Come i rischi delle polveri combustibili influiscono sul controllo automatizzato dei processi

Negli ambienti industriali, l’automazione sta diventando sempre più diffusa come soluzione per migliorare l’efficienza e aumentare la produttività. I sistemi automatizzati possono ridurre il rischio di lesioni o esplosioni, ma solo se progettati correttamente. Molti sistemi industriali prevedono la produzione o l’impiego di vari tipi di polveri, molte delle quali combustibili. Le polveri combustibili costituiscono un pericolo per le apparecchiature e per le persone che lavorano nell’area, soprattutto in assenza di sistemi di controllo efficaci per gestirle.

 

Le polveri combustibili costituiscono un pericolo in molti ambienti industriali. Immagine fornita per gentile concessione di Adobe Stock e di DuraLabel

 

Con questa guida, gli ingegneri comprenderanno i pericoli intrinseci delle polveri combustibili, i rischi legati all’eccessivo affidamento sui collettori di polveri industriali e alcune buone pratiche per ridurre la probabilità che le polveri combustibili provochino un’esplosione.

 

Pericoli intrinseci delle polveri combustibili

Il pericolo intrinseco delle polveri combustibili non consiste soltanto nel rischio di un’esplosione in determinate circostanze. Il problema è che tali circostanze possono verificarsi con troppa facilità. Una polvere combustibile può essere costituita da qualsiasi particella in grado di incendiarsi se esposta all’ossigeno e a una fonte di ignizione, tra cui:

• Prodotti agricoli come latte in polvere o farina
• Metalli in polvere, come alluminio o zinco
• Polveri chimiche come carbone o zolfo
• Farmaci
• Pesticidi
• Legno
• Fibre tessili
• Materie plastiche

Con una specifica combinazione di eventi, una qualsiasi di queste particelle potrebbe provocare esplosioni multiple. L’esplosione primaria si verifica quando la prima polvere entra in contatto con una scintilla in un’area ricca di ossigeno. La seconda esplosione si verifica quando la prima esplosione solleva altra polvere, che a sua volta prende fuoco. Queste esplosioni possono causare danni e mettere a rischio di lesioni i lavoratori presenti nell’area industriale.

 

La lavorazione del legno è un esempio di ambiente industriale con polveri combustibili. Immagine fornita per gentile concessione di Adobe Stock

 

Rischi associati ai collettori di polveri industriali

Il rispetto dei requisiti OSHA o di altri enti normativi spesso impone l’utilizzo di un collettore di polveri industriale, ma questa apparecchiatura può guastarsi se non viene installata, mantenuta e riparata correttamente. L’accumulo di polvere può interferire con il funzionamento delle apparecchiature e con la precisione dei sensori, rendendo necessario un sistema automatizzato di raccolta delle polveri. I collettori di polveri industriali funzionano in modo molto simile a qualsiasi altro sistema di ventilazione progettato per rimuovere i contaminanti da uno spazio chiuso. Aspirano la polvere attraverso condotti, una cappa o un altro involucro e la catturano in filtri o sacchi che possono essere sostituiti.

Purtroppo, se il collettore di polveri non mantiene la pressione corretta, la raccolta stessa delle polveri può favorire un’esplosione. Le organizzazioni devono installare collettori di polveri in grado di gestire la pressione generata dall’accumulo di polvere al loro interno, dotandoli di sfiati senza fiamma o di sistemi di scarico verso l’esterno per impedire che una deflagrazione si propaghi al resto dell’edificio.

 

Fattori da considerare nella progettazione dei sistemi automatizzati di controllo dei processi

Le organizzazioni industriali non dovrebbero affidarsi esclusivamente a una persona, o persino a un team di persone, per gestire i rischi intrinseci dell’accumulo di polveri combustibili. I sistemi automatizzati, tra cui l’intelligenza artificiale, i collettori di polveri industriali e altre apparecchiature, sono fondamentali. L’automazione consente il monitoraggio continuo e la raccolta di dati per individuare il peggioramento delle condizioni e attivare immediatamente le azioni necessarie a contenerlo. Queste buone pratiche possono ridurre al minimo il rischio di esplosione dovuto alle polveri combustibili.

