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White Papers sul controllo statico

Questa sezione contiene informazioni tecniche approfondite che consentono di ricercare soluzioni per il controllo dei pericoli statici che possono comportare un rischio di innesco nei processi di produzione e distribuzione. È possibile scaricare gli articoli sotto gratuitamente.

Se hai domande sugli argomenti trattati o se desideri discutere altri aspetti dei pericoli statici o del controllo statico, contattaci al numero fornito in alto su questa pagina, inviaci un’
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Nella legislazione europea, statunitense e canadese, l’elettricità statica viene citata come una potenziale fonte di innesco nelle operazioni condotte in atmosfere infiammabili e combustibili, presentando un significativo e credibile rischio per la salute e la sicurezza dei dipendenti. Non solo gli inneschi elettrostatici costituiscono un significativo rischio per la salute e la sicurezza, ma possono causare notevoli problemi per le operazioni aziendali, in alcuni casi portando alla chiusura del sito, con una pubblicità negativa per l’azienda il cui impianto è stato coinvolto in un incendio o esplosione causati dall’elettricità statica.


Per identificare i pericoli di innesco statico e implementare appropriate misure precauzionali, è possibile attenersi a linee guida industriali che trattano proprio questi rischi di innesco statico. Due documenti orientativi internazionali di particolare rilevanza per le industrie dei processi pericolosi sono il CLC/TR 60079-32-1 del CENELEC “Explosive atmosphere – Part 32-1: Electrostatic hazards, guidance” (2015) e l’NFPA 77 “Recommended Practice on Static Electricity” della National Fire Protection Association.

Entrambi questi documenti identificano la gamma dei processi EX/HAZLOC che presentano rischi di innesco elettrostatico e le misure pratiche che possono essere adottate per mitigare tali rischi. Il metodo più pratico per prevenire l’accumulo di elettricità statica e conseguenti scariche incendiarie è mettere adeguatamente a terra le attrezzature. Solo così è possibile prevenire l’accumulo di elettricità statica quando le attrezzature entrano in contatto con liquidi, polveri e gas elettrostaticamente caricati o si trovano in prossimità di altri oggetti elettrostaticamente caricati.

Per trasferire a terra in modo sicuro le cariche elettriche dalle attrezzature, il fattore più critico in termini delle prestazioni dei circuiti di messa a terra e di collegamento equipotenziale è assicurare che la resistenza elettrica totale presente nel percorso dall’attrezzatura che necessita di protezione tramite messa a terra statica a un punto di messa a terra effettivo e verificato sia nota. CLC/TR 60079-32-1 e NFPA 77 consigliano una resistenza massima di 10 ohm nei circuiti metallici, e questo è un chiaro punto di riferimento e target per gli operatori delle industrie EX/HAZLOC quando la messa a terra e il collegamento equipotenziale delle attrezzature – per proteggerle contro l’accumulo di elettricità statica – sono misure critiche in termini di prevenzione antincendio e contro le esplosioni.

Obiettivo: 10 ohm.

L’Earth-Rite® MULTIPOINT II è il tipo di sistema che gli specificatori e gli utenti finali possono adottare per una vasta gamma di processi EX/HAZLOC che richiedono un messa a terra statica attiva per le attrezzature metalliche. Indipendentemente dal tipo di attrezzatura metallica che richiede una protezione tramite messa a terra statica – carro cisterna, IBC, fusto o parti potenzialmente isolate di apparecchiature di processo interconnesse – l’Earth-Rite MULTIPOINT II indicherà uno stato di terra positivo solo se la resistenza elettrica nel circuito di messa a terra è di 10 ohm o inferiore.

Uno dei vantaggi principali in termini di costo dell’Earth-Rite MULTIPOINT II è la sua capacità di monitorare attivamente lo stato della terra di otto (8) attrezzature simultaneamente. Mentre un sistema di messa a terra standard con funzione di interblocco è in genere sufficiente per una singola attrezzatura, la capacità dell’Earth-Rite MULTIPOINT II di monitorare otto (8) attrezzature contemporaneamente significa che economie di scala possono essere ottenute quando il costo totale dell’installazione di un progetto viene calcolato.

Il sistema Earth-Rite MULTIPOINT II comprende un’unità di controllo per il monitoraggio, dotata di una serie di indicatori LED rossi e verdi che verificano se l’apparecchiatura da mettere a terra abbia un collegamento a un punto di messa a terra effettivo e verificato con una resistenza di 10 ohm o inferiore. Oltre agli indicatori LED situati sull’unità di controllo, gli operatori possono fare riferimento a stazioni di indicazione indipendenti che possono essere montate più vicine al sito del rischio. Ogni stazione fornisce agli operatori un riferimento visivo “GO/NO GO” che informa quando la resistenza nel circuito di messa a terra statico è sufficientemente bassa (inferiore a 10 ohm) ed è quindi possibile procedere con l’operazione.

A dimostrazione della sua flessibilità di installazione, nella seguente applicazione il sistema è configurato per mettere a terra quattro stazioni di miscelazione (1 – 4) e due stazioni di riempimento (5 e 6). Ciascun miscelatore è interbloccato con un relè individuale, corrispondente al canale di monitoraggio della terra equivalente, in modo che, se la resistenza tra il collegamento della pinza di messa a terra sul fusto e il punto di messa a terra verificato supera 10 ohm, il miscelatore non si azionerà. I canali 5 e 6 sono raggruppati tramite il relè di gruppo del sistema in modo che, se un fusto non è messo a terra, la pompa della stazione di riempimento viene spenta immediatamente, prevenendo così il trasferimento di liquidi elettrostaticamente carichi nel fusto.

Le economie di scala sono evidenti se si prende in considerazione che il costo totale di acquisto di sei sistemi di messa a terra generici separati e le ragioni di questi costi di installazione ridotti rispetto alle soluzioni di messa a terra generiche sono diversi. Le stazioni di indicazione remote sono alimentate tramite circuiti a sicurezza intrinseca provenienti direttamente dall’unità di controllo. Questo è più economico che specificare costose stazioni di indicazione approvate Ex(d)/XP, le quali dovrebbero essere alimentate tramite corrente di rete/linea di 230-110 V CA. Oltre al costo di acquisto ridotto del cablaggio e delle stazioni di indicazione, i sistemi Earth-Rite MULTIPOINT II consumano molto meno energia rispetto alle stazioni di indicazione alimentate tramite corrente di rete/linea.

Earth-Rite MULTIPOINT II Applicazione

L’unità di controllo e di monitoraggio Earth-Rite MULTIPOINT II e le stazioni di indicazione remote possono essere installate in atmosfere Zona 0. L’unità di alimentazione può essere installata in atmosfere Zona 2.

Ulteriori informazioni

Proteggere gli operatori e le strutture dai pericoli di innesco richiede una strategia ben precisa. Negli impianti adibiti al processo di prodotti infiammabili e combustibili, esiste un’alta probabilità che elettricità statica sia generata dalla movimentazione di gas, liquidi e solidi. Il rischio di un incendio o di un’esplosione causati da una scarica di elettricità statica in un’area EX/HAZLOC non può essere ignorato. Per sottolineare l’importanza di questo aspetto, l’elettricità statica è stata identificata nella legislazione nordamericana ed europea come una potenziale fonte di innesco in atmosfere potenzialmente infiammabili e combustibili.

Sebbene l’elettricità statica sia un concetto un po’ “ostico” per molte persone che operano nelle industrie dei processi pericolosi, i metodi di protezione statica ed equipotenziale non sono complessi. Le linee guida di settore, come NFPA 77* e IEC 60079-32-1**, identificano processi specifici suscettibili alle scariche di elettricità statica, assieme a pratiche che possono eliminare i pericoli di innesco.

Il modo più efficace e pratico per minimizzare il pericolo di incendi e di esplosioni causati dall’elettricità statica è assicurarsi che cariche statiche non si accumulino su attrezzature, veicoli e persone. La messa a terra è il metodo più efficace e affidabile per rimuovere l’elettricità statica da un’atmosfera EX/HAZLOC.

*NFPA 77: Recommended Practice on Static Electricity” (2014).
** IEC 60079-32, Part 1: “Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic hazards – Guidance” (2013).

NOTA: Il codice Cenelec CLC/TR 50404 “Electrostatics. Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity” (2003) è stato sostituito dalla guida CLC/TR: 60079-32-1 “Explosive atmospheres – Parte 32-1: Electrostatic hazards – Guidance” (2015).

Linee guida per il controllo dei rischi di accensione statica approvate dall’industria.

Per assicurare una protezione completa dagli inneschi causati dall’elettricità statica, dobbiamo seguire alcune regole fondamentali delineate in pubblicazioni come NFPA 77 e IEC 60079-32-1. L’aspetto più importante è assicurare la presenza di una resistenza elettrica di 10 ohm, o inferiore, tra le attrezzature elettricamente conduttive della struttura – impianti mobili, persone e veicoli – e una “sorgente di terra” verificata come punto di messa a terra effettivo. Questo punto avrà un collegamento a bassa resistenza alla massa generale della terra e trasmetterà la carica elettrostatica dall’attrezzatura a terra, indipendentemente dalla quantità di elettricità statica generata dal processo. Questo, a sua volta, rimuove il rischio di inneschi statici dalla sede del processo.

Per poter ottenere un livello di protezione sicuro dagli inneschi elettrostatici, è necessario avere una soluzione di messa a terra delle attrezzature efficace. Storicamente, la messa a terra di attrezzature portatili come i fusti, i recipienti e veicoli come i camion e i carri cisterna, veniva effettuata tramite pinze rudimentali che si supponeva creassero un collegamento diretto alle attrezzature.

Pinza Plier

Figura 1: Tipo di pinza tradizionale.

