Prevenire le esplosioni di polveri metalliche: analisi di un caso reale

Un’esplosione è un processo chimico-fisico molto complesso, che risponde a delle dinamiche che non sempre è facile prevedere...

Un’esplosione è un processo chimico-fisico molto complesso, che risponde a delle dinamiche che non sempre è facile prevedere completamente. Tutti conosciamo la teoria pura: per innescare un’esplosione sono necessari combustibile, comburente e energia di innesco. Non sempre è facile prevedere, però, come questi si combinano e come siano simultaneamente presenti nel corso di un processo di lavorazione. Pertanto, un’azione complessiva di prevenzione che cerchi di tenere in considerazione più fattori critici possibili, è condizione necessaria per abbassare il rischio a livello di accettabilità.

In questo articolo tecnico analizzeremo un incidente realmente accaduto (fonte: documentazione ASL 14 VCO della Regione Piemonte) e trarremo le conclusioni su che cosa poter fare per prevenire un incidente simile.

Analisi di un caso reale

Il caso riporta di un’esplosione che si è verificata in una azienda di medie dimensioni, nella quale si eseguono la smerigliatura e altre operazioni di finitura superficiale di caffettiere di alluminio. L’esplosione ha interessato l’intero sistema di abbattimento delle polveri di alluminio generatosi all’interno dell’abbattitore.

La causa dell’esplosione, in questo caso, può essere ricondotta ad un aumento repentino di pressione, all’interno del sistema delle polveri generate nel corso del processo produttivo. La rottura del nastro abrasivo, avvenuta all’interno del carter di una smerigliatrice, ha causato il rimescolamento della polvere d’alluminio accumulata e la produzione di scintille che hanno innescato la reazione.

La prima piccola esplosione, pertanto, si è generata direttamente all’interno della macchina, e questo ha causato la produzione di scintille e frammenti incandescenti che sono stati aspirati dall’impianto di abbattimento provocando l’accensione della polvere di alluminio nella parte inferiore del ciclone.

Di per sé, questa esplosione non sarebbe stata tale da creare dei danni e un potenziale pericolo per gli operatori.

Nel documento di valutazione del rischio, infatti, si valutava che, sulla base dei valori di portata di aria aspirata, la quantità di polvere in grado di sostenere una combustione all’interno dei raccordi delle macchine era molto bassa e veniva soddisfatta la condizione di concentrazione molto al disotto del limite inferiore di esplosività.

Ma è stata la seconda deflagrazione, quella secondaria, molto più violenta di quella avvenuta nel ciclone, che, oltre a distruggere completamente il filtro a maniche proiettandone i frammenti a oltre 50 metri di distanza, ha provocato vistosi danni strutturali, per fortuna non alle persone.

Non si era tenuto in considerazione, infatti, che il fronte di fiamma si sarebbe incanalato sia sul condotto di scarico del ciclone, verso il filtro a maniche, sia nei due collettori di aspirazione, provocando la combustione delle polveri presenti nei cassoni delle smerigliatrici più vicine. Inoltre, l’incanalamento verso il filtro, favorito anche dall’aspirazione, ha provocato l’innesco multiplo delle polveri finissime presenti nei numerosi spazi e interstizi esistenti tra le maniche.

E’ stata, quindi, l’esplosione secondaria, causata dall’accumulo di polveri nell’impianto messe in movimento nell’aria dall’esplosione primaria, a creare il vero disastro. E questa possibilità non era stata prevista da nessuno.

La prevenzione

Come dicevamo in apertura di questo articolo, in questo genere di attività, la probabilità che avvenga un’esplosione dipende dalla presenza contemporanea di queste tre condizioni:

  • presenza di polvere combustibile aero-dispersa nell’ambiente;
  • concentrazione della sospensione di polvere compresa entro l’intervallo di esplodibilità;
  • sorgente di innesco con energia sufficiente per attivare la reazione.

Dato che le attività lavorative, come quasi sempre avviene, non permettono di operare in atmosfere inerti, vanno sempre prese alcune misure di prevenzione per ridurre al minimo la possibilità che si presentino le due condizioni rimanenti:

  • pulizia radicale dei luoghi di lavoro, condotta con attrezzature anti-scintilla e nel rispetto di procedure;
  • evitare la pulizia con aria compressa, in modo da non sollevare nubi che possono entrare in contatto con sorgenti di innesco;
  • dotare tutte le macchine di almeno un dispositivo di cattura della polvere per ogni lavorazione;
  • adottare impianti di aspirazione progettati e gestiti in modo da avere un’adeguata velocità di aspirazione e cattura, per consentire la cattura di tutta la polvere prodotta;
  • nella scelta della dislocazione delle macchine, rispettare il principio della riduzione al minimo dello sviluppo e delle variazioni in direzione e sezione delle tubazioni dell’impianto di aspirazione;
  • le pareti interne dei condotti di aspirazione devono essere lisce e a giunti sovrapposti montati controvento per evitare accumuli;
  • evitare la presenza di condotti ciechi e di tratti di condotto anche temporaneamente inutilizzati, sempre per evitare accumuli;
  • pulizia dei condotti di aspirazione e nell’impianto in generale;
  • le giunzioni dei condotti di aspirazione devono essere orientate in modo tale che, in caso di apertura violenta, i tratti di condotto siano proiettati lontano dal personale;
  • pulizia del camino di scarico dell’aria depurata;
  • divieto di introdurre il materiale raccolto nelle fasi di pulizia all’interno dei collettori d’aspirazione;
  • evitare che corpi estranei entrino nelle bocchette di aspirazione;
  • evitare che corpi estranei entrino in contatto con i nastri abrasivi in movimento.

Una volta che tutte queste misure sono state prese, in modo da evitare cause “meccaniche” di produzione di fattori potenzialmente scatenanti l’esplosione, vanno adottati principi di prevenzione soprattutto per l’impianto elettrico di alimentazione delle macchine e dell’illuminazione:

  • installare sempre impianti e apparecchiature a norma specifica per ambienti a rischio di esplosione, certificati per l’uso con i materiali utilizzati nel ciclo produttivo;
  • prevenire l’accumulo di elettricità statica attraverso la messa a terra di tutte le macchine e le apparecchiature;
  • prevedere procedure di blocco e segnalazione per la disalimentazione delle macchine
  • tutte le sorgenti di accensione nelle zone con possibile esistenza di un’atmosfera esplosiva devono essere eliminate, come pure tutte le sorgenti di calore. Per esempio, eventuali lavori di saldatura e montaggio che richiedono l’uso di impianti di saldatura ed attrezzi a fiamma o incandescenti vanno svolti in posti appositamente attrezzati;
  • i condotti di aspirazione devono essere realizzati in materiale conduttivo ed essere messi a terra;
  • anche nel caso dei separatori a secco, i teli filtranti del separatore devono essere in materiale conduttivo;
  • il separatore deve essere realizzato in materiale antistatico.

Queste regole devono essere definite durante la progettazione dell’impianto di processo e devono essere documentate nel documento di protezione dalle esplosioni. Allo stesso modo, devono essere definite delle procedure di pulizia e di manutenzione in stato di efficienza di tutte le apparecchiature, sia meccaniche che elettriche.

Troppo spesso gli incidenti avvengono soltanto perché, nel corso della progettazione dell’impianto, non si è tenuto conto dei vari fattori che possono, non soltanto causare un’esplosione primaria, ma provocare una reazione a catena secondaria, molto più pericolosa e devastante della prima. 

Data pubblicazione: 01-12-2014

Argomento: Approfondimento