina non è l'unico liquido che rilascia vapori infiammabili a temperatura ambiente. Nella tabella alla fine della scheda appaiono molti altri liquidi combustibili e infiammabili d'uso comune.

Punto di infiammabilità, temperatura di ignizione, limiti di infiammabilità, indice di evaporazione, reattività al calore, densità, indice di diffusione, oltre ad altri fattori devono essere presi in considerazione per una corretta valutazione del rischio a cui siamo esposti. Quando è stato dichiarato l'incendio o è stata provocata l'esplosione, tutti questi fattori perdono di importanza e il controllo del sinistro passa a un altro livello.

Fig.2. Gas metano + aria
 
 
 
  1. Classificazione
 
 
 
L'associazione americana NFPA definisce un liquido come un fluido con una tensione di vapore inferiore a 172 kPa a 38 ºC. Un'altra classificazione stabilisce tre categorie di liquidi infiammabili schematizzati nelle tabelle 1 e 2.

Liquidi infiammabili (Punti di infiammabilità < 38ºC)
Classe Punto di infiammabilità Punto di ebollizione Osservazioni
IA < 23 ºC < 38 ºC In zone geografiche che possono raggiungere i 38 ºC, basta un riscaldamento moderato affinché il liquido raggiunga il suo Punto di infiammabilità.
IB < 23 ºC > 38 ºC
IC > 23 ºC < 38 ºC
Tabella 1. Liquidi infiammabili


Liquidi combustibili (Punti di infiammabilità > 38ºC)
Classe Punto di infiammabilità Osservazioni
II ≥ 38 ºC < 60 ºC -
IIIA ≥ 60 ºC < 93 ºC Richiedono per la loro ignizione un notevole apporto di calore da una fonte diversa dall'ambiente.
 
IIIB ≥ 93 ºC
Tabella 2. Liquidi combustibili

Molti prodotti combustibili sono solidi a una temperatura di 38 ºC o più ma quando si scaldano si trasformano in liquidi che rilasciano vapori infiammabili. Cere, abrasivi, ecc. devono essere considerati dal punto di vista dei liquidi e vapori a cui danno luogo quando si scaldano.
 
 
 
 
  2. Atmosfera esplosiva
 
 
 
È qualsiasi miscela di aria, in condizioni atmosferiche, di sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapore, nebbia o polvere in cui, dopo un'ignizione, la combustione si propaga alla totalità della miscela non bruciata. (Definizione contenuta nella Direttiva 94/9/CE).

La temperatura di infiammabilità è definita da test normalizzati in base al CEI-79-4. Anche il fattore tempo influisce con una certa forza, come si può vedere nella Fig. 3 del metano (grisù delle miniere).

Fig. 3. Grisù (Gas metano + aria)

L'energia minima di infiammabilità espressa in mJ (milli Joule) viene indicata come esempio nella tabella 3.

Liquidi infiammabili (Punti di infiammabilità < 38ºC)
Classe   Gas / Aria Minima m
I Metano 8,3 ± 0,3 220
IIA Propano 5,25 ± 0,25 250
IIB Etilene 7,8 ± 0,5 96
IIC Idrogeno 21 ± 2 20
Tabella 3. Liquidi infiammabili

 
 
 
 
  3. Atmosfera potenzialmente esplosiva
 
 
 
Si chiama così quando il rischio esiste solo in fase potenziale, vale a dire che l'atmosfera può diventare esplosiva a causa di condizioni locali e di funzionamento.
 
 
 
 
  4. Punto d'infiammabilità di un liquido
 
 
 
Corrisponde alla temperatura più bassa in cui la tensione di vapore del liquido può produrre una miscela infiammabile nel Limite di infiammabilità inferiore. Più semplicemente: senza vapore non esiste infiammabilità. Quanto più elevata è la temperatura, maggiore sarà la quantità di vapore. Esiste una temperatura minima in cui c'è sufficiente vapore per l'ignizione. È il Punto di Infiammabilità.

Esistono dispositivi normalizzati per effettuare i test che determinano questo punto.
 