 

Utilizzare componenti elettrici antideflagranti

Le classificazioni antideflagranti (XP) si riferiscono ad approcci progettuali destinati a ridurre la probabilità di ignizione in ambienti pericolosi. La realizzazione di apparecchiature XP richiede diversi approcci, tra cui:

• Creare involucri in grado di contenere le fiamme in un’area limitata in caso di esplosione
• Aumentare la sicurezza del progetto riducendo al minimo la dispersione di calore o le fuoriuscite elettriche
• Mantenere una pressione interna positiva per ridurre la probabilità di formazione di un’atmosfera esplosiva
• Utilizzare materiali come acciaio inossidabile o leghe di alluminio, noti per la loro resistenza alla corrosione e la capacità di sopportare condizioni difficili

Come per la maggior parte delle altre classificazioni, le apparecchiature XP devono rispettare gli standard internazionali di progettazione e fabbricazione per garantire il rispetto di queste condizioni di sicurezza.

 

Implementare interfacce e apparecchiature a sicurezza intrinseca

Impedire che le apparecchiature elettroniche producano scintille in determinati ambienti richiede spesso un approccio a sicurezza intrinseca (IS). Questa tecnica prevede una progettazione che elimina quasi completamente il rischio che l’apparecchiatura provochi una scintilla o un aumento della temperatura. Questo sistema è adatto alle apparecchiature in grado di funzionare a livelli di potenza molto bassi, poiché è così che il progetto riduce il rischio complessivo.

Sebbene le apparecchiature a sicurezza intrinseca siano progettate per impedire che una scintilla provochi l’ignizione delle polveri combustibili circostanti, non sono a prova di guasto. Gli ingegneri devono progettare l’intero circuito secondo i criteri IS, poiché qualsiasi vulnerabilità nella catena potrebbe innescare accidentalmente un’esplosione.

 

Integrare un sistema strumentato di sicurezza

In uno scenario in cui la polvere sta bruciando o potrebbe raggiungere facilmente tale condizione, l’integrazione di un sistema strumentato di sicurezza è fondamentale. Quando qualcosa va storto in un impianto industriale, poter arrestare il sistema può fare la differenza tra danni minimi e una catastrofe. Il problema è che un arresto automatico potrebbe peggiorare la situazione.

 

La sola raccolta delle polveri spesso non è sufficiente a ridurre il rischio. Immagine fornita per gentile concessione di Adobe Stock

 

Ad esempio, un sistema che si arresta lasciando aperto un collettore di polveri industriale potrebbe aumentare la probabilità che una scintilla provochi un’esplosione. Un sistema strumentato di sicurezza utilizza sensori, logica e altri controlli per determinare la posizione di arresto più sicura per l’apparecchiatura, quindi esegue il piano stabilito.

 

Eseguire una logica fail-safe

La logica fail-safe contribuisce a impedire che una situazione già critica peggiori. Nel caso di un’esplosione di polveri combustibili, la logica fail-safe applica una serie di azioni progettate per ridurre il rischio. Ad esempio, un sistema strumentato di sicurezza potrebbe richiedere l’arresto di tutte le apparecchiature in caso di esplosione. Tuttavia, arrestare le porte elettroniche di uscita o i sistemi di allarme aumenterebbe il pericolo.

Al contrario, l’utilizzo della logica fail-safe identifica i sistemi che possono essere arrestati senza mettere a rischio i lavoratori, lasciando gli altri operativi finché un esperto di sicurezza dei processi non può intervenire. Questo approccio riduce al minimo i danni, garantendo al contempo che le operazioni fondamentali per la sicurezza possano rimanere attive.

 

La sicurezza prima di tutto

La progettazione di processi automatizzati per le applicazioni industriali richiede spesso di affrontare il tema della gestione delle polveri combustibili. Le polveri combustibili richiedono pochissimo per provocare un’esplosione, soprattutto in assenza di adeguate misure di mitigazione. I sistemi esistenti sono utili, ma affidarsi eccessivamente ai collettori di polveri industriali può aumentare il rischio complessivo. Implementando un processo automatizzato con sistemi strumentati di sicurezza e logica fail-safe, gli ingegneri possono ridurre il rischio di lesioni o danni derivanti da una deflagrazione di polveri combustibili.