Quali requisiti ATEX devono soddisfare gli impianti di miscelazione per polveri di detersivo in Germania?
Gli impianti di miscelazione per polveri di detersivo devono essere dimensionati e gestiti in Germania sulla base di una considerazione di protezione dalle esplosioni specifica per sostanza e impianto. Determinante non è la denominazione del prodotto «polvere di detersivo», ma se la rispettiva ricetta o la sua frazione di polvere fine possa formare, nelle condizioni reali, un'atmosfera di polvere esplosiva pericolosa. La valutazione deve considerare anche componenti organici, vettori di sostanze profumate, tensioattivi, polimeri, polveri enzimatiche, componenti ossidanti nonché possibili miscele ibride vapore-polvere.
Quadro normativo e responsabilità
La direttiva prodotti ATEX 2014/34/UE disciplina i requisiti per apparecchi e sistemi di protezione destinati all'uso in aree a rischio di esplosione. Riguarda il produttore o l'immettitore sul mercato. Questi deve eseguire le procedure di valutazione di conformità applicabili, redigere la documentazione tecnica e fornire la marcatura ATEX appropriata per le condizioni di impiego previste. La direttiva richiede, tra l'altro, che gli apparecchi destinati ad aree soggette a polvere siano progettati in modo che i depositi di polvere non vengano innescati e che le temperature superficiali restino nettamente al di sotto delle temperature di accensione rilevanti.
La direttiva sull'esercizio ATEX 1999/92/CE riguarda il gestore. In Germania i suoi requisiti vengono attuati soprattutto tramite il regolamento sulle sostanze pericolose e il regolamento sulla sicurezza di esercizio. Il gestore deve valutare il rischio di esplosione, stabilire le zone Ex, scegliere apparecchi idonei, attuare misure di protezione e documentare i risultati nel documento di protezione contro le esplosioni. La TRGS 720 richiede espressamente la documentazione della valutazione del rischio come documento di protezione contro le esplosioni.
La responsabilità tecnica non termina all'interfaccia del miscelatore. Nella valutazione rientrano l'intera catena di processo e tutti i punti di trasferimento: ricevimento delle materie prime, dosaggio, miscelatore, aspirazione, filtro, trasportatore, silo, scarico, vagliatura, confezionamento, aperture di pulizia e manutenzione nonché eventuali sistemi per solventi o sostanze profumate.
Classificazione delle zone e dati delle sostanze
Con le polveri combustibili le aree vengono classificate come zona 20, 21 o 22. La zona 20 è presente quando un'atmosfera di polvere esplosiva è presente costantemente, per lunghi periodi o frequentemente. Ciò riguarda spesso lo spazio interno di un miscelatore, silo, filtro o di una tubazione che conduce polvere. La zona 21 può esistere nell'immediato intorno di punti di riempimento, svuotamento, campionamento o manutenzione, quando durante l'esercizio normale viene rilasciata occasionalmente polvere. La zona 22 è presente quando un'atmosfera di polvere pericolosa si verifica solo raramente e per breve tempo. La classificazione effettiva delle zone dipende da tasso di rilascio, tenuta, aspirazione, pulizia, geometria dell'ambiente ed esercizio.
Per la zona 20 è in linea di principio richiesto un apparecchio di categoria 1D. Nella zona 21 sono ammessi apparecchi di categoria 1D o 2D; nella zona 22 entrano in considerazione apparecchi delle categorie 1D, 2D o 3D. Questa assegnazione vale non solo per motori e sensori, ma anche per componenti non elettrici come utensili di miscelazione, alberi, guarnizioni, giunti, valvole, valvole rotative e dispositivi di trasporto.
Il dimensionamento non deve basarsi su valori standard presunti. Per ogni frazione di polvere rilevante sono necessari dati caratteristici rappresentativi di sicurezza. Ne fanno parte in particolare KSt, la pressione massima di esplosione pmax, l'energia minima di accensione, la temperatura minima di accensione della nube di polvere, la temperatura minima di accensione dello strato di polvere, la distribuzione granulometrica, l'umidità e la conducibilità elettrica. Con componenti liquidi volatili e sostanze profumate devono essere valutate possibili miscele ibride vapore-polvere. La TRGS 721 concretizza la determinazione e la valutazione del rischio di esplosione nonché la scelta delle misure di protezione necessarie.