 
 
 
  5. Temperatura di autoignizione di un liquido
 
 
 
È la temperatura a cui si deve scaldare un liquido affinché entri in ignizione spontanea e bruci.

È stato normalizzato anche il metodo per stabilire questa temperatura.

In generale, la temperatura di ignizione diminuisce quando aumenta il peso molecolare del liquido. Ad esempio si può vedere la Fig. 4.

Fig. 4. Grafica di ignizione
 
 
 
 
  6. Limiti di esplosività
 
 
 
Se define el "Limite Inferior de Explosividad" LIE, como aquel en que la concentración mínima de vapor-aire por debajo de la cual el fuego no se propaga.

Fig. 5. Grafico del LEL

E il "Limite Superiore di Esplosività" UEL, come la massima concentrazione di vapore-aria al di sopra della quale il fuoco non si propaga.

Al di sotto del LEL si considera che la miscela è "troppo povera" per bruciare e al di sopra del UEL è "troppo ricca", sempre per bruciare. In questo caso, trattandosi di motori a scoppio, diciamo che si "ingolfa".

Sui limiti di esplosività influiscono fortemente la temperatura e la pressione a cui è sottoposto il liquido infiammabile. I vapori che galleggiano su un liquido si riducono quando aumenta la pressione che si oppone alla vaporizzazione e aumentano quando tale pressione cala. Inoltre, a una maggiore temperatura il liquido avrà una maggiore tensione di vapore e tenderà ad evaporare in quantità maggiori. Il punto di equilibrio si può raggiungere solo, ovviamente, in sistemi chiusi come serbatoi, tubature, ecc. All'aria aperta il liquido che può evaporare continuerà a farlo fino al suo totale esaurimento.
 
 
 
 
  7. Energia necessaria per l'ignizione di vapori
 
 
 
Le fonti di ignizione possono essere molto diverse.
  • Calore
    Prodotto da attriti in macchine con funzionamento anormale, usura, rotture, ecc. Le superfici calde devono avere delle dimensioni e una temperatura sufficienti per potersi infiammare.
  • Fiamme
    Che sono in grado di riscaldare il vapore fino alla temperatura di ignizione della miscela.
  • Scintille
    Quelle prodotte per attrito, di breve durata, possono non riuscire a infiammare le miscele. Le scintille elettriche, invece, hanno generalmente un'energia sufficiente e sono in grado di causare l'ignizione delle miscele infiammabili.
 
 
 
 
  8. Per compressione
 
 
 
Possono sorgere delle esplosioni particolarmente distruttive a meno che non siano controllate e dirette, come nel caso all'interno dei cilindri del motore Diesel, laddove la compressione rapida di una miscela infiammabile, di gasolio, genera il calore sufficiente fino al suo punto di ignizione.

La tabella sotto contiene un elenco di prodotti con indicazione delle loro caratteristiche fisiche e dei loro limiti di esplosività LEL e UEL. Viene indicata anche la MAC, la massima concentrazione accettabile per la vita degli esseri umani. È un dato particolarmente indispensabile quando si parla delle atmosfere di locali chiusi, capannoni o armadi in processi industriali in cui esiste la presenza umana, dal momento che la ventilazione di un'atmosfera per assicurare la nullità del rischio di esplosione potrebbe non essere sufficiente per la salute degli occupanti.

Nella seconda parte di questa Scheda Tecnica, Ventilazione in Ambienti Esplosivi II, verranno fornite le formule per calcolare l'apporto d'aria che garantisce il mantenimento dell'atmosfera al di sotto del LEL.

