La combustione e l’esplosione sono rischi da prevenire assolutamente in ogni tipo di azienda. Ma a maggior ragione è fondamentale che chi si occupa di distillazione ne conosca esattamente le implicazioni: ecco perché in questa guida vedremo tutti gli aspetti chiave della direttiva ATEX, anche nota come “normativa ATEX”, focalizzandoci in modo particolare sulle distillerie.

Index

• Come funziona il processo di combustione
• Come si innesca un’esplosione
• Pericolo di esplosione in distilleria
• Come si arriva alla direttiva ATEX
• Come gestire l’ATEX in una distilleria
• L’importanza della ventilazione nella direttiva ATEX
• Sanzioni per il mancato rispetto della normativa

Come funziona il processo di combustione

Il processo di combustione è una reazione chimica di ossidazione, che coinvolge:

• un combustibile - ad esempio l’alcol etilico derivato dalla distillazione
• un comburente - l’ossigeno presente nell’aria
• il calore
• una fonte di innesco

Ogni sostanza combustibile si avvia al processo di combustione superata una data temperatura di ambiente o del contenitore, in presenza di una fonte di energia esterna. Qualunque sostanza ha un proprio valore di temperatura di infiammabilità.

Tensione di vapore

Uno dei parametri che si guarda con attenzione è quello chiamato “Tensione di Vapore” o “Pressione di Vapore” di un liquido: è la facilità o velocità nel trasmigrare dallo stato liquido a quello gassoso, producendo vapore.

Il liquido è definito infiammabile quando la sua evaporazione permette la combustione del gas in seguito a un innesco. 

Come si innesca un’esplosione

Prendiamo le molecole delle singole particelle che giacciono sospese nell’aria. Queste, se vengono stimolate da una fonte di energia esterna e quindi colpite da calore che le avvia al processo di ossidazione, danno luogo alla combustione.

La combustione a sua volta sviluppa calore ed energia provocando di conseguenza una reazione a catena con progressione esponenziale nel tempo. Viene quindi liberata una enorme quantità di energia che innesca un’esplosione.

Ora, è evidente l’importanza della concentrazione dell’etanolo: se le particelle di alcol nell’aria fossero lontane, l’effetto della trasmissione di energia verrebbe meno, e non ci sarebbe reazione a catena tra le particelle.

Il concetto di campo di infiammabilità

Per parlare di campo di infiammabilità prendiamo in esame due concetti:

• Diluizione: è uno dei processi previsti dalla direttiva ATEX, e serve ad allontanare le particelle di alcol etilico tra loro con una immissione maggiore di aria, il limite inferiore di questa concentrazione è chiamato LFL (Low Flammable Limit);
• Concentrazione eccessiva: può non consentire il processo di ossidazione/combustione/esplosione. Infatti, non vi sarebbe sufficiente comburente (ossigeno presente nell’aria). Il limite superiore di questa concentrazione è chiamata UFL (Upper Flammable Limit).

Questi due limiti di concentrazione, quello minimo (LFL) e quello massimo (UFL), costituiscono ciò che si chiama campo di infiammabilità.

Al di fuori del campo di infiammabilità, anche in presenza di un innesco, non vi è combustione e tanto meno esplosione.

Pericolo dell’esplosione in distilleria

L’impianto di una distilleria è strutturato con fasciame di tubi, organi di comando meccanici o di intercettazione, sfiati di equilibrio e da caldere. In tutto questo si evolve il processo della distillazione, durante il quale la sostanza idroalcolica assume vari gradi di temperature, pressioni e stati fisici per arrivare a stabilizzarsi nel prodotto finale come alcol etilico, con un titolo alcolometrico di circa 85% Vol. a 20°C di temperatura.

In tale scenario può presentarsi il pericolo di esplosione per due condizioni, una possibile (anche se remota), la seconda invece voluta:

• L’alcol etilico potrebbe fuoriuscire dalle componenti meccaniche usurate e spandersi sul pavimento sottostante, creando uno sversamento di liquido infiammabile;
• Gli sfiati, nel regolare processo di distillazione, producono emissioni in continuità, nel compito di equilibrare tensioni e pressioni, favorendo così il deflusso del distillato.

Entrambe le condizioni emettono nell’atmosfera vapori di alcol etilico che possono costituire pericolo di esplosione.