Tuttavia, problemi come l’accumulo di prodotto e di rivestimenti protettivi che possono ostacolare l’integrità del collegamento della pinza di messa a terra, assieme a morsetti di cavi degradati e arrugginiti, hanno spinto l’industria a sviluppare sistemi di indicazione dello stato di messa a terra, in particolare per i rischi più consistenti, in genere correlati all’uso di carri cisterna, automezzi e la movimentazione di IBC. Gli indicatori dello stato della messa a terra (comunemente denominati sistemi di messa a terra statica) monitorano il collegamento dell’attrezzatura a rischio di accumulo di cariche elettrostatiche e forniscono un riferimento visivo agli operatori, indicando se un collegamento a terra sicuro sia presente prima che l’operatore possa avviare il processo di trasferimento. Oltre a offrire un circuito di messa a terra monitorato, molti di questi sistemi contengono contatti di uscita che possono essere interbloccati con il processo. Normalmente il contatto di uscita del sistema di messa a terra sarà interbloccato con l’attrezzatura che monitora il flusso o gestisce il processo, assicurando che l’attrezzatura sia messa a terra prima che il processo che genera elettricità statica possa essere avviato.

Sistema di indicazione

Figura 2: Sistema di indicazione della messa a terra tradizionale, montato a parete, con contatti di uscita interni. Notare l’indicazione verde “SAFE TO GO”.

Selezione e specifica di soluzioni di messa a terra dotate della necessaria flessibilità per soddisfare specifici requisiti di aree classificate, installazione e funzionamento.

Per gli operatori che si occupano di controllare i rischi di innesco statico, le soluzioni disponibili vanno dalle semplici pinze a veri e propri sistemi di messa a terra statici. I sistemi di messa a terra statici offrono il più alto livello di controllo e protezione contro i rischi di innesco statico, in particolare in quanto possono monitorare l’integrità del collegamento all’attrezzatura di processo, offrono un’indicazione visiva del collegamento a terra positivo agli operatori e arrestano il processo se il collegamento alla terra è compromesso.

Sebbene la maggior parte degli specificatori di soluzioni in genere desideri installare più livelli di protezione contro i rischi di innesco elettrostatico, è difficile trovare il budget necessario per i processi in cui diverse attrezzature richiedono una protezione di messa a terra statica. Inoltre, spesso i processi che generano elettricità statica sono gestiti manualmente, senza alcun controllo di sicurezza automatico sul processo. Un esempio sono le strutture per le operazioni di riempimento manuale di grandi quantità di fusti e contenitori più piccoli con liquidi infiammabili.

I sistemi Bond-Rite offrono i due terzi del livello di protezione di un sistema di messa a terra statico, alla metà del prezzo.

Le famiglia Bond-Rite® consente agli specificatori di prodotto di applicare controlli sui rischi di innesco elettrostatico aggiuntivi, che vanno ben oltre alle tradizionali pinze e cavi, senza tuttavia dover ricorrere a costosi sistemi di messa a terra con funzioni di interblocco. Da 15 anni, i sistemi Bond-Rite consentono agli specificatori di ottimizzare la curva di sicurezza, passando da pinze e cavi di base a soluzioni che offrono agli operatori livelli di sicurezza elevati, con un’indicazione visiva dell’integrità del collegamento a terra per tutta la durata del processo.

Utilizzando i famosi principi di sicurezza “VERDE” per “SAFE TO GO”, i sistemi Bond-Rite sono dotati di un LED verde lampeggiante che indica quando il collegamento dell’attrezzatura (per es. un fusto) alla rete di messa a terra verificata del sito ha una resistenza di 10 ohm o inferiore. Tutti i sistemi Bond-Rite monitorano continuamente il collegamento all’attrezzatura fino a quando la pinza non viene scollegata. Il concetto “verde” per “SAFE TO GO” è estremamente facile da capire per gli operatori e consente loro di assumersi la responsabilità per la propria sicurezza e quella dei colleghi.

Bond-Rite CLAMPFigura 3: I sistemi Bond-Rite offrono agli operatori un’indicazione visiva “SAFE TO GO”.

Ulteriori informazioni

Nelle industrie di processo pericolose, più comunemente denominate industrie “EX”, elettricità statica è generata continuamente. Diversi tipi di greggio, prodotti petroliferi raffinati come il GPL e una serie di prodotti chimici rientrano in una categoria di materiali spesso denominati “accumulatori statici”. I materiali in questa categoria sono noti per essere potenti elettron-attrattori di altri materiali, resistendo al rilascio degli elettroni con cui entrano in contatto. In altre parole,”accumulano” una carica statica.

In una tipica operazione di carico di un carro cisterna, il prodotto che accumula statica viene trasferito da un serbatoio di stoccaggio in un carro cisterna ricevente, tramite un sistema di carico “a portale”. Faremo riferimento alle attrezzature usate nel trasferimento dei prodotti con il nome collettivo di “sistema di trasferimento”. Man mano che il prodotto attraversa il sistema di trasferimento per raggiungere il carro cisterna, le molecole del prodotto si caricano elettrostaticamente.

Se il carro cisterna non ha un collegamento diretto alla terra, accumulerà le cariche elettrostatiche sulla sua superficie, con un forte aumento della tensione in un brevissimo lasso di tempo. Poiché il carro cisterna è sotto alta tensione, cercherà di scaricare questa energia nel modo più efficiente possibile, vale a dire scaricando gli elettroni in eccesso sotto forma di una scintilla.

Energia scaricata sotto forma di scintille elettrostatiche.

Gli oggetti messi a terra ubicati nelle immediate vicinanze di attrezzature cariche sono “bersagli” ideali per le scintille elettrostatiche e consentire l’accumulo incontrollato di elettricità statica in un’ atmosfera EX non differisce molto dall’esporre la candela di un motore a un’atmosfera infiammabile.

Se il carro cisterna non è stato messo a terra, la sua tensione elettrostatica può raggiungere livelli pericolosi in meno di 20 secondi. La tabella 1 illustra la quantità di energia che può essere scaricata da una scintilla generata da un carro cisterna carico a 20.000 volt.

Tabella 1

Tabella 1. Energia di scintilla potenziale di diversi oggetti.

Se confrontiamo l’energia prodotta dalle scintille scaricate con le energie minime di innesco di un’ampia gamma di prodotti petroliferi e sostanze chimiche infiammabili, è facile capire perché i carri cisterna e tutte le apparecchiature connesse, come i tubi flessibili e le tubazioni, debbano essere collegati equipotenzialmente e messi a terra.

Come si può vedere nella Tabella 1, i carri cisterna caricati elettrostaticamente possono scaricare scintille con un’enorme quantità di energia. Con questi livelli di energia, anche la prevenzione delle scosse elettrostatiche per gli operatori è un’importante considerazione in materia di sicurezza. Reazioni fisiologiche involontarie causate da scosse elettrostatiche possono causare inciampamenti e cadute e possono essere quindi particolarmente pericolose quando il personale lavora in quota.

Tra i diversi fattori che contribuiscono al caricamento elettrostatico, l’unica variabile che deve essere sicuramente controllata è la messa a terra del carro cisterna. La messa a terra del carro cisterna assicura che la sua resistenza rispetto alla massa generale della Terra sia mantenuta a un livello tale da non ostacolare il trasferimento sicuro delle cariche statiche dal carro cisterna al suolo.

In Nord America, la messa a terra dei carri cisterna con sistemi di messa a terra statica dedicati è una pratica comune. In Europa, questa pratica può variare considerevolmente. In alcuni siti, questa procedura è automatica, mentre in altri no. Nei siti che non prevedono la messa a terra automatica dei carri cisterna, si presume che il serbatoio del carro cisterna sia equipotenzialmente collegato al telaio e che le cariche statiche generate dall’operazione di trasferimento del prodotto saranno trasferite a terra attraverso le ruote del carro cisterna o torneranno al sistema di carico a portale tramite collegamenti equipotenziali.

MIE dei Prodotti

Fig. 1. I MIE dei prodotti petroliferi più comuni.

Ulteriori informazioni

Le valutazioni Hazop (operazioni pericolose), e i report basati su di esse, sono un modo efficiente per “catturare” e identificare i processi e le pratiche che potrebbero causare l’innesco di atmosfere infiammabili attraverso scariche elettrostatiche. I report Hazop, tuttavia, non sono particolarmente idonei per identificare la soluzione di messa a terra ideale per eliminare questo rischio. 

L’identificazione della soluzione di messa a terra è compito di tecnici e ingeneri, anche se questo tipo di attività non è un’occorrenza quotidiana. L’identificazione e la specifica di una soluzione di messa a terra statica è un compito di cui probabilmente ci si occuperà una o due volte nella propria carriera. Ma se si riesce a identificare la soluzione giusta subito, è un’area che potrebbe rivelarsi estremamente redditizia. Questa guida si propone di illustrare i concetti principali e potremmo definirla un’introduzione dettagliata al tema del controllo statico nelle aree pericolose.

La guida è suddivisa in tre sezioni distinte. La prima sezione tratta le linee guida di settore che offrono indicazioni sul controllo dell’elettricità statica nelle aree pericolose. La seconda sezione consente di determinare la soluzione più idonea per ridurre i rischi elettrostatici nel proprio sito e la terza sezione tratta le approvazioni per le apparecchiature utilizzate nelle aree pericolose, in particolare tutto quello che bisogna sapere quando si seleziona una soluzione di messa a terra statica approvata e certificata EX.

1. Benchmark della messa a terra statica

Prima di utilizzare questa guida per specificare e implementare soluzioni di messa a terra statica, va ribadito in questa sede che, anche se le apparecchiature certificate per le aree pericolose sono dotate del marchio di un organismo notificato come SIRA o BASEEFA, questo non significa che tali apparecchiature abbiano le caratteristiche prestazionali di un sistema di messa a terra in termini di protezione antistatica. Prima di dedicarsi alla ricerca di una soluzione di messa a terra che soddisfi o superi i propri requisiti di zona EX, raccomandiamo di rivolgersi alle associazioni di categoria dell’industria di processo delle sostanze pericolose, le quali possono fornire indicazioni sulla prevenzione degli inneschi causati dall’elettricità statica. Sono inoltre disponibili numerosi documenti pubblicati da associazioni altamente autorevoli e rispettate in tutto il mondo e che identificano i processi industriali che possono essere fonte di inneschi elettrostatici.