Un'affermazione generica secondo cui le polveri di detersivo appartengono in linea di principio alla classe di esplosione della polvere St 1 o St 2 non è affidabile. La classificazione risulta dalla misurazione del prodotto concreto. Anche componenti ossidanti come il percarbonato di sodio devono essere considerati separatamente: non sono da valutare semplicemente come polvere combustibile, ma possono intensificare gli incendi e rilasciare ossigeno in caso di decomposizione.
Misure di protezione durante l'esercizio
La protezione dalle esplosioni segue una gerarchia. Hanno priorità la prevenzione o la limitazione di un'atmosfera esplosiva pericolosa e la prevenzione di fonti di innesco efficaci. Solo quando ciò non è sufficientemente possibile si impiegano misure di protezione costruttive per limitare gli effetti dell'esplosione.
Una conduzione di processo il più possibile chiusa e a tenuta di polvere limita le fuoriuscite di polvere. Incapsulamento, aspirazione, tecnica di filtrazione idonea, punti di trasferimento a tenuta e un concetto di pulizia basato sul rischio riducono i depositi di polvere nell'ambiente di installazione. Gli strati di polvere non devono essere valutati con un valore limite generico come «1 mm». Già depositi sottili ed estesi possono contribuire, in caso di risollevamento, a un'esplosione secondaria.
Alla prevenzione delle fonti di innesco appartengono la limitazione delle temperature superficiali, il monitoraggio della temperatura di cuscinetti e guarnizioni, il rilevamento di blocchi o coppia inammissibile, separatori di corpi estranei, la manutenzione di componenti meccanici nonché una messa a terra continua e un'equipotenzialità. La TRGS 723 indica per gli strati di polvere, in linea di principio, una distanza di sicurezza di 75 °C tra la temperatura minima di accensione dello strato di polvere e la temperatura superficiale, salvo diversa determinazione ammessa dalla valutazione del rischio.
Va considerata anche la carica elettrostatica. Riguarda miscelatori, tubazioni, tubi flessibili, filtri, IBC, contenitori, operazioni di riempimento e personale operativo. La TRGS 727 tratta la prevenzione dei pericoli di innesco dovuti a cariche elettrostatiche. Un concetto efficace può comprendere componenti conduttivi o dissipativi, collegamenti di messa a terra verificati, dispositivi di protezione individuale idonei e regole operative per il cambio di contenitori e la pulizia.
Se un'esplosione non può essere impedita con sufficiente sicurezza, devono essere valutate misure di protezione costruttive. Ne fanno parte apparecchi resistenti alla pressione di esplosione o all'urto di pressione da esplosione, sfogo di pressione da esplosione, sfogo senza fiamma, soppressione dell'esplosione e il disaccoppiamento dal punto di vista della tecnica antideflagrante dei componenti collegati. Il disaccoppiamento è particolarmente importante affinché fiamma e pressione non si trasmettano tramite condotte di trasporto o aspirazione a filtri, sili o altri apparecchi. Misure idonee possono essere valvole di non ritorno collaudate, saracinesche a chiusura rapida, valvole di protezione contro le esplosioni, barriere di estinzione o valvole rotative idonee a tale scopo.
Obblighi del gestore
Il gestore deve redigere il documento di protezione contro le esplosioni prima dell'avvio dell'esercizio, mantenerlo aggiornato e verificarlo in caso di modifiche di ricetta o di impianto. Contiene almeno la valutazione del rischio, la classificazione delle zone, i dati delle sostanze rilevanti per la sicurezza, la scelta degli apparecchi e dei sistemi di protezione, la valutazione delle fonti di innesco, il concetto di verifica, le regole di pulizia, le istruzioni operative e le misure organizzative.