La direttiva ATEX si inserisce su questi rischi potenziali, con l’intento di garantire la sicurezza, con la sua applicazione, ai lavoratori che ne sono coinvolti.

Gli impianti di distillazione sono affidabili?

Prima di procedere, ribadiamo che gli impianti di distillazione sono assolutamente affidabili: ben progettati ed altrettanto ben costruiti da personale tecnico specializzato, con materiali adatti allo scopo ed alle dinamiche chimico-fisiche a cui sono sottoposti. È invece scopo dell’analisi ATEX dedurre la condizione peggiore.

Come si arriva alla direttiva ATEX

La Comunità Europea ha emanato negli anni ‘90 due direttive, che sono state recepite dagli stati membri nella propria forma giuridica di competenza.

Directive 94/9/EC and 2014/34/EU

La direttiva 94/9/CE risale al 23 marzo 1994 e concerne il ravvicinamento delle legislazioni degli Stati membri relative agli apparecchi e sistemi di protezione destinati a essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva. Viene chiamata “direttiva di prodotto” e stabilisce la tipologia di materiali da adoperare nei luoghi sopradetti, associando una determinata siglatura per la categoria di impiego. È stata poi sostituita dalla 2014/34/UE.

Directive 1999/92/EC

La seconda direttiva importante è del 16 dicembre 1999 e riguarda le prescrizioni minime per il miglioramento della tutela della sicurezza e della salute dei lavoratori che possono essere esposti al rischio di atmosfere esplosive. Esprime il concetto di zona pericolosa suddivisa in tre gradi di severità a ciascuno dei quali dovrà corrispondere una modalità di comportamento da parte di chi è coinvolto nell’attività, oltre a prescrizioni per l’adozione di materiali di impiego all’interno delle suddette zone (stabiliti poi dalla 2014/34/UE).

Inoltre, la normativa stabilisce attraverso specifici parametri di calcolo la possibile estensione delle suddette zone pericolose, al fine di fissare con termini/strumenti appropriati il limite della pericolosità.

Testo Unico sulla sicurezza dei lavoratori

Nell’aprile del 2008 è stato emanato il noto D.lgs. N.81/08, il cui titolo XI “Protezione da atmosfere esplosive” è dedicato a garantire la sicurezza dei lavoratori in luoghi dove è possibile il manifestarsi atmosfere esplosive.

La direttiva ATEX

Ma quali modalità possiamo applicare per ottemperare a quanto previsto dal titolo XI e dai suoi allegati?

Quali criteri permettono di controllare ed evitare l’evento esplosivo?

Per rispondere introduciamo la normativa “ATEX” (acronimo di ATmosphères EXplosives), ovvero la CEI EN 60079-10-1, giuridicamente valida in ambito europeo. La parte “10-1” ci rivela che si tratta di normativa riguardante le atmosfere esplosive causate da emissioni di GAS o VAPORI infiammabili. (per completezza la parte “10-2”, rivolge la normativa alle atmosfere esplosive causate da polveri combustibili)

La direttiva ATEX descrive i criteri da applicare:

• per determinare, attraverso appropriati parametri di calcolo, l’estensione e la tipologia delle zone pericolose;
• per definire le modalità per limitare ed estinguere le zone ATEX.

La normativa ATEX prevede anche la figura del “classificatore”, lo specialista nella valutazione delle zone ATEX.

Come gestire l’ATEX in una distilleria

Se parliamo di una distilleria già esistente e in funzione, è opportuno incaricare uno studio specializzato per verificare che i locali della produzione rispettino la direttiva ATEX.

Se invece si sta per aprire una nuova distilleria, si consiglia di effettuare una progettazione integrata che tenga in considerazione la progettazione edilizia degli spazi e la progettazione degli impianti, in cui è compresa anche la valutazione Atex operata dallo studio specializzato.

In tal modo si può avere una visione completa di quelle che devono essere tutte le caratteristiche dal punto di vista edile e di impianti elettrici e di distillazione, comprensivi di una verifica ATEX. Questo evita imprevisti in corso d’opera e consente di progettare gli spazi in sicurezza e a norma, fin dall’inizio.

L’importanza della ventilazione nella direttiva Atex

Entrando di nuovo nel merito della normativa ATEX, serve menzionare l’importanza di una corretta ventilazione.