I comitati che hanno il compito di sviluppare e aggiornare questi documenti di orientamento in linea con le tecnologie più avanzate sono in genere i dipendenti di società e consulenti che operano nel settore dei processi pericolosi.

Dimostrare la conformità con le raccomandazioni riportate in questi documenti di orientamento assicurerà che tutti i pericoli elettrostatici presentati dalle operazioni della propria azienda sono sotto controllo. Se è possibile specificare soluzioni di messa a terra che consentono di dimostrare la conformità con le pubblicazioni elencate nella Tabella 1, si dimostrerà inoltre che i metodi di protezione antistatica adottati utilizzano le ultime tecnologie in grado di prevenire incendi ed esplosioni causati dall’elettricità statica.

Tabella 1: linee guida per la prevenzione di incendi ed esplosioni causati dall’elettricità statica per il settore dei processi pericolosi.

Le linee guida nella Tabella 1 descrivono come e perché alcune operazioni – con liquidi, gas o polveri – possano generare elettricità statica e causare l’accumulo di elettricità statica sul dispositivo che viene utilizzato nel processo. Il modo migliore per prevenire inneschi causati da elettricità statica è assicurare che tutte le apparecchiature conduttive e semi-conduttive, comprese le persone, siano collegate a terra o equipotenzialmente a un punto di messa a terra effettivo verificato. In questo modo, le cariche elettrostatiche non possono accumularsi sulle attrezzature e generare scintille in un’atmosfera infiammabile.

Poiché la Terra ha una capacità infinita di bilanciare cariche positive e negative, se l’apparecchiatura è collegata a terra, sarà a “potenziale di terra”, cioè non si potrà caricare a causa della statica generata dal movimento del materiale.

Terra

Fig. 1: per assicurarsi che non possano accumulare cariche elettrostatiche, le attrezzature devono essere collegate alla massa generale della terra mediante un punto di messa a terra effettivo. La resistenza tra il punto di messa a terra e la terra effettiva deve essere sufficientemente bassa da permettere che la carica elettrostatica generata dal processo fluisca verso terra.

Così come tante altre funzioni di sicurezza prevedono “benchmark” progettati per assicurare la sicurezza, i circuiti di messa a terra e di collegamento equipotenziale possono e devono lavorare sulla base di riferimenti che superano i requisiti minimi di sicurezza. Il requisito minimo per la messa a terra teorica di cariche elettrostatiche in genere è descritto in termini di una resistenza elettrica non superiore a 1 megaohm (1 milione di ohm) tra l’oggetto a rischio di accumulo di cariche e la massa generale della terra.

Tuttavia, è noto che oggetti metallici a rischio di accumulo di cariche, per es. le autocisterne, e i circuiti terra e di collegamento equipotenziale che offrono protezione antistatica, non devono mai esibire una resistenza elettrica superiore a 10 ohm, se sono in buone condizioni. Questo valore di 10 ohm è un valore di resistenza sempre raccomandato in tutte le pubblicazioni elencate nella Tabella 1. Quindi, ovunque una soluzione di messa a terra sia ricercata per operazioni che coinvolgono oggetti metallici come le autocisterne, i vagoni ferroviari, i cestoni, i fusti e i contenitori, è necessario specificare sistemi di messa a terra che esibiscano valori di monitoraggio della terra di 10 ohm o inferiori.

Un’altra ragione per cui il valore teorico di 1 megaohm non ha un ruolo nelle applicazioni pratiche sono i requisiti relativi alla messa a terra dei FIBC di Tipo C. Sebbene CLC/TR: 50404 (2003) affermi che la resistenza attraverso un saccone FIBC di Tipo C non debba superare i 100 megaohm, i più recenti dati pubblicati in IEC 60079-32-1 (2013) e NFPA 77 (2014) affermano che la resistenza attraverso il saccone non deve superare i 10 megaohm. Quindi, chiaramente, un valore “teoricamente accettabile” di 1 megaohm non è praticabile nel contesto di oggetti metallici che dovrebbero esibire una resistenza di riferimento di 0-10 ohm, o inferiore, e i sacconi FIBC di Tipo C che dovrebbero esibire parametri di riferimento da 0 a 10 megaohm o da 0 a 100 megaohm (a seconda dello standard di fabbricazione del saccone).

NOTA: se il vostro compito è reperire una soluzione di messa a terra per i FIBC di Tipo C, dovrete conoscere lo standard di fabbricazione dei sacconi. Se non si conosce lo standard, è necessario consultare il fabbricante. Una volta in possesso delle informazioni sullo standard, è necessario utilizzare un sistema di messa a terra per i FIBC di Tipo C che monitori il circuito di messa a terra da 0 ohm fino a 10 megaohm (conforme a NFPA 77/IEC 60079-32) o da 0 ohm a 100 megaohm (conforme a CLC/TR: 50404).

Evitare sistemi di messa a terra che non monitorano l’intero intervallo di resistenza, in quanto non autorizzeranno l’uso di sacconi progettati per resistenze fino a 100 megaohm e autorizzeranno invece solo i sacconi compatibili con resistenze fino a 10 megaohm.

Ulteriori informazioni

La International Electrotechnical Commission ha pubblicato una nuova specifica tecnica, la IEC 60079-32-1: “Atmosfere esplosive – Parte 32-1: Pericoli elettrostatici – Linee guida”. La specifica tecnica è un documento orientativo e l’ultima della serie IEC 60079 di standard sulle “atmosfere esplosive”, sviluppati per limitare gli incendi e le esplosioni causati da guasti elettrici in aree pericolose.

La guida, di 168 pagine, è il primo di due documenti che saranno pubblicati dall’IEC nell’ambito della denominazione “60079-32”; il documento intende aiutare i progettisti e gli utilizzatori di apparecchiature di processo a minimizzare il rischio di scariche elettrostatiche all’interno di atmosfere potenzialmente esplosive. Analizza una vasta gamma di situazioni di processo che possono portare alla generazione di cariche elettrostatiche, offre esempi delle misure che possono essere adottate per ridurre la generazione e l’accumulo di cariche e spiega come mettere a terra e collegare equipotenzialmente le attrezzature di processo.

La seconda parte, IEC 60079-32-2, intitolata “Pericoli elettrostatici – Test”, descrive i metodi di prova per determinare fattori come la resistenza superficiale, la resistenza alla dispersione a terra, la resistività della polvere, la conducibilità dei liquidi, la capacitanza e l’innescabilità delle scariche elettrostatiche.

L’obiettivo dichiarato di IEC 60079-32-1 è fornire:

“le migliori linee guida disponibili per la prevenzione dei pericoli causati dall’elettricità statica”.

Fino a oggi, i documenti che trattano i pericoli di innesco in relazione all’elettricità statica sono stati pubblicati da istituzioni nazionali come l’NFPA o organizzazioni pan-europee, come il CENELEC. L’IEC 60079-32-1 è stato sviluppato congiuntamente da un gran numero di comitati tecnici dei paesi membri del’IEC e quindi questo documento è una collaborazione veramente globale. È inoltre basato su documenti di orientamento nazionali e regionali sui pericoli elettrostatici, tra cui CENELEC/TR: 50404, NFPA 77, BS 5958, TRBS 2153:2009 e JNIOSH TR42.

Anche se la Specifica Tecnica può essere acquistata sul negozio online dell’IEC, la gestione della circolazione del documento nei rispettivi territori nazionali sarà la responsabilità degli istituti di standard nazionali come ANSI negli Stati Uniti, BSI nel Regno Unito e DIN in Germania. Il documento può essere anche acquistato sul sito web dell’ANSI. CENELEC ha ritirato CLC/TR: 50404 e l’ha sostituito con IEC 60079-32-1.

Panoramica sulla Specifica Tecnica:

La Specifica Tecnica è suddivisa nelle cosiddette “clausole”, che evidenziano i pericoli elettrostatici associati alle diverse categorie di materiali, i rischi associati alle persone, tra cui gli shock fisiologici, e le misure di messa a terra e di collegamento equipotenziale da adottare. Le clausole riguardano i seguenti argomenti:

1)  Manipolazione di solidi.
2)  Magazzinaggio e manipolazione di liquidi.
3)  Manipolazione di gas e vapori.
4)  Magazzinaggio e manipolazione di polveri.
5)  Magazzinaggio e manipolazione di esplosivi.
6)  Problemi elettrostatici causati dalle persone.
7)  Prevenzione delle scosse elettrostatiche.
8)  Messa a terra e collegamento equipotenziale di impianti e macchinari.

Sono inoltre presenti Allegati con materiale informativo, tra cui una descrizione dei vari tipi di scariche elettrostatiche, i tipi di scariche elettrostatiche che possono essere generate nei processi in atmosfere potenzialmente infiammabili e combustibili e un diagramma di flusso per la valutazione dei pericoli elettrostatici.

Poiché il documento conta 168 pagine, sarebbe impossibile fornire un quadro completo delle indicazioni contenute nella pubblicazione in poche righe. Vale tuttavia la pena soffermarsi sugli orientamenti relativi alla messa a terra e al collegamento equipotenziale di processi specifici che utilizzano apparecchi portatili a rischio di accumulo di cariche elettrostatiche.

Progettazione e monitoraggio dei sistemi di messa a terra:

Questa sezione tratta la progettazione e il monitoraggio di sistemi di messa a terra dedicati per la messa a terra di apparecchiature di impianti permanenti e portatili. Apparecchiature installate negli impianti in modo permanente, come i reattori e le pompe, in genere sono messe a terra tramite un sistema di messa a terra elettrico. I percorsi dei guasti elettrici (e i percorsi di protezione contro i fulmini) sono più che sufficienti per disperdere le cariche elettrostatiche a terra.