I dipendenti necessitano di addestramenti su zone Ex, rilascio di polvere, messa a terra, pulizia sicura, anomalie, allarmi e misure di emergenza. Lavori a caldo, molatura, saldatura o l'impiego di apparecchiature mobili non autorizzate in o nei pressi di aree Ex richiedono una procedura di autorizzazione controllata. I sistemi di protezione contro le esplosioni, i collegamenti di messa a terra, i monitoraggi della temperatura, i filtri, i dispositivi di disaccoppiamento e i componenti di sfogo della pressione devono essere verificati regolarmente secondo la valutazione del rischio, le indicazioni del produttore e gli obblighi di verifica vigenti.
Così amixon® supporta il dimensionamento conforme ad ATEX di impianti di miscelazione per polveri di detersivo
Gli impianti di miscelazione per polveri di detersivo possono essere dimensionati in modo sicuro solo se sono note le effettive proprietà della ricetta. Non sono determinanti soltanto le denominazioni delle materie prime impiegate, bensì le proprietà della rispettiva frazione di polvere, eventuali componenti organici, vettori di sostanze profumate, tensioattivi, polimeri, polveri enzimatiche, componenti ossidanti nonché, se applicabile, miscele ibride vapore-polvere. amixon® supporta il dimensionamento tecnico di processo del miscelatore; la valutazione del rischio, la classificazione delle zone e la redazione del documento di protezione contro le esplosioni spettano al gestore e agli specialisti in protezione dalle esplosioni da esso incaricati.
amixon® può fornire miscelatori, granulatori, essiccatori-miscelatori sottovuoto e reattori di miscelazione in esecuzioni del vano prodotto idonee per una classificazione come zona ATEX 20. Ciò vale — a seconda di serie e configurazione di progetto — tra l'altro per miscelatori a un albero, miscelatori verticali e conici, miscelatori a container, miscelatori continui nonché essiccatori-miscelatori sottovuoto e reattori di miscelazione. Per la zona 20 è in linea di principio richiesto un livello di protezione molto elevato, che di norma corrisponde a un'esecuzione di categoria 1D. La categoria dell'apparecchio concreta, la temperatura superficiale massima ammissibile, l'equipaggiamento elettrico e non elettrico nonché la relativa documentazione ATEX vengono stabiliti in modo specifico per progetto in base ai dati delle sostanze e alle condizioni di processo.
Il quadro giuridico deriva dalla direttiva prodotti ATEX 2014/34/UE per apparecchi e sistemi di protezione, nonché dalla direttiva sull'esercizio ATEX 1999/92/CE per l'esercizio di impianti a rischio di esplosione. In Germania gli obblighi del gestore vengono concretizzati in particolare dal regolamento sulle sostanze pericolose, dal regolamento sulla sicurezza di esercizio e dalle regole tecniche per le sostanze pericolose. Il gestore deve valutare il rischio di esplosione, stabilire le zone Ex, attuare misure di protezione idonee e documentare i risultati nel documento di protezione contro le esplosioni. La TRGS 720 richiede espressamente la documentazione della valutazione del rischio come documento di protezione contro le esplosioni.
La classificazione delle zone comprende sempre l'intera catena di processo. Lo spazio interno di un miscelatore, filtro, silo o di una tubazione di trasporto che conduce polvere è spesso zona 20. Nell'area di punti di riempimento, svuotamento, campionamento o manutenzione può essere presente, a seconda dell'effettivo rilascio di polvere, la zona 21. Le aree in cui un'atmosfera di polvere pericolosa è da attendersi solo raramente e per breve tempo possono essere classificate come zona 22. La classificazione definitiva dipende da tasso di rilascio, tenuta, aspirazione, pulizia, geometria dell'ambiente ed esercizio.