Se applicata in modo opportuno in distilleria, la ventilazione permette la diluizione della fatidica concentrazione di gas o vapore infiammabile, di cui abbiamo parlato qualche paragrafo sopra.

Cosa significa “ventilazione”

Dalla IEC 60079-10-1; nell’art.3.5.1 troviamo la seguente definizione di “ventilazione”: “Movimento dell’aria e suo ricambio con aria nuova causati dall’effetto del vento, da gradienti di temperatura, o da mezzi artificiali (per esempio, ventilatori o estrattori)”.

Ricordiamoci che in uno spazio chiuso il volume da considerare può essere tutto il locale stesso o parte di uno spazio più ampio, nel quale una ventilazione adeguata allo scopo diluirà il gas/vapore da una data SE (“Sorgente di Emissione”).

Tale ventilazione controlla la dispersione e la persistenza dell'atmosfera esplosiva. Un fattore chiamato “grado di diluizione” assieme ad un altro fattore chiamato “disponibilità di ventilazione” concorreranno al miglior risultato ottenibile, nell’analisi dell’entità delle zone ATEX. È da tenere presente comunque che la ventilazione potrebbe non essere sufficiente ad impedire la formazione di un'atmosfera esplosiva. Però, potrebbe bastare a evitarne la persistenza e limitarne l’estensione.

Per ottenere quanto sperato l’ingegneria meccanica offre due soluzioni:

• La ventilazione forzata/meccanica/artificiale
• La ventilazione naturale.

Ventilazione artificiale

I sistemi di ventilazione meccanica artificiale hanno un elevato grado di affidabilità: la portata d’aria è costante e nel tempo mantiene il numero di ricambi/h dell’aria opportunamente dimensionati.

I sistemi di ventilazione meccanica però possono essere soggetti ad avaria e di conseguenza vi è la necessità di adottare criteri di emergenza per mantenere il grado di sicurezza generale sempre alto.

Sistemi di ventilazione naturale

Per dare luogo invece a dei sistemi di ventilazione naturale serve conoscere alcuni aspetti. Nel caso di spazi chiusi naturalmente ventilati, è necessario considerare le condizioni sfavorevoli, ad esempio quelle atmosferiche.

Normalmente, le aperture controvento svolgeranno la funzione di aperture di ingresso, e quelle sottovento e nel tetto la funzione di aperture di uscita.

Sanzioni per il mancato rispetto della normativa

ll legislatore ha previsto come sanzione una pena detentiva per il datore di lavoro qualora non disponesse, come previsto dall’art. 290 Dlgs 80/01, di valutare alcuni rischi specifici quali ad esempio:

• Le probabilità e durata della presenza di atmosfere esplosive
• Le probabilità che le fonti di accensione divengano efficaci
• I rischi derivati dalle caratteristiche dell'impianto
• I rischi derivati dalle sostanze utilizzate e loro possibili interazioni
• Altri effetti prevedibili e loro entità

Il datore di lavoro deve saper valutare nel complesso tutti questi elementi per valutare i rischi di esplosione. Questo con il primo comma dell’art.297.

Con il secondo comma, sempre dell’art.297, si allargano le responsabilità penali anche al personale dirigente se vengono disattesi gli articoli del Titolo XI, che prevedono alcuni obblighi come:

• Prevenire le atmosfere esplosive
• Attivare strutture adeguate al tipo di pericolo
• Compilare il documento sulla protezione delle esplosioni
• Formare ed informare i lavoratori sulle modalità operative
• Attenersi a quanto indicato negli allegati XLIX e L.

Questa descrizione è ovviamente una sintesi di ciò che prescrive l’intenzione sanzionatoria.

Un ultimo chiarimento sulla direttiva ATEX: l’articolo 293 del Dlgs 81/08, rimanda l’osservanza della legge all’allegato XLIX, dove si fa esplicito riferimento alla norma EN 60079-10 (GAS - 2003) e alla norma EN 61241-10 (DUST - 2003). La citazione delle due norme è corretta ma fuori luogo poiché sono ormai abrogate e sostituite con ben altre due versioni nel tempo. Ma questa è un’altra storia.

Questo articolo è a cura del perito industriale Giuliano Porta, studio tecnico StProgel.