Per le apparecchiature conduttive portatili, questa sezione raccomanda che i collegamenti temporanei mediante bulloni o morsetti a pressione siano in grado di penetrare nei rivestimenti protettivi, ruggine o depositi sui prodotti tipicamente presenti sulla superficie di tali attrezzature, per esempio i fusti metallici. Si precisa inoltre che eventuali morsetti a pressione debbano essere in grado di stabilire un collegamento al metallo di base dell’apparecchiatura conduttiva con una resistenza inferiore a 10 ohm.

I sistemi progettati per monitorare la resistenza tra le apparecchiature a rischio di accumulo di cariche e la terra (punti di messa a terra designati) devono essere in grado non solo di monitorare la resistenza del circuito di messa a terra, ma anche di allertare il personale nel caso di variazioni nella resistenza. Questo per assicurare che possibili malfunzionamenti del circuito di messa a terra siano rilevati il prima possibile e che i controlli e le riparazioni necessari siano eseguiti tempestivamente.

Poiché i circuiti di terra metallici non dovrebbero esibire una resistenza superiore a 10 ohm, sarebbe opportuno specificare sistemi di messa a terra che siano in grado di identificare variazioni nella resistenza e allertare il personale se 10 ohm nel percorso a terra vengono superati.

Ulteriori informazioni

Le operazioni di processo delle polveri possono generare grandi quantità di cariche elettrostatiche tramite la movimentazione della polvere stessa. La causa più comune della generazione di cariche elettrostatiche durante il processo delle polveri è la “triboelettrificazione”, vale a dire il contatto e la separazione della polvere dalle attrezzature di processo, la polvere stessa o altri fattori che possono causare cariche elettrostatiche, come i contaminanti.

Diversi tipi di attrezzature possono causare il caricamento elettrostatico delle polveri. Queste attrezzature comprendono:

Tabelle 1

I processi eseguiti da tali attrezzature possono portare alla generazione di cariche elettrostatiche di diversa intensità. Le cariche tipiche, estrapolate dalla letteratura tecnica, sono riportate nella tabella seguente. I valori sono basati sulla quantità di carica trasportata, espressa in coulomb, per chilogrammo di polvere.

Tabella 2. Carica generata sulle polveri da diverse operazioni di lavorazione e manipolazione (NFPA 77/CLCTR: 60079-32-1).

Tabella 2. Carica generata sulle polveri da diverse operazioni di lavorazione e manipolazione (NFPA 77/CLCTR: 60079-32-1).

Un semplice calcolo mostrerà che un fusto metallico con una capacità di 100 pF, riempito con 25 kg di polvere carica, dopo una semplice operazione di versamento potrebbe essere caricato a una tensione di 25.000 V.

Voltage Calculation

Si può stimare che l’energia potenziale scaricabile dal fusto sotto forma di scintilla sia:

Potential Spark Energy

La tensione prodotta da un’operazione al limite inferiore della capacità di generazione della carica può ancora generare una quantità di energia sufficiente per innescare un’ampia gamma di atmosfere combustibili. La tabella 2 elenca l’energia minima di accensione di un campione di polveri a una concentrazione minima esplosiva.

Powder Dust MIE

Table 3. MIE of various powders when suspended in a combustible concentration.

Se la polvere viene scaricata in un miscelatore contenente un solvente, il MIE dell’atmosfera ibrida può essere molto più basso e l’innesco iniziale del vapore del solvente potrebbe causare una deflagrazione di polvere combustibile.

Il fattore di sicurezza da tenere presente in questi calcoli è il presupposto che l’apparecchiatura “elettrificata” dalla polvere carica non sia stata messa a terra. Se l’apparecchiatura è messa a terra, non sussiste alcun rischio di elettrificazione tramite elettricità elettrostatica.

Protezione con messa a terra statica nelle operazioni di processo delle polveri.

La “messa a terra” è il metodo con cui viene realizzato un collegamento elettrico a bassa resistenza tra le apparecchiature a rischio di carica elettrostatica e la massa generale della Terra. Questo collegamento è normalmente denominato “collegamento a una terra effettiva”. Il collegamento a una terra effettiva si ottiene mediante apposite barre di terra o strutture interrate sotto il livello del suolo. Questi sistemi di messa a terra sono testati da tecnici che misurano le loro resistenze di terra effettive per assicurare che siano al di sotto dei valori richiesti negli standard NFPA 70 “National Electrical Code®” e EN 62305 “Protection Against Lightning”. Alcuni sistemi di messa a terra statica presenti oggi sul mercato verificheranno se le apparecchiature alle quali stanno fornendo una protezione di messa a terra statica abbiano davvero un collegamento a una terra effettiva in grado di condurre l’elettricità statica.

Nelle operazioni farmaceutiche, attrezzature come i sistemi di movimentazione delle polveri, i micronizzatori, i miscelatori e i setacciatori, sono dotate di componenti multipli sui quali alti livelli di cariche elettrostatiche possono accumularsi se uno dei componenti è isolato da una terra effettiva. Elementi quali le lamine di messa a terra possono offrire un collegamento equipotenziale inerente tra i componenti di metallo o le superfici di contatto.

Apparecchiature di lavorazione della polvere

Il regolare smontaggio per la pulizia e la manutenzione può causare il mancato collegamento a terra o un collegamento a terra non correttamente effettuato quando si rimonta l’attrezzatura. Vibrazioni e corrosione possono anche degradare i collegamenti, per cui è importantissimo assicurarsi che nessuna parte dell’attrezzatura sia isolata da una terra effettiva.

Il modo migliore per assicurarsi che sulle attrezzature utilizzate nelle operazioni di processo delle polveri non si accumuli elettricità statica è adottare una soluzione di messa a terra statica dedicata, che monitorerà il collegamento a terra dei componenti a rischio e avvertirà il personale del potenziale pericolo, nel caso in cui un componente dovesse scollegarsi dalla messa a terra. Questo è particolarmente importante se il punto di messa a terra dell’apparecchiatura non è facilmente visibile o accessibile.

Ulteriori informazioni

Le scariche di elettricità statica generate da tubi flessibili possono causare l’innesco di atmosfere combustibili durante il trasferimento di materiale da o verso autospurghi e autocisterne.

In genere, le scariche di elettricità statica dai tubi flessibili sono dovute a tre ragioni principali. Una delle ragioni è sono stati utilizzati per il trasferimento del materiale che tubi non conduttivi. Elevati livelli di cariche statiche possono accumularsi su tubi non conduttivi e causare scariche a fiocco incendiarie dal tubo stesso o il caricamento di oggetti conduttivi isolati fissati al tubo, come un ugello o un giunto, i quali a loro volta possono generare una scintilla. Nelle industrie dei processi pericolosi, è una pratica generalmente accettata che tubi non conduttivi non siano utilizzati per il trasferimento di liquidi e polveri potenzialmente combustibili, e numerosi standard e pubblicazioni di associazioni industriali confermano questa raccomandazione.

Un’altra ragione comune alla base della produzione di scariche statiche da parte di tubi flessibili è il collegamento di un tubo conduttivo, o sezioni di tubi conduttivi interconnesse, a un autospurgo o autocisterna non dotati di un collegamento a una messa a terra statica verificata. Il terzo motivo più comune è il progressivo isolamento dei componenti conduttivi della struttura del tubo durante una normale operazione.

Figura 1 Quattro tubi flessibili collegati insieme durante un’operazione con autospurgo e un tester di tubi OhmGuard® utilizzato per il monitoraggio della prima sezione di tubo (cavo blu).

La prima e la seconda causa sono le più rilevanti per le industrie dei processi pericolosi, soprattutto in situazioni in cui un uso improprio di tubi conduttivi può portare all’accumulo e allo scarico dell’elettricità statica in un’atmosfera combustibile.

1.1 Tubi flessibili collegati ad autospurghi e autocisterne non messi a terra.

In assenza di una protezione statica tramite messa a terra, un’autocisterna utilizzata in un’operazione di aspirazione o carico diventa elettrostaticamente carica poiché non dispone di alcun meccanismo per impedire l’accumulo di elettricità statica sul serbatoio e sul telaio. Poiché i raccordi metallici del tubo devono essere collegati in modo elettricamente continuo al serbatoio, anche l’autocisterna trasferirà le cariche al tubo, causando così un accumulo di elettricità statica sul tubo. La quantità di carica trasferita al tubo flessibile sarà molto alta, in quanto elevate tensioni elettrostatiche possono accumularsi in breve tempo sulle autocisterne non messe a terra.

L’accumulo di cariche sui componenti metallici conduttivi del tubo flessibile, come i raccordi o gli ugelli, è un problema particolarmente grave in quanto queste parti sono in genere quelle più prossime ai vapori o polveri combustibili durante le operazioni e possono cercare di neutralizzare il loro squilibrio elettrico scaricando scintille su operatori, pareti del serbatoio o tubi. Se un’atmosfera combustibile è presente in questo spazio, l’innesco dell’atmosfera è molto probabile.

In un particolare incidente, un autospurgo stava aspirando toluene “fuori specifica” da un pozzetto interrato e, sebbene il tubo fosse conduttivo, l’autocisterna alla quale era collegato non era messa a terra.

Il tubo era dotato di una spirale di filo metallico incorporata che collegava equipotenzialmente i raccordi del tubo, ma a causa dell’elevato livello di tensione indotta sul tubo attraverso l’autocisterna non messa a terra, una scintilla statica, generata dalla spirale in filo metallico, raggiunse il bordo metallico del pozzetto attraverso il tubo. La scintilla innescò i vapori di toluene con un conseguente incendio [1].

1.2 Tubi conduttivi danneggiati collegati ad autospurghi e autocisterne messi a terra.

Un pericolo più insidioso è costituito dalle situazioni in cui l’autocisterna è collegata a una terra verificata, con un sistema di messa a terra montato sull’autocisterna o sulla stazione di carico, ma i tubi collegati all’autocisterna hanno perso la continuità elettrica, con conseguente isolamento di un componente di metallo in un punto della sua struttura. Un esempio tipico di questa particolare situazione è quando la spirale in filo metallico del tubo si isola da un raccordo terminale, come un giunto o un ugello.