I miscelatori amixon® possono essere dimensionati per una conduzione del prodotto il più possibile chiusa e a tenuta di polvere. Vani di miscelazione con poche fughe, levigati, e sistemi di tenuta idonei possono limitare le fuoriuscite di polvere. Le porte di ispezione Clever-Cut® con guarnizione OmgaSeal® sono progettate, secondo amixon®, per una tenuta a basso spazio morto del vano prodotto. La tenuta a lungo termine dipende tuttavia anche da differenze di pressione, materiale della guarnizione, usura, manutenzione e dall'effettiva conduzione del processo. Un'esecuzione dell'apparecchio a tenuta di polvere non sostituisce quindi la necessaria pulizia, aspirazione e controllo dei depositi di polvere nell'ambiente di installazione.
La limitazione delle possibili fonti di innesco è una parte centrale del dimensionamento apparecchiativo. Molti miscelatori verticali amixon® possono essere gestiti con basse velocità periferiche. Per le serie VM e HM amixon® indica un intervallo regolabile di circa 0,8-3,5 m/s. Basse velocità dell'utensile possono ridurre l'energia di attrito, urto e abrasione. Non costituiscono tuttavia una prova generale che non possa verificarsi alcuna fonte di innesco efficace. La valutazione deve considerare, tra l'altro, cuscinetti, guarnizioni, alberi, utensili di miscelazione, possibili contatti utensile-parete, corpi estranei, blocchi, temperature superficiali, carica elettrostatica e componenti elettrici.
Misure idonee possono comprendere monitoraggio di temperatura e coppia, velocità di giro controllate dell'utensile, separazione di corpi estranei, concetti di guarnizione e cuscinetto idonei, messa a terra, equipotenzialità e manutenzione preventiva. Per gli strati di polvere la TRGS 723 indica in linea di principio una distanza di sicurezza di 75 °C tra la temperatura minima di accensione dello strato di polvere e la temperatura superficiale, salvo diversa determinazione ammessa dalla valutazione del rischio. La carica elettrostatica deve essere considerata per miscelatore, tubazioni, tubi flessibili, filtri, contenitori e operazioni di carico.
Per additivi liquidi come tensioattivi, oli o formulazioni di profumo sono disponibili lance di dosaggio e ugelli idonei. L'aggiunta deve essere armonizzata con quantità di liquido, viscosità, figura di spruzzo, dimensione delle gocce, temperatura e movimento del prodotto. L'obiettivo è una distribuzione uniforme con sovrainumidimento locale limitato e incrostazioni il più possibile ridotte. Con ricette di detersivo contenenti granulati enzimatici o componenti ossidanti come il percarbonato di sodio, umidità, temperatura e sollecitazione meccanica devono essere controllati con particolare attenzione. Il percarbonato di sodio è una sostanza ossidante e può rilasciare ossigeno in caso di decomposizione termica; l'inertizzazione non sostituisce quindi né il controllo della temperatura né la valutazione di possibili reazioni di decomposizione.
Se un'esplosione non può essere impedita con sufficiente sicurezza, devono essere valutate misure di protezione costruttive per l'intero impianto. Ne fanno parte apparecchi resistenti alla pressione di esplosione o all'urto di pressione da esplosione, sfogo di pressione da esplosione, sfogo senza fiamma, soppressione dell'esplosione e il disaccoppiamento dal punto di vista della tecnica antideflagrante. In particolare filtri, sili, dispositivi di trasporto e tubazioni devono essere protetti dalla trasmissione di pressione e fiamma. Quali misure di protezione siano necessarie risulta da KSt, pmax, energia minima di accensione, temperature di accensione, umidità, granulometria, conducibilità elettrica, possibili miscele ibride e l'intera geometria dell'impianto.
amixon® offre prove con il prodotto originale per esaminare qualità di miscelazione, sviluppo della temperatura, distribuzione del liquido, comportamento di incrostazione, svuotamento e pulibilità. Questi risultati possono supportare la scelta di miscelatore, utensili, concetto di dosaggio, sistemi di guarnizione e parametri di esercizio. Non sostituiscono tuttavia né la verifica di sicurezza delle sostanze né la valutazione del rischio richiesta per legge, il documento di protezione contro le esplosioni o la verifica dell'intero impianto da parte di specialisti qualificati.