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CAPITOLO 1:

Principi generali

Obbiettivi:

Al termine di quest’unità, "principi generali", si dovrebbe sapere:

a) La natura dei materiali infiammabili con il grado di “limite esplosivo” (LEL/UEL), “punto di infiammabilità”, temperatura di autocombustione, l’effetto di “arricchimento di ossigeno” e “densità relativa”;

b) Principi base delle aeree di classificazione:

c) I gruppi di gas in accordo con “energia minima di accensione” (MIE) e “massima distanza sperimentale di sicurezza ” (MESG);

d) Appropriato T - rating per gli apparecchi rispetto alla temperatura di accensione di un dato materiale infiammabile;

e) Livelli del “grado di protezione”.

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Principi generali

Natura dei materiali infiammabili

Triangolo di fuoco

Il triangolo di fuoco rappresenta i tre elementi che dobbiamo tenere in considerazione prima che la combustione abbia atto. Ciascun vertice del triangolo rappresenta degli elementi essenziali sottodescritti:

1. Combustibile: questo può essere sotto forma di gas, vapore, misto o polvere.

2. Ossigeno: in abbondanza poiché è circa il 21% in volume in aria.

3. Sorgente di accensione: Questa può essere, arco, fiamma libera o superficie calda.

La combustione avrà luogo se tutti e tre gli elementi, in una forma o nell'altra, sono presenti, la miscela gas / aria è entro certi limiti e la fonte di accensione ha sufficiente energia. La rimozione di un elemento è sufficiente per evitare la combustione, come l'isolamento o la separazione della sorgente di accensione dalla miscela gas / aria. Queste sono due tecniche utilizzate nelle apparecchiature antideflagranti. Altre tecniche di protezione permettere ai tre elementi di coesistere e si assicura che l'energia della sorgente di accensione è mantenuta sotto i valori specifici, o permette che un’esplosione avvenga se contenuta in un robusto contenitore. Queste tecniche sono affrontate nelle varie sezioni di questo manuale.

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Limiti d’infiammabilità (esplosione)

La combustione avviene solo se la miscela infiammabile che comprende combustibile, sotto forma di gas o vapore e aria, e sono entro certi limiti. Questi limiti sono il "limite minimo di

esplosivo " (LEL), e il "limite superiore esplosivo" (UEL), la gamma tra questi limiti è conosciuto come il campo di infiammabilità.

Un esempio tipico è il carburatore di un motore a benzina, che deve essere regolato su un punto particolare tra questi limiti in modo che il motore possa funzionare in modo efficiente.

Livello esplosivo massimo (UEL) miscela troppo ricca (insufficiente ossigeno)

Zona d’infiammabilità

Livello esplosivo minimo (LEL) miscela troppo povera (insufficiente combustibile)

Limite minimo di esplosione: Quando la percentuale di gas, in volume, è minore di questo limite la miscela è troppo debole perché esploda, ossia insufficiente carburante e/o troppa aria.

Limite superiore di esplosione: Quando la percentuale di gas, in volume, è oltre questo limite la miscela è troppo ricca perché bruci, ossia insufficiente aria o troppa benzina.

I limiti d’infiammabilità di alcuni combustibili sono indicati di seguito.

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Limiti d’infiammabilità (esplosione) (continuazione)

Differenti gas o vapori hanno diversi limiti d’infiammabilità, e maggiore la differenza tra il LEL e l’UEL, conosciuto come il campo d’infiammabilità, il più pericoloso dei materiali. Un’atmosfera Esplosiva (infiammabile), quindi, esiste solo entro questi due limiti.

Lavorare in sicurezza con miscele infiammabili superiori all’UEL è possibile, ma non è in sostanza proponibile. E’ molto più pratico operare sotto il LEL.

Fonti di accensione

Le fonti di accensione sono tante e varie e includono:

a) Arco elettrico/scintilla;

b) Scintilla da frizione;

c) Superfici calde;

d) Attività di saldatura,

e) Sigarette;

f) Scariche elettrostatiche,

g) Batterie;

h) Fumi esausti di combustione endotermica;

i) Reazione termitica;

j) Sodio esposto all’acqua;

k) Reazione piroforica;

l) Reazione chimica;

m) Fulmini;

La sorgente di accensione per quanto principalmente si preoccupa questo testo è un

equipaggiamento elettrico.