Le spirali in filo metallico sono comunemente utilizzate per rinforzare la struttura del tubo contro le pressioni di trasferimento, prevenendo inoltre la formazione di torsioni e attorcigliamenti. Un’altra funzione delle spirali in filo metallico è il collegamento equipotenziale dei raccordi terminali, per offrire la necessaria continuità elettrica end-to-end che impedirà l’accumulo di elettricità statica sul tubo. Se la spirale metallica, a causa di una normale “usura” industriale, si rompe o si stacca dai raccordi o dagli ugelli dei tubi, una carica o un’energia sufficiente per innescare un’atmosfera combustibile potrà accumularsi su questi componenti. Se una sezione di tubo è montata con un raccordo isolato tra altre sezioni di tubo, queste diventeranno isolate dall’autocisterna messa a terra e potrebbero causare il caricamento elettrostatico di componenti multipli nelle vicinanze di un’atmosfera potenzialmente combustibile. In questa situazione, le sezioni dei tubi isolate si caricheranno a causa del contatto con il liquido o la polvere in movimento.

Esempi de sistemi

Figura 2: Esempi di sistemi di verifica della messa a terra montati su stazione di carico (Earth-Rite® RTR) e autocisterna (Earth-Rite® MGV).

Un’altra considerazione importante sono i tubi flessibili dotati di due spirali di filo metallico, ove una spirale è presente sulla superficie esterna del tubo e una seconda spirale è presente sulla superficie interna del tubo flessibile. In alcuni tubi, le spirali interne non sono collegate equipotenzialmente ai raccordi del tubo ed è quindi importante assicurarsi che queste spirali non possano scaricare scintille sui raccordi terminali o sull’operatore, in particolare alla rimozione del tubo al termine di un’operazione di trasferimento, quando un’atmosfera combustibile può essere presente nel tubo o nell’area intorno al tubo. Una scarica statica da un tubo flessibile, dotato di una spirale metallica interna, ha causato un incendio e non solo la spirale di metallo era danneggiata, ma entrambi i raccordi terminali non erano progettati per il collegamento alla spirale metallica interna. Citazione da “Avoiding Static Ignition Hazards in Chemical Operations”, AIChE/CCPS, Britton L.G., 1999 [2]:

“Un incendio si era verificato durante il drenaggio di toluene da un’autocisterna attraverso un tubo di questo tipo e, dopo l’evento, fu rilevato che la spirale interna non solo era rotta, ma non era progettata per essere collegata equipotenzialmente ai raccordi terminali. Dopo l’aspirazione del toluene, due incendi si sono verificati con un tubo flessibile dello stesso tipo durante la movimentazione dei tubi scollegati da parte dagli operatori”.

2.0 Standard industriali e prassi raccomandate.

Per assicurare che i tubi flessibili utilizzati su autospurghi e autocisterne non siano una fonte di innesco elettrostatico in un’area pericolosa, numerosi standard e prassi descrivono la continuità elettrica necessaria dei tubi flessibili. Tuttavia, a causa dei vari tipi di design dei tubi flessibili e le “norme” di settore comunemente accettate, esiste una gamma di valori di continuità elettrica il cui scopo è prevenire un approccio generalizzato, assicurando che il tubo sia sicuro da utilizzare in un’atmosfera potenzialmente combustibile.

Il tipo di tubo più comunemente utilizzato per gli autospurghi e le autocisterne è quello dotato di spirali di filo metallico, che possono essere incorporate tra i diversi strati del tubo o possono essere presenti sulla superficie interna o esterna del tubo, o entrambe.

La seguente tabella elenca i diversi standard e le pubblicazioni delle associazioni industriali che descrivono i requisiti di conduttività per i tubi flessibili. I valori di resistenza raccomandati sono indicati per un tubo lungo 25 piedi (7,62 m).

Tabella 1: Standard e pubblicazioni di settore che trattano i rischi relativi alle cariche elettrostatiche sui tubi flessibili.

In realtà, molte società specificano un proprio sistema di controllo interno che richiede test di continuità elettrica end-to-end periodici dei loro tubi flessibili. I test periodici sono normalmente eseguiti ogni 6-12 settimane da un tecnico addestrato che utilizzerà un multimetro per misurare e registrare i risultati del test. Il parametro “PASS” di resistenza end-to-end normalmente accettato per le singole sezioni di tubi con spirali metalliche è di 10 ohm, o inferiore. A seconda dei risultati del test, il tecnico autorizzerà la reintroduzione in servizio del tubo, invierà il tubo per una riparazione o non autorizzerà l’uso del tubo. Citazione da CLCTR: 60079-32-1 (rif. Tabella 1):

“A causa della rottura dei fili equipotenziali o una costruzione difettosa, è possibile che uno o più componenti conduttivi del tubo flessibile (per esempio, i raccordi terminali, le spirali di rinforzo e le guaine) siano elettricamente isolati. Se un liquido a bassa conducibilità attraversa il tubo flessibile, questi componenti potrebbero accumulare una carica elettrostatica, con una conseguente generazione di scintille esplosive. Pertanto, la continuità elettrica del tubo deve essere controllata regolarmente. Occorre prestare attenzione affinché tutte le spirali metalliche interne siano collegate equipotenzialmente al raccordo terminale”.  

Sebbene la verifica periodica dei tubi sia importante, da un punto di vista della protezione tramite messa a terra statica sarebbe più sicuro verificare i tubi prima di ogni operazione di trasferimento. In un periodo di utilizzo di 6-12 settimane, l’interruzione della continuità end-to-end di un tubo può verificarsi e nella maggior parte dei casi si verificherà. In genere, la spirale metallica che collega equipotenzialmente i raccordi dei tubi si romperà o si allenterà.

Figura 3. Raccordo isolato a causa della rottura della spirale di filo metallico.

Se tubi con interruzioni di continuità sono mantenuti in servizio, è molto probabile che l’elettricità statica si accumuli durante le operazioni di carico o aspirazione, aumentando così la probabilità di scariche statiche se il tubo viene utilizzato in un’atmosfera pericolosa.

La procedura ideale per ottenere un percorso di messa a terra statico sicuro per tutti i componenti primari utilizzati nel trasferimento, ossia l’autocisterna e le sezioni del tubo collegate al serbatoio, è verificare il collegamento a terra dell’autocisterna tramite un sistema di terra montato sul veicolo (Earth-Rite MGV) o un sistema di messa a terra montato sulla stazione di carico (Earth-Rite RTR). Quando il percorso di terra dell’autocisterna viene verificato, l’operazione successiva è collegare i tubi all’autocisterna e quindi eseguire un test di continuità elettrica attraverso le sezioni del tubo fino all’autocisterna. Questo assicurerà che il tubo sia in grado di trasferire eventuali cariche statiche attraverso la sua struttura, sull’autocisterna e quindi a terra tramite il sistema di messa a terra statico.

Ulteriori informazioni

Al giorno d’oggi, la selezione di un impianto elettrico per l’uso in un’area pericolosa comporta spesso la consultazione di una miriade di certificati di approvazione, tutti con acronimi diversi e con numerosi dettagli di etichettatura e marcatura dei prodotti, non di rado di difficile interpretazione. Questo articolo offre una panoramica sui diversi regolamenti nazionali e regionali che disciplinano i prodotti certificati per le aree pericolose, esaminando brevemente gli standard secondo i quali sono valutati; cerca inoltre di stabilire se esista la possibilità di creare un “linguaggio comune” per gli utilizzatori delle attrezzature che consenta di determinare se le apparecchiature leader di settore, indipendentemente dalla loro origine, saranno accettate dall’organismo di regolamentazione competente nel paese in cui la società dei processi pericolosi opera.

(Esempi di tutti i marchi di approvazione dei prodotti a cui si fa riferimento nel presente articolo sono riportati in fondo al documento).

Requisiti per la certificazione dei prodotti utilizzati nelle aree pericolose negli Stati Uniti.

Negli Stati Uniti, la Occupational Safety & Health Administration (OSHA) è responsabile per il controllo delle condizioni di lavoro, verificando che siano sicure in tutto il sito e che siano conformi al Code of Federal Regulations (CFR), la legge in vigore negli Stati Uniti. Secondo 29 CFR 1910.307, l’OSHA governa la sicurezza dei lavoratori in aree pericolose attraverso l’obbligo per le aziende di installare apparecchiature che dimostrino la conformità al codice elettrico nazionale NFPA 70, tramite un elenco di standard di sicurezza ritenuti “appropriati” dall’OSHA. Gli standard di sicurezza primari riconosciuti dall’OSHA devono, come minimo, dimostrare la conformità agli articoli 500, 505 e 506 del Codice elettrico nazionale. Questi articoli descrivono la classificazione delle aree pericolose, quali metodi di protezione elettrica (tecniche di protezione) siano accettabili in queste aree e come le apparecchiature utilizzate in queste aree debbano essere contrassegnate.

L’articolo 500 descrive il sistema delle Classi e delle Divisioni nella classificazione delle aree pericolose, le tecniche di protezione e le marcature dei prodotti. L’articolo 505 sulle atmosfere sature di gas e vapore, aggiunto nel 1996, e l’articolo 506, sulle polveri e le fibre, aggiunto nel 2005, descrivono il sistema di Classe e Zonizzazione.