Materie Peso molecolare Peso specifico kg/m³ Limiti di esplosività
Percentuale % in volume
Massima concentrazione MAC
Inferiore LIE Superiore LSE p.p.m. mg/m³
Acetaldeide 44,05 0,821 3,97 57,00 100 180
Acetato di etile 88,10 0,901 2,18 11,40 400 1.400
Acetato di metile 74,08 0,928 3,15 15,16 200 610
Acetato di n-propile 102,13 0,886 1,77 8,00 200 835
Acetato di n-amile 130,18 0,879 1,10 - 100 532
Acetato di n-butile 116,16 0,882 1,39 7,55 150 713
Acetone 58,08 0,792 2,55 12,80 1.000 2.400
Acido acetico 60,05 1,049 5,40 - 10 25
Acrilonitrile 53,06 0,806 3,05 17,00 2 4,3
Alcol etilico 46,07 0,789 3,28 18,95 1.000 1.900
Alcol isoamilico 88,15 0,812 1,20 - 100 361
Alcol isopropilico 60,09 0,785 2,02 11,80 400 983
Ammoniaca 17,03 0,597 15,50 27,00 25 18
Anidride solforosa 64,07 2,264 - - 5 13
Anidride acetica 102,09 1,082 2,67 10,13 10 25
Anidride carbonica 44,01 1,53 - - 5.000 9.000
Anilina 93,12 1,022 75,6 - 5 19
Benzene 78,11 0,879 1,4 7,10 10 30
Bromo 159,83 3,119 - - 0,1 0,7
Bromuro di etile 109,98 1,43 6,75 11,25 200 891
Bromuro di metile 94,95 1,732 13,50 14,50 20 80
Butadiene 54,09 0,621 2 11,50 10 22
Butano 58,12 2,085 1,86 8,41 800 1.900
Butanolo 74,12 0,810 1,45 11,25 100 300
Butanone 72,1 0,805 1,81 9,50 200 590
Cianuro di idrogeno 27,03 0,688 5,60 40,00 10 11
Cicloesano 84,16 0,779 1,26 7,75 300 1.030
Ciclopropano 42,08 0,720 2,40 10,40 - -
Cloro 70,91 3,214 - - 1 3
Cloroformio 119,39 1,478 Non infiammabile 10 50
Cloruro di etile 64,52 0,921 3,6 14,80 1.000 2.640
Cloruro di metile 50,49 1,785 8,25 18,70 50 103
Cloruro di vinile 62,50 0,908 4,00 21,70 500 1.300
Dicloroetilene 96,95 1,291 9,7 12,80 5 20
Diclorometano 98,97 1,257 6,2 15,9 50 174
Dicloruro di propilene 112,99 1,159 3,4 14,5 75 347
Disolfito di carbonio 76,13 1,263 1,25 50 - -
Stirolo 104,14 0,903 1,1 6,1 50 213
Etere etilico 74,12 0,713 - - 400 1.200
Etossietanolo 90,12 0,931 2,6 15,70 5 18
Formaldeide 30,03 0,815 7,0 73,00 5 6
Formiato di etile 74,08 0,917 2,75 16,40 100 303
Formiato di metile 60,05 0,974 4,5 20,00 100 246
Fosfina 34,00 1,146 - - 0,3 0,4
Benzina 86 0,68 1,3 6,00 300 890
Eptano 100,20 0,684 1,1 6,70 400 1.640
Esano 86,17 0,66 1,18 7,40 100 360
Metanolo 34,04 0,792 6,72 36,50 200 260
Metilpropilchetone 86,13 0,816 1,55 8,15 - -
Monossido di carbonio 28,10 0,968 12,5 74,20 50 55
Ottano 114,22 0,703 0,95 3,2 300 1.450
Ossido di etilene 44,05 0,887 3,00 80,00 1 1,8
Ozono 48,00 1,658 - - 0,1 0,2
Pentano 72,15 0,625 1,40 7,80 600 1.800
Percloroetilene 165,85 1,624 Non infiammabile 100 670
Propano 44,09 1,554 2,12 9,35 - -
Solfuro di carbonio 76,13 1,263 1,25 50,00 20 60
Solfuro di idrogeno 34,08 1,189 4,3 45,50 10 14
Tetracloruro di carbonio 153,84 1,595 Non infiammabile 10 65
Toluene 93,12 0,866 1,27 6,75 100 375
Tricloroetilene 131,40 1,466 Non infiammabile 100 535
Xilene 106,16 0,881 1,0 6,00 100 435
Tabella 4. Liquidi in base alle materie

 
 
 
 
 
 
 
 
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