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Punto d’infiammabilità

La definizione di punto di infiammabilità è: “la più bassa temperatura alla quale viene generato sufficiente vapore da un liquido, per formare con l'aria una miscela infiammabile che possa essere innescata da una fiamma, arco, scintilla o fiamma libera. Valori tipici sono esposti qui sotto

Valori ottenuti da una fonte diversa PD IEC60079-20

Il punto d’infiammabilità di un materiale dà un'indicazione di come facilmente quel materiale si accende a temperatura ambiente. Il riferimento alle tabelle di materiali infiammabili da PD IEC60079-20 (vedi appendice 1) rivela che il punto d’infiammabilità dei materiali differenti è diverso, variano da ben al di sotto a ben sopra degli 0 ° C.

I materiali con alto punto d’infiammabilità non devono essere trascurati come un potenziale pericolo perché l'esposizione a fonti di calore può permettere la formazione di una miscela infiammabile a livello locale. Inoltre, se un materiale infiammabile è scaricato sotto pressione da un jet, il suo punto d’infiammabilità può essere ridotto.

La quantità di vapore rilasciato dipende dalla temperatura.

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Punto d’infiammabilità (continuazione)

Kerosene: punto d’infiammabilità 38°C

A

A 38°C:

“Accensione”

A 37°C:

“Insufficiente

produzione di

Vapore”

A 0°C:

“Trascurabile

produzione di

vapore”

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Temperatura di accensione

Temperatura di accensione è definita come: "La temperatura minima alla quale un materiale infiammabile s’incendia spontaneamente".

Temperatura di accensione, formalmente conosciuta come temperatura di auto accensione, è un parametro importante perché molti dei processi industriali generano calore. Un'attenta selezione del materiale elettrico che assicuri che la temperatura superficiale prodotta dai dispositivi, indicato dal T-rating, non superi la temperatura di accensione dell'atmosfera infiammabile che può essere presente attorno al materiale. Dei valori tipici di temperatura di

accensione sono i seguenti:

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Ossigeno arricchito

La normale quantità di ossigeno contenuto nell’atmosfera è intorno al 20,95%, e se in una data zona la quantità di ossigeno eccede questo valore questa è considerata ossigeno arricchito. Un tipico esempio di ossigeno arricchito si può verificare negli impianti di produzione di gas, sale operatorie d’ospedale, e dove vengono utilizzati equipaggiamenti con ossi-acetilene.

Ossigeno arricchito ha tre distinti svantaggi. Primo di tutti, può abbassare la temperatura di accensione dei materiali come mostrato nella seguente tabella.

Tutti i valori provengono da fonte diversa dal PD IEC60079-20

Per secondo, l’ossigeno arricchito innalza significativamente il limite massimo di esplosione (UEL) della maggio parte dei gas e vapori, ampliando così il campo di di infiammabilità. Questo è illustrato nella seguente tabella.

Tutti i valori provengono da fonte diversa dal PD IEC60079-20

Per terzo, L’ossigeno arricchito di una atmosfera infiammabile può essere infiammato con un valore molto più basso di energia elettrica.

Attrezzature antideflagranti che sono state testate in condizioni atmosferiche normali, non garantiscono di conseguenza, la sicurezza di tali apparecchiature in un'atmosfera arricchita di ossigeno a causa della natura modificata di una miscela infiammabile.

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Densità

Se un materiale infiammabile viene rilasciato, è importante sapere se il materiale andrà a salire o scendere in atmosfera. I differenti materiali infiammabili sono comparati con l’aria e attribuito un numero per indicare la loro densità relativa con l'aria. Dato che l’aria è il riferimento, la sua densità relativa è 1 tale che per un materiale due volte più pesante dell'aria, la sua densità

relativa sarà 2. Quindi, materiale con una densità relativa minore dell’unità saliranno nell’atmosfera, e quelli superiori all’unità scenderanno al suolo.

I materiali che salgono in atmosfera saranno raccolti nel tetto, e quelli che scendono, come il butano e il propano, possono essere trasportati a livello del terreno e, eventualmente, in una zona non pericolosa, o raccolti in una zona sotto il livello del terreno senza dispersione. Tale posizione deve essere ben ventilata in modo da evitare inneschi causati da scintille vaganti o scarti di sigaretta.

La conoscenza di dove un materiale infiammabile si raccoglierà assicura, che un rilevatore di gas quando montato sarà situato al giusto livello e la ventilazione sia rivolta di conseguenza.

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Classificazione dell’area

Una zona di pericolo è definita come: “un area in cui un’atmosfera di gas esplosivo è presente, o si presume sia presente, in quantità tali da richiedere particolari precauzioni per la costruzione, l'installazione e l'uso di apparecchi”.