Secondo il regolamento 1910.3079(g) (1), l’OSHA consente operazioni di lavoro secondo il sistema di Classe e Zonizzazione descritto in NEC 505. NEC 505.9(C) descrive il tipo di marcatura richiesta sulle attrezzature. Sebbene le linee guida di OSHA non si occupino dei sistemi di Classe e Zonizzazione per le atmosfere sature di polvere e fibre, in NEC 506.20, le attrezzature elencate per la Classe II, Div. 1 e Div. 2 possono essere installate rispettivamente nelle Zone 20, 21 e 22, purché la classificazione della temperatura dell’apparecchiatura soddisfi i requisiti per il gruppo delle polveri pertinente. In 506.9(C) (1), le apparecchiature di Classe II elencate con le approvazioni per la Divisione 1 e la Divisione 2 possono essere contrassegnate con ulteriori marchi di identificazione della Zona e la classificazione della temperatura del gruppo delle polveri. NEC 506.9(C) (2) descrive il metodo di marcatura della Classe e della Zona delle attrezzature utilizzate nelle atmosfere sature di polveri e fibre.

Secondo le normative OSHA, le apparecchiature elettriche destinate all’installazione e all’uso in aree pericolose devono essere certificate da un laboratorio di test riconosciuto a livello nazionale (NRTL). I laboratori NRTL testano e certificano le apparecchiature secondo gli standard prodotti da organizzazioni di sviluppo di standard riconosciute, ritenute “idonee” dall’OSHA. Esempi di organizzazioni che elaborano questi standard includono ASTM, ANSI, ISA, IEEE, Underwriter Laboratories e Factory Mutual. L’OSHA riconosce e controlla le organizzazioni che richiedono lo stato NRTL in conformità ai requisiti di 29 CFR 1910.7. L’OSHA riconoscerà anche gli NRTL situati al di fuori dagli Stati Uniti e il CSA canadese ne è un esempio.

Quando l’OSHA riconosce lo stato NRTL di un’organizzazione, il direttore dell’OSHA, che riveste anche il ruolo di vice segretario del lavoro, salute e sicurezza occupazionale, rilascia una notifica formale. Questa notifica specifica l’ambito e gli altri termini di questo riconoscimento, il quale viene riesaminato ogni cinque anni e può essere revocato se l’NRTL non soddisfa i requisiti di 29 CFR Part 1910.

L’NRTL è tenuto a presentare le norme di sicurezza secondo le quali intende testare, certificare ed elencare il prodotto conformemente agli standard pertinenti, monitorando l’uso del prodotto sul mercato e notificando i produttori se eventuali modifiche agli standard possono incidere sulla certificazione del loro prodotto.

I funzionari preposti alla conformità dell’OSHA eseguono ispezioni in loco per assicurarsi che le apparecchiature elettriche utilizzate nelle aree pericolose siano dotate del marchio di certificazione univoco di un NRTL; hanno inoltre l’autorità di comminare multe se l’apparecchiatura non è installata in conformità alle approvazioni per l’apparecchiatura o il marchio di un NRTL riconosciuto non è presente.

Requisiti di certificazione dei prodotti utilizzati nelle aree pericolose in Europa.

Nell’Unione Europea, la direttiva “ATEX 95” 94/9/CE, sostituita ora da 2014/34/UE, è un obbligo giuridicamente vincolante per i produttori e gli utenti di apparecchiature destinate all’uso in atmosfere potenzialmente esplosive. Il campo di applicazione e l’intento della direttiva è consentire la libera circolazione delle apparecchiature certificate ATEX in tutto lo Spazio economico europeo, composto da tutti gli Stati membri dell’Unione europea e dell’Associazione europea di libero scambio. È stata adottata il 23 marzo 1994 ed è entrata in vigore il 1° marzo 1996. Il 1° luglio 2003, ha sostituito le analoghe normative nazionali in tutti gli Stati membri dell’UE.

La direttiva ATEX 95 stabilisce i requisiti essenziali per la salute e la sicurezza (EHSR) che specificano i livelli di protezione anti-deflagrazione necessari per le apparecchiature destinate all’uso in atmosfere potenzialmente esplosive (aree pericolose). La fonte primaria in termini di adesione tecnica per la valutazione e la certificazione dei prodotti destinati all’uso nelle atmosfere esplosive sono gli standard armonizzati “EN” che integrano la cosiddetta “espressione tecnica” dei requisiti EHSR. L’elenco completo degli standard armonizzati è contenuto nella Gazzetta ufficiale della Commissione europea, organo esecutivo dell’UE.

Per poter immettere un prodotto certificato ATEX sul mercato, il fabbricante deve firmare una dichiarazione di conformità alle Direttive pertinenti. Prima che un’apparecchiatura possa essere dotata della marcatura CE, è possibile che diverse dichiarazioni di conformità ad altre direttive, in particolare quelle sulle apparecchiature elettriche (per esempio la direttiva sulla compatibilità elettromagnetica EMC 2004/108/CE, ora sostituita da EMC 2014/30/UE) debbano essere ottenute. Inoltre, i prodotti certificati per l’installazione nelle aree pericolose devono essere dotati della marcatura “Ex”.

A supporto della Dichiarazione di conformità ATEX, il prodotto dovrà essere valutato e testato da un “Organismo notificato”, il quale emetterà un certificato di attestazione CE che indica che il prodotto soddisfa i requisiti EHSR della Direttiva ATEX. L’Organismo notificato esaminerà il prodotto in conformità all’elenco degli standard armonizzati “EN” della Commissione europea, i quali rispecchiano gli ultimi sviluppi tecnologici in materia di metodi di protezione conformi agli EHSR della Direttiva. L’Organismo notificato dovrà inoltre valutare il sistema di garanzia della qualità del produttore relativamente alla fabbricazione del prodotto certificato, assicurando che la qualità del prodotto sia garantita ai sensi della Direttiva.

Sempre ai sensi della Direttiva, il “Gruppo degli organismi notificati” deve riunirsi regolarmente per assicurare che i requisiti tecnici degli EHSR siano soddisfatti secondo gli standard più recenti e che gli standard siano applicati in modo uniforme negli Stati membri. Il CENELEC richiede alla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) di produrre standard che soddisfino i requisiti delle Direttive comunitarie. Gli standard più applicabili in termini della certificazione di prodotti per le aree pericolose sono gli standard pubblicati dalla Commissione elettrotecnica internazionale, IEC 60079 , i quali, dal 2006, sono stati adottati dall’Unione Europea tramite il CENELEC, sotto forma di standard armonizzati “EN” che supportano gli EHSR richiesti dalla Direttiva ATEX. Il concetto della “zonizzazione” utilizzato nella Direttiva ATEX è stato adottato dal sistema IEC per la classificazione delle aree pericolose.

Certificazione dei prodotti per le aree pericolose riconosciuta a livello internazionale.

La Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) gestisce un proprio sistema di certificazione per le apparecchiature pericolose, il programma di certificazione delle apparecchiature per le aree pericolose IECEx. L’obiettivo di questo programma è diventare il punto di riferimento globale per le apparecchiature certificate per le aree pericolose, in modo che qualsiasi prodotto dotato del marchio IECEx sia accettato da tutti gli organismi nazionali che governano i processi industriali nelle aree pericolose. Secondo il programma di certificazione del prodotto IECEx “Ex”, i produttori presentano il loro prodotto a un organismo riconosciuto da IEC, un ExCB, che controlla il processo di certificazione del prodotto. I campioni del prodotto sono testati in conformità ai pertinenti standard IEC da parte di un laboratorio, un ExTL, con il coordinamento dell’ExCB. Il prodotto deve essere conforme agli standard più applicabili in materia di apparecchiature pericolose, in particolare la serie di standard IEC 60079. L’ExCB è anche responsabile dell’audit dello stabilimento di produzione del costruttore in conformità allo standard ISO 9001. Il produttore riceverà il Certificato di conformità solo se il rapporto di prova (ExTR) e il rapporto sulla valutazione della qualità (QAR) confermano la conformità alle norme pertinenti. L’ExCB è inoltre responsabile degli audit annuali del fabbricante in relazione al prodotto che ha ottenuto il Certificato di conformità (CdC). Il CdC e il rapporto di prova sono archiviati e controllati dall’IEC e la versione più recente del CdC, assieme alla cronologia delle revisioni, è consultabile sul sito web di IECEx.

Secondo i regolamenti IECEx, un ExCB può certificare i prodotti solo in base agli standard IEC per i quali è stato valutato nell’ambito di un processo di accettazione condotto da un team di valutazione costituito da membri IECEx esistenti. L’ExCB e l’ExTL devono dimostrare la capacità (per es. la competenza tecnica, apparecchiature di laboratorio) di valutare e verificare i prodotti secondo gli standard contenuti nel processo di accettazione. Gli ExCB e gli ExTL sono oggetto di sorveglianza annuale secondo le regole IECEx e tutti gli ExCB e gli ExTL sono riesaminati ogni cinque anni.

L’IECEx è formato da comitati tecnici nazionali che contribuiscono alla creazione e al continuo aggiornamento degli standard. Gli aggiornamenti degli standard sono frequenti e sono implementati per riflettere gli ultimi sviluppi nei concetti di protezione e metodi di prova per le apparecchiature utilizzate nelle aree pericolose. Per esempio, il più recente standard per la sicurezza intrinseca, edizione 6 di IEC 60079-11, uscito nel 2011, era stato precedentemente pubblicato nel 2006. Un aggiornamento introdotto nel 2011 è stata l’aggiunta di nuovi requisiti di prova per gli optoisolatori.

Convergenza dei sistemi di certificazione dei prodotti per le aree pericolose.

Un possibile percorso di convergenza per stabilire un marchio di certificazione comune e riconosciuto a livello internazionale per i prodotti utilizzati nelle aree pericolose è offerto dal programma IECEx. Per consentire un’armonizzazione su scala globale, l’IEC richiede che le “differenze nazionali” tra gli standard e i regolamenti nazionali e gli standard IEC siano identificate. Occorre inoltre definire un periodo transitorio per normalizzare tali differenze in modo che gli standard IECEx ricevano il necessario consenso e siano accettabili a tutti i paesi partecipanti. Le differenze nazionali potrebbero essere risolte adottando requisiti quali i test antincendio ed elettrici utilizzati negli Stati Uniti e le Direttive applicabili ai prodotti elettrici nell’UE e l’EFTA. Tuttavia, sostituire o rimuovere questi requisiti aggiuntivi non è l’obiettivo del programma IECEx, in quanto il programma si focalizza esclusivamente sulla certificazione per la protezione contro le deflagrazioni.

