Come si verificano le esplosioni? Che cosa comporta? Come si può valutare il pericolo e infine evitarlo? Queste domande sorgono quando, ad esempio, si possono formare miscele esplosive a causa della presenza di polveri.
Un’esplosione può verificarsi quando una sostanza combustibile in concentrazione sufficiente entra in contatto con un agente ossidante (ad esempio l’aria) in presenza di una fonte di accensione. Il rischio di un’esplosione di polvere non deve essere sottovalutato, soprattutto nelle aree industriali in cui si producono polveri sottili come quelle di legno, metallo o organiche.
La valutazione e la prevenzione dei rischi di esplosione si basano essenzialmente sulla conoscenza delle caratteristiche di esplosione, che descrivono le proprietà di una sostanza in relazione alla sua esplosività. Questi indicatori includono il limite inferiore di esplosione (LEL), il limite superiore di esplosione (UEL), la temperatura di accensione, l’energia minima di accensione e la pressione massima di esplosione.
Come si verificano le esplosioni?
Quando si parla di ATEX, vengono utilizzati sempre gli stessi termini. Per avere una visione d’insieme dell’argomento, è necessario chiarire questi termini.
Una breve panoramica dei termini e del loro significato:
- ATEX: ATmosphères EXplosibles = atmosfere esplosive
- Sostanze esplosive: sostanze o miscele solide, liquide, pastose e gelatinose che possono essere esplosive in assenza di ossigeno nell’aria.
- Miscela esplosiva/atmosfera esplosiva: Miscela di gas, vapori, nebbie o polveri infiammabili con aria o altri agenti ossidanti.
- Esplosione: aumento improvviso di pressione e/o temperatura
Importanti indicatori di esplosione in tema di ATEX
I parametri relativi alla sicurezza descrivono le proprietà di incendio ed esplosione di una sostanza. Dipendono dalle condizioni ambientali, dal metodo di determinazione e dalla sostanza stessa.
Le cifre chiave dell’esplosione possono essere utilizzate per calcolare le misure di protezione adeguate e i dispositivi di protezione necessari e selezionarli in base all’uso previsto. Inoltre, queste cifre chiave costituiscono la base per la creazione di valutazioni del rischio (documento di protezione dalle esplosioni) o per la selezione di zone Ex.
I dati più importanti relativi alle polveri sono riportati di seguito come panoramica pratica:
Explosionskennzahl | Bedeutung |
|---|---|
| Brennzahl BZ | Kenngröße für das Brandverhalten von Feststoffen. Erfahrungsgemäß nimmt die Brandausbreitung bei Stoffen, die bei Raumtemperatur nur ein schwaches Abbrandverhalten zeigen, mit steigender Temperatur zu, d. h. die Brennzahl wird höher. 1 -> kein Anbrennen, z. B. Salz 2 -> kurzes Anbrennen, z. B. Malz 3 -> längeres örtliches Glimmen/Brennen, z.B. Lactose 4 -> Ausbreitung eines Glimmbrands, z. B. Tabak 5 -> Ausbreitung eines offenen Brands, z. B. Schwefel 6 -> verpuffungsartiges Abbrennen, z. B Schwarzpulver |
| Glimmtemperatur [°C] | Kenngröße für die Zündtemperatur einer Staubschicht: Unter Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der sich eine Staubschicht von 5 mm Dicke entzündet. Mit Zunahme der Schichtdicke des Staubs sinkt die Glimmtemperatur. |
| Explosionsdruck Pmax [bar] | Höchster Druckwert eines Staub-/Luftgemisches in einem geschlossenen Behälter bei einer Explosion. |
| Explosionsgruppe III | Einteilung von Stäuben anhand ihrer spezifischen Zündfähigkeit, Unterscheidung nach Eigenschaften: IIIA (brennbare Flusen), z.B. Flock IIIB (nicht leitfähiger Staub), z.B. Pulverlack IIIC (leitfähiger Staub), z.B. Metallstaub |
| Mindestzündenergie MZE [mJ] | Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen (atmosphärischer Druck, 20°C) ermittelte, kleinste Energie, die ausreicht, die zündwilligste explosionsfähige Atmosphäre zu entzünden. (EN 13237) MZE > 10.000 mJ nicht entzündlich MZE 10 - 10.000 mJ normal entzündlich MZE 3 - 10 mJ besonders entzündlich MZE < 3 mJ extrem entzündlich |
| Explosionskonstante K/KST-Wert [bar *m/s] | Klassifizierungswert, der die Brisanz einer Verbrennung ausdrückt. Er entspricht zahlenmäßig dem Wert für die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit bei einer Explosion eines Staub/Luft-Gemisches in einem 1 m³-Behälter. |
| Staubexplosionsklasse | Ausdruck der Explosionsfähigkeit St 1 KST - Wert: < 200 St 2 KST - Wert: 200 - 300 St 3 KST - Wert: > 300 |
| Sauerstoffgrenzkonzentration SGK [Vol%] | Wert für die höchste Sauerstoffkonzentration in einem Gemisch aus Luft, Inertgas und Gas, bei der keine Explosion möglich ist. Wird die SGK unterschritten, ist es nicht mehr möglich, eine Explosion einzuleiten (zu wenig Sauerstoff vorhanden). |
| Selbstentzündung | Entzündung einer Staubschüttung bei allseitiger Wärmeeinwirkung und Anwesenheit von Luft nach vorangegangener Selbsterhitzung. |
| Selbstentzündungstemperatur [°C] | Temperatur, bei der bei Staub Selbstentzündung auftritt. Diese ist abhängig von Staubart, Form und Größe der Schüttung sowie Dauer der Wärmeeinwirkung. |
| Partikelgröße/Korngröße [μm] | Größe der Partikel, Angabe über den Median (50% sind größer und 50% sind kleiner als dieser Wert). Kennzahl für die Zündfähigkeit des Staubes. Mit abnehmender Korngröße steigt die Neigung der Stäube zu Explosionen, d.h. je feiner der Staub, umso leichter ist er zu entzünden, und umso heftiger verläuft die Reaktion. |
| Zündtemperatur [°C] | Unter Versuchsbedingungen ermittelte, niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der die Entzündungen eines brennbaren Stoffes als Staub-/Luft- oder Dampf-/Luft-Gemisch eintritt. Die Zündtemperatur einer Staubschicht (Glimmtemperatur) weicht von der Zündtemperatur einer Staubwolke ab. Der niedrigere Wert bestimmt die max. zulässige Oberflächentemperatur. |
Prerequisiti per un’esplosione
Le esplosioni possono essere prevenute. Ciò richiede la conoscenza del “pentagono dei pericoli”: questo pentagono rappresenta le cause delle esplosioni in un contesto. È sufficiente eliminare uno di questi prerequisiti per evitare un’esplosione.
| N° | Voraussetzung | Erklärung |
|---|---|---|
| 1 | Brennbarer Stoff/ Combustible substance | z.B. in der Produktion anfallender Staub |
| 2 | Ausreichende Feinheit/ sufficient degree of finess | Je feiner der Staub, umso leichter ist dieser zu entzünden. Ist die Korngröße < 1mm besteht keine Explosionsgefahr. Je kleiner die Korngröße wird, umso wahrscheinlicher wird eine Explosion (je nach Staubart) |
| 3 | Vermischung/ mixture | Je größer die Staubdichte in der Luft, umso explosionsfähiger ist das Gemisch. Hier ist die Konzentration entscheidend: es gibt eine minimale und eine maximale Konzentrationsgrenze, die den Bereich der Explosionsfähigkeit eingrenzen (ist zu wenig oder zu viel Staub vorhanden, kann keine Explosion stattfinden). |
| 4 | Wirksame Zündquelle/ effective source of ignition | Die DIN EN 1127 beschreibt verschiedene Zündquellen. Für die Konstruktion und Anwendung von Entstaubungsanlagen bzw. Filteranlagen sind beispielsweise heiße Oberflächen, statische Elektrizität oder mechanisch erzeugte Funken zu nennen. |
| 5 | Oxidationsmittel/ Oxidizing agents | Oxidationsmittel ist z.B. der Sauerstoff in der Luft. Der Anteil kann durch Inertisierung gesenkt werden, was die Explosionsgefahr eindämmt. |
Conclusione
A seconda del tipo di polvere, il rischio di esplosioni in un impianto di produzione è più o meno elevato. Questo evento deve essere evitato per proteggere il personale, l’impianto e le attrezzature a valle. La conoscenza del tipo di polvere e delle condizioni generali per il verificarsi di un’esplosione sono di fondamentale importanza. Se si sa cosa succede nel processo, il rischio di esplosione può essere efficacemente eliminato in anticipo.