Una zona non pericolosa è definita come: “Un’area in cui un’atmosfera di gas esplosivo non è presente in quantità tali da richiedere particolari precauzioni per la costruzione, l'installazione e l'uso di apparecchi”.

Zone

La suddivisione in Zone è un mezzo che rappresenta la frequenza di comparsa e durata di atmosfere esplosive basata sull'identificazione e la considerazione di ogni fonte di rilascio in quelle stesse aree di un impianto. La suddivisione in Zone influirà, e semplificherà la selezione del tipo di apparecchiature protette dall’esplosione, si possono essere utilizzate. Le Zone pericolose sono, quindi, divise in tre Zone che rappresentano questo rischio in termini di probabilità, frequenza e durata del rilascio.

Zona 0 - In questa Zona, un’atmosfera di gas esplosivo è continuamente presente, o presente per lunghi periodi;

Zona 1 - In questa Zona, un’atmosfera di gas esplosivo è probabile che sia presente durante le normali attività.

Zona 2 - In questa Zona, un’atmosfera di gas esplosivo non è probabile che sia presente durante le normali attività, se accadesse, è probabile che sia poco frequente e di breve durata.

Anche se non specificato nella norma, è generalmente accettato nel settore che la durata di un rilascio di gas, o un numero di fughe di gas, su base annua (un anno composto di circa 8760 ore), per le diverse Zone è la seguente.

Zona 2 - 0 – 10 ore

Zona 1 - 10 – 1000 ore

Zona 0 - oltre 1000 ore

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Classificazione dell’area (continuazione)

La rappresentazione delle zone con “Diagrammi di classificazione dell’area” sono

raccomandati nelle BS EN60079-10

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Classificazione dell’area (continuazione)

Serbatoio di stoccaggio con tetto fisso

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Classificazione dell’area (continuazione)

Sorgenti di rilascio

Tubi con giunti saldati :

- Zona non pericolosa

Tubi con giunti flangiati:

- Zona 2

Premistoppa pompa:

- Zona 1

Spazio sopra il liquido in un serbatoio chiuso:

- Zona 0

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Classificazione dell’area (continuazione)

Aree di pericolo in una piattaforma

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Gas / raggruppamento apparecchi

Nel sistema IEC, i gruppi di assegnazione per industria di superfice e sotterranea (miniera) sono separate. Il Gruppo I è riservato all’industria mineraria, e il Gruppo II che è suddiviso in IIC, IIB, e IIA per le industrie di superficie. La rappresentazione per sottogruppi dei gas è riportata nella tabella sottostante.

Sono stati usati due metodi per “raggruppare” questi materiali infiammabili in base al grado di rischio che rappresentano quando innescati. Un metodo è coinvolto per determinare l'energia minima innesco che incendiare i gas rappresentati. I valori ottenuti sono rilevanti per apparecchiature a Sicurezza Intrinseca. Nella tabella seguente si può vedere che per il Gruppo II, l’idrogeno all’acetilene sono i più facili da infiammare e il propano il meno facile.

L’altro metodo usato coinvolge i test, per esempio, una custodia antideflagrante speciale nella forma di una sfera 8 litri, che è situata all'interno di un contenitore a tenuta di gas. Le due metà della sfera hanno flange da 25 millimetri e un meccanismo che modifica la misura di distanza tra le flange. Durante la prova, le aree dentro e fuori la sfera sono occupate da un gas nella sua concentrazione più esplosiva in aria e, per mezzo di una candela, il gas all'interno della sfera è acceso. La dimensione massima tra le flange, che ha impedito accensione della miscela gas / aria, è conosciuta come il "massimo divario sperimentale

sicuro" (MESG), e il valore per i gas rappresentati sono visibili nella tabella seguente. Più pericoloso è il gas più piccolo è il divario tra le flange. È importante notare che il valore di MESG non è usato per definire la progettazione di apparecchi a prova di esplosione, solo a definire gli spazi massimi di esercizio.

La tabella mostra inoltre che questi materiali infiammabili rientrano nello stesso ordine per entrambi i test, cioè in una situazione relativa, idrogeno e acetilene presentano i maggiori rischi e propano l'ultimo in termini di "energia minima di accensione" e "MESG".

Note 1: altri apparecchi di sicurezza antideflagrante o intrinseca, che non hanno lettera di suddivisione (A, B o C) dopo il gruppo II marchio, possono essere utilizzati in tutti i gruppi di pericolo.

Note 2: Apparecchi marcati IIXXXXX: XXXXX rappresenta la formula chimica o il nome del materiale infiammabile, le apparecchiature marcate così vanno usate esclusivamente per quel tipo di infiammabile.

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Gas / raggruppamento apparecchi

Il sottogruppo di marcatura è uno degli aspetti importanti durante il processo di selezione di apparecchi antideflagranti. Per esempio, apparecchi marcati IIA possono essere usati solo in zone di pericolo IIA come il propano, non possono essere usati in zone di pericolo IIB o IIC. Apparecchi marcati IIB possono essere usati in aree di pericolo IIB e IIA ma non in zone di pericolo IIC. Apparecchi marcati IIC possono essere usati in tutte le zone di pericolo.

Apparecchio per la determinazione della M.E.G.S.

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Gas / raggruppamento apparecchi

Comparazione tra BS 229 e IEC

La BS 229 è una vecchia norma British Standard, ormai obsoleta, ma apparecchi elettrici, anche se molto pochi, è stato ancora confezionato a questo standard. Apparecchi confezionati secondo la BS 229 sono marcati con sottogruppi differenti da quelli del sistema IEC e la comparazione è esposta nella seguente tabella. L’introduzione alla Direttiva ATEX dopo il 30 giugno 2003, tuttavia, ha ordinato ai produttori di interrompere la produzione di apparecchi con questo standard, ma apparati già in uso rimarranno validi.

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Classificazione temperature

Apparecchiature elettriche approvate devono essere selezionate tenendo in debito conto la temperatura di accensione del gas o vapore infiammabile che è presente nella zona di pericolo. Gli apparecchi sono usualmente marcati con uno dei codici di temperatura presenti nella seguente tabella.

Codici di temperatura

Nella seguente tabella, si può osservare che per ogni materiale, la temperatura nominale (T-rating) è più bassa della temperatura di accensione del materiale infiammabile. Inoltre, le temperature nominali sono basate, per quanto riguarda il Regno Unito, su una valutazione massima dell'ambiente di 40 °. Per esempio, apparecchi classificati T5, in conformità a una valutazione 40 ° C di temperatura ambiente, avrà un aumento di temperatura massima consentita di 60 ° C. Al fine di non incorrere nella violazione della certificazione degli apparecchi, la valutazione ambientale deve essere compatibile con la temperatura ambiente di lavoro, e l'aumento di temperatura non deve eccedere. Questo è 'dimostrare a pagina 26.

Una successiva considerazione per apparecchi per uso nei climi più caldi, tipicamente presenti nei paesi del Medio ed Estremo Oriente, che di solito richiedono una valutazione ambientale superiore a 40 ° C.

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Temperatura ambiente Inferiore a Valutazione Ambientale Apparecchi

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Grado di Protezione

Custodie di apparecchiature elettriche sono classificate in base alla loro capacità di resistere alla penetrazione di oggetti solidi e liquidi per mezzo di un sistema numerico noto come il”codice di

Protezione Internazionale (IP) ". Questo codice, che non è sempre contraddistinto sugli apparecchi, comprende le lettere IP seguite da due numeri, ad esempio, IP56.

Il primo numero, compreso tra 0 e 6, indica il grado di protezione contro i corpi solidi, e maggiore è il numero più piccolo è l'oggetto solido cui viene impedito di entrare nel contenitore. Zero (0) indica nessuna protezione e 6 indica un apparato protetto dalla polvere.

Il secondo numero, compreso tra 0 e 8, indica il livello di protezione contro l’acqua, cioè 0 indica nessuna protezione offerta, 8 che l’apparecchio può restare continuamente immerso in acqua ad una specifica pressione.

Una versione ridotta della tabella completa è la seguente.

Oggetti Solidi Acqua

Primo Numero

Livello di protezione Secondo Numero

Livello di protezione

0 Nessuna protezione 0 Nessuna protezione

1 Protetto contro oggetti più grandi di 50mm

1 Protetto contro le gocce o acqua caduta verticalmente

2 Protetto contro oggetti più grandi di 12mm

2 Protetto contro le gocce o acqua caduta con angolazione fino a 15°

3 Protetto contro oggetti più grandi di 2,5mm 3

Protetto contro le gocce o acqua caduta con angolazione fino a 60°

4 Protetto contro oggetti più grandi di 1,0mm

4 Protetto contro acqua schizzata da ogni direzione

5 Protetto contro la polvere 5 Protetto contro getti d’acqua da ogni direzione

6 Tenuta alla polvere 6 Protezione contro mari molto mossi – tenuta stagna

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Protezione contro l’immersione in acqua fino a 1mt di profondità per un tempo specifico

8 Protezione contro immersione indefinita in acqua a una specifica profondità