Il rappresentante statunitense nell’ambito del programma IECEx è l’USNC (United States National Committe), amministrato dall’ANSI. Negli articoli 505 e 506 del NEC, le aree pericolose sono suddivise in Zone e la maggior parte degli standard ANSI, ISA o UL citati negli articoli 505 e 506 del NEC sono forme derivate della serie degli standard 60079 dell’IEC. Secondo le linee guida ANSI, uno standard IEC può essere adottato nella sua forma identica o modificato per aggiungere o ridurre i requisiti dello standard. Lo standard viene in genere adottato o modificato da una delle organizzazioni che sviluppa gli standard come l’ISA o l’UL per ottenere lo stato di standard nazionale tramite l’ANSI. Per quanto riguarda la protezione contro le deflagrazioni, la maggior parte delle differenze applicate agli standard IEC è stata implementata per assicurare la conformità al NEC.

Tali differenze possono riguardare i metodi di cablaggio fino all’aggiunta di sezioni informative sui concetti di protezione come i diodi zener.

Sebbene il processo di armonizzazione tecnica e legale possa richiedere da 10 a 15 anni, da una prospettiva statunitense la vera sfida sarà “sul campo”. Un esempio è quando l’autorità dotata di competenza giuridica (AHJ) necessiterà anche della capacità tecnica per approvare un’apparecchiatura dotata di marcatura e certificata per i requisiti di Classe e di Zona del NEC. In realtà, se il prodotto è dotato di un marchio di un NRTL, con stato di Organismo certificato IEC “Ex”, e il livello appropriato di conoscenze e comunicazioni è presente tra i funzionari preposti alla conformità OSHA e altre AHJ, l’accettazione di prodotti dotati di semplice marcatura IECEx potrebbe consolidarsi nel medio-lungo termine.

In un recente sviluppo, le Nazioni Unite, tramite l’operato dell’UNECE, hanno adottato il modello di certificazione IECEx come base per stabilire un quadro normativo per le aree pericolose a livello nazionale, in modo che ogni paese membro dell’ONU possa utilizzare il modello IECEx come punto di partenza per lo sviluppo della legislazione nazionale. Questo sarà sicuramente un vantaggio, in particolar modo per i paesi che necessitano di accedere a prodotti per le aree pericolose di classe mondiale, ma che non dispongono di normative o regolamenti che rispecchino la legislazione degli Stati Uniti o dell’Europa, un aspetto che può rendere la selezione delle attrezzature un compito oneroso o addirittura impossibile. I paesi membri con quadri legislativi “maturi” possono scegliere di allinearsi a questo sviluppo in modo che tutti i paesi riconoscano le medesime certificazioni.

Ulteriori informazioni

Questo articolo tratta gli attuali metodi utilizzati per proteggere staticamente i veicoli che operano in siti che non dispongono di sistemi di monitoraggio della messa a terra o dispongono di sistemi non idonei. Anche se progettato principalmente per dotare tutte le autocisterne di una funzione di verifica della messa a terra mobile,  l’Earth-Rite® MGV è anche particolarmente idoneo per gli autospurghi utilizzati dalle società che offrono servizi di pulizia e di recupero di perdite e di materiale alle aziende che operano in aree pericolose classificate.  L’MGV è anche utilizzato per le autocisterne che consegnano e ritirano prodotti da siti che non dispongono di una protezione di messa a terra per le autocisterne.

Gli autospurghi offrono un’ampia gamma di servizi alle industrie che si occupano di processi pericolosi, che vanno dalla pulizia dei serbatoi di stoccaggio al recupero di perdite di materiali combustibili. Una caratteristica chiave di questo servizio è il recupero dei materiali in aree con atmosfere potenzialmente esplosive.

L’elettricità statica è una fonte di innesco ben nota agli operatori dell’industria dei processi pericolosi e, poiché la generazione e l’accumulo di elettricità statica non sono visibili a occhio nudo, questa caratteristica rende l’elettricità statica un pericolo particolarmente insidioso. In genere, la presenza di elettricità statica durante un’operazione di trasferimento è percepita solo quando un operatore osserva o sente una scarica di scintille. Ma a questo punto può essere troppo tardi per prevenire l’accensione dell’atmosfera circostante, se combustibile.

Autospurgo dotati di messa a terra in queste aree pericolose eliminano questa minaccia e si tratta di una soluzione che collega efficacemente il mezzo alla massa generale della terra, a volte detta “terra effettiva”. La tensione indotta sull’autospurgo dal materiale caricato è il fattore chiave in una scarica di scintille. La messa a terra assicura non solo che tensioni non siano generate, ma che non si accumulino sul mezzo.

Una soluzione adeguata al rischio potenziale

Da oltre vent’anni, i sistemi di monitoraggio della messa a terra statica dedicati hanno sostituito i rulli antistatici sulle stazioni di carico delle autocisterne nei siti petrolchimici e chimici, quelli farmaceutici, i depositi di stoccaggio e i siti di produzione di alimenti e bevande. A causa della combinazione della grande mole di materiale combustibile in lavorazione, la quantità di carica che può essere indotta sulle autocisterne e il potenziale risultato dell’innesco dell’atmosfera, i rulli antistatici sono stati sostituiti con sistemi di monitoraggio della messa a terra progettati per monitorare l’integrità del collegamento dell’autocisterna alla terra, in modo che la carica elettrostatica non possa accumularsi sull’autocisterna o sul suo telaio durante il trasferimento del prodotto. Per aumentare la sicurezza dei trasferimenti in questi siti, i sistemi di monitoraggio della messa a terra montati sulle stazioni di carico sono in genere dotati di una funzione di interblocco che arresta il trasferimento del prodotto se il sistema di messa a terra è scollegato dall’autocisterna.

Sebbene il potenziale e le conseguenze di un incendio rimangano ancora più o meno invariate per le autocisterne con stazioni di carico dedicate, finora gli operatori degli autospurgo non sono stati in grado di offrire questo livello di sicurezza e di protezione al proprio personale, ai mezzi, al personale del cliente e alle sue strutture.

Per mettere a terra i loro veicoli, gli operatori di autospurgo hanno infatti dovuto fare affidamento su dispositivi molto basilari. Questo semplicemente perché la tecnologia in grado di verificare la qualità dei punti di messa a terra statici, in un modo trasportabile, rapido e facile da usare, non era disponibile per i conducenti e gli operatori.  Il metodo attualmente utilizzato consiste in una semplice pinza di messa a terra collegata a un cavo intrecciato unipolare avvolto su un rullo.

Le operazioni di aspirazione sono in genere effettuate in impianti e siti remoti dove i punti di messa a terra “designati” potrebbero non essere testati regolarmente, non sono accessibili o non sono presenti. (Ulteriori dettagli sui punti di messa a terra sono riportati in fondo a questo articolo). Anche le società di trasporto di merci sfuse devono affrontare lo stesso problema quando consegnano prodotti ai clienti in siti in cui i sistemi di messa a terra non sono conformi alle specifiche correnti o, peggio ancora, non sono installati.

Rispetto alle prestazioni e alla sicurezza dei sistemi di monitoraggio della messa a terra, i rulli antistatici con cavo unipolare presentano diversi inconvenienti.

  • I rulli non possono informare il conducente che la pinza è penetrata correttamente nei potenziali resistori al flusso dell’elettricità statica. I rivestimenti di vernice e la ruggine possono impedire che la pinza stabilisca un collegamento a bassa resistenza con il metallo dell’oggetto che riveste la funzione di punto di messa a terra.
  • I rulli antistatici non sono in grado di controllare il collegamento dell’autospurgo al punto di messa a terra per tutta la durata del processo di trasferimento. Se il collegamento della pinza al punto di messa a terra è compromesso, i conducenti e gli operatori non avranno modo di saperlo in quanto saranno concentrati sul trasferimento sicuro del materiale.
  • Quando il conducente collega il rullo ai punti di messa a terra secondari (per es. tubo o trave di supporto strutturale), il rullo non è in grado di verificare che il punto di messa a terra abbia davvero stabilito un collegamento verificabile a una terra effettiva.
  • In molti siti dei clienti, gli elettricisti sono tenuti a eseguire letture della resistenza con multimetri per verificare che il mezzo abbia un collegamento di 10 ohm a un punto di messa a terra designato, tramite il rullo antistatico. Questo metodo presenta diversi inconvenienti.
  • Quando esegue questo test, l’elettricista non può occuparsi dalla manutenzione, delle riparazioni e delle installazioni e il controllo della resistenza può avvenire anche con alcune ore di ritardo. Questo a sua volta ritarda le operazioni di pulizia o di recupero delle perdite da parte dell’autospurgo, o l’operazione di scarico dell’autospurgo.
  • In una situazione di emergenza, come una fuoriuscita o una perdita, l’operatore dell’autospurgo potrebbe non avere il tempo necessario per attendere l’arrivo dell’elettricista incaricato di condurre il test di resistenza e sarà costretto a collegare il mezzo a un punto di messa a terra non designato come punto di messa a terra verificato. In questi casi, l’operatore può solo sperare che il collegamento sia stato effettuato a una terra effettiva.
  • La verifica della resistenza è un singolo controllo della resistenza ai punti ai quali il mezzo è collegato. Non verifica se la struttura alla quale il rullo è collegato abbia ha un collegamento a un punto messa a terra effettivo.
  • Poiché la verifica della resistenza prevede un singolo controllo, il conducente non saprà se il collegamento della pinza verrà compromesso durante il trasferimento.

A differenza della sicurezza offerta ai conducenti delle autocisterne e agli operatori delle stazioni di carico dai sistemi di monitoraggio della messa a terra montati sulle stazioni di carico, il personale che gestisce un autospurgo per le operazioni di recupero o trasferimento non ha modo di sapere se il mezzo sia collegato a un punto di messa a terra effettivo. 

Queste limitazioni sono una fonte di preoccupazione per i fornitori di servizi a contratto e i clienti, in quanto gli operatori collegano i rulli antistatici a punti di messa a terra che non sono stati né testati né verificati.

Per rimuovere questa incertezza e offrire agli operatori degli autospurgo lo stesso livello di protezione fornito dai sistemi di monitoraggio della messa a terra montati sulle stazioni di carico, Newson Gale ha sviluppato Earth Rite® MGV, un sistema di verifica della messa a terra statica montabile sui veicoli. MGV significa “Mobile Ground Verification” (verifica della messa a terra mobile).

Newson Gale ha sviluppato Earth-Rite MGV per offrire agli operatori e ai clienti dei servizi di autospurgo lo stesso livello di sicurezza e prestazioni fornito da un sistema di messa a terra montato su una stazione di carico. L’unica differenza tra un sistema montato su una stazione di carico e l’MGV è che l’MGV è un componente permanente dell’autocisterna, al quale fornisce una protezione antistatica tramite messa a terra.

Earth-Rite MGV Applicazione

Ulteriori informazioni

Negli ultimi anni, abbiamo assistito a una vera proliferazione di contenitori portatili di plastica nuovi e a basso costo. Questi contenitori – che vanno dalle bottiglie di 1 litro ai fusti di 205 litri e gli IBC di 1.000 litri – offrono alle supply chain delle industrie dei processi pericolosi una vasta gamma di opzioni di packaging dei materiali. Mentre alcune opzioni richiedono plastiche in grado di dimostrare specifici livelli di compatibilità dei materiali con prodotti diversi, una delle principali ragioni della diffusione degli imballaggi in plastica è il basso costo rispetto ai contenitori di metallo, tra cui i fusti e gli IBC di metallo. Il crescente uso dei contenitori di plastica nelle industrie dei processi pericolosi è soggetto a un controllo sempre più rigoroso a causa dei pericoli legati all’elettricità statica. Questo breve articolo affronterà i principali aspetti correlati all’elettricità statica e gli imballaggi in plastica, traendo spunto dalle relazioni e dall’expertise degli organi di sicurezza e industriali, offrendo soluzioni per la messa a terra dei contenitori non metallici, con particolare attenzione ai fusti e agli IBC compositi.

Definizione del significato dei termini “statico-dissipativo”, “conduttivo” e “isolante”.

È importante definire i termini “conduttivo”, “isolante” e “statico-dissipativo” (antistatico) per apprezzare appieno la capacità di materiali di dissipare le cariche elettrostatiche in modo sicuro da oggetti correttamente messi a terra. I materiali conduttivi consentono il trasferimento istantaneo delle cariche elettrostatiche. Nei materiali statico-dissipativi, le cariche elettrostatiche sono dissipate idoneamente, anche se a una velocità più lenta rispetto ai materiali conduttivi. Nei materiali isolanti o, per essere più precisi, nei materiali scarsamente conduttivi, le cariche elettrostatiche tendono a stazionare sul materiale e non sono facilmente trasferite anche quando il materiale è messo a terra.

Capire la differenza tra la resistenza volumetrica e la resistenza superficiale è anche importante. La resistività è determinata dalle proprietà intrinseche di un materiale che resiste al flusso delle correnti elettriche. La resistività volumetrica, ρ, rappresenta il valore totale della resistenza di una sezione di materiale attraverso il suo intero volume. La resistenza complessiva al trasferimento di una carica viene calcolata moltiplicando il valore di resistenza del materiale per la sua lunghezza e dividendola per la sezione trasversale attraverso cui la carica fluisce.

R = ρl/A

Per esempio, la resistenza attraverso un grande volume di PTFE – 1 m di lunghezza per 1 m2 di area trasversale, con un valore di resistività (ρ) di 1019 Ω m – equivale a 1 x 1019 ohm (1). Per un volume di rame simile, con un valore di resistività di 1 x 10-8 Ω m, la resistenza attraverso il rame sarebbe di 1 x 10-8 ohm. Quindi, anche se il PTFE è correttamente messo a terra, le cariche avranno un’alta resistenza al movimento verso terra, mentre per i metalli le cariche avranno una scarsa o nessuna resistenza e saranno immediatamente trasferite a terra.

Resistenza

La resistività superficiale, λ, rappresenta la resistività totale attraverso la superficie di un materiale. In sostanza, un materiale con un’elevata resistività volumetrica potrebbe essere stato sviluppato per avere un basso valore di resistività superficiale, cioè le cariche che altrimenti non sarebbero facilmente trasferite attraverso il materiale possono essere trasferite attraverso la superficie.

La resistenza superficiale complessiva viene calcolata in modo simile, tramite la formula R = λ L1/L2.

Resistenza

In generale, i materiali possono essere suddivisi in tre categorie, a seconda del loro volume e dei valori di resistività superficiale.

Tabella 1

Per quanto riguarda i rischi di innesco elettrostatico nelle aree pericolose, l’uso corretto e le specifiche dei contenitori in materiale conduttivo, statico-dissipativo e isolante sono fondamentali per la sicurezza dei lavoratori e per i processi in cui vengono utilizzati questi contenitori.

Test degli IBC compositi e orientamenti industriali

Una relazione preparata per l’Health & Safety Executive nel Regno Unito mette in evidenza i criteri chiave di selezione che gli operatori di aree pericolose devono tenere in considerazione quando si utilizzano contenitori portatili in aree pericolose (2). Il report contiene i risultati dei test e quantifica i livelli di scariche elettrostatiche sui contenitori, che vanno da una piccola bottiglia di plastica di 1 litro a IBC rigidi di 1.000 litri. Gli IBC rigidi sono forniti in un’ampia gamma di materiali e possono essere realizzati in plastica isolante, plastica statico-dissipativa e plastica isolante dotata di rivestimenti in lamiera di metallo o telai in acciaio. Fusti di plastica di 205 litri non sono stati inclusi in questi test.

La generazione e la misurazione delle scariche elettrostatiche sono state condotte secondo EN 13463-1: 2001, “Non-electrical equipment for use in potentially explosive atmospheres. Basic method and requirements”.

Test di laboratorio controllati hanno evidenziato che livelli di scariche elettrostatiche in grado di innescare gas e vapori comunemente usati possono essere generati da tutti i tipi di container. È stato testato un IBC composito in plastica, dotato di uno strato esterno statico-dissipativo, dimostrando livelli di scariche elettrostatiche sicuri; tuttavia il report indica anche che un campione rappresentativo deve essere sottoposto a test per determinare se queste caratteristiche siano uniformi.

Di seguito riportiamo alcune delle conclusioni e raccomandazioni del rapporto:

  • “In tutti i tipi di design, è molto importante che il telaio e qualsiasi altra parte conduttiva siano elettricamente messi a terra durante qualsiasi operazione in cui si possano accumulare cariche elettrostatiche e che i fusti non siano magazzinati su una superficie altamente isolante, a meno che non siano collegati a terra separatamente”.
  • Il collegamento a terra tra il telaio e le parti conduttive del rubinetto deve essere controllato a intervalli regolari.
  • I componenti di plastica esposti (per esempio i rubinetti e i tappi di riempimento) devono essere in materiale statico-dissipativo.
  • I telai metallici e gli oggetti conduttivi situati sugli IBC devono essere “collegati elettricamente alla terra” con un tempo di rilassamento della carica sufficiente.
  • È necessario effettuare una valutazione approfondita dei rischi per determinare il tipo di contenitore più appropriato, con una particolare attenzione ai potenziali di carica elettrostatica e alla presenza di gas e vapori infiammabili nelle categorie IIA, IIB e IIC.

Ulteriori informazioni

Il carico e lo scarico di prodotti infiammabili e combustibili dalle autocisterne presentano uno dei più seri rischi di incendio e di esplosione per le operazioni all’interno dei siti nelle industrie di processo pericolose. Già nel 1967, uno studio condotto dall’American Petroleum Institute (API) identificò l’accumulo di cariche elettrostatiche come la causa di oltre 60 incidenti nelle operazioni di carico delle autocisterne, dimostrando da quanto tempo questa potenziale minaccia sia nota nel settore. A causa della presenza naturale di elettricità statica nelle operazioni di trasferimento dei prodotti e ai pericoli di innesco ad essa associati, le autorità di regolamentazione prendono molto sul serio le precauzioni per il controllo statico delle autocisterne.

Elettricità statica e operazioni di trasferimento dei prodotti nelle autocisterne.

Polveri e liquidi a bassa conduttività elettrica sono le fonti principali di cariche elettrostatiche perché le loro proprietà elettriche non consentono di scaricare facilmente le cariche in eccesso. I liquidi e le polveri non conduttivi e semi-conduttivi, invece, trattengono e accumulano le cariche anche dopo il contatto con gli oggetti conduttivi. L’interfaccia più comune per la carica di un prodotto non conduttivo e semi-conduttivo è il contatto con le attrezzature in metallo dell’impianto, tra cui tubi, filtri, pompe, valvole, fusti, cestoni, miscelatori e agitatori.

Quando il liquido (o polvere) caricato elettrostaticamente viene depositato in un contenitore, come un fusto, un cestone o un’autocisterna, il contenitore si caricherà staticamente se le cariche non sono messe a terra. In questa situazione, le cariche sono “statiche”, cioè si accumulano sulla superficie del contenitore, creando una differenza di potenziale rispetto alla terra.

Figura. 1 I livelli di tensione generati su un’autocisterna da un liquido caricato elettrostaticamente a flussi approvati

Per un breve lasso di tempo (meno di 20 secondi), potenziali superiori a 50.000 volt si possono accumulare sul serbatoio di un’autocisterna quando viene riempito in condizioni di flusso normali con un prodotto caricato elettrostaticamente. La tensione indotta sarà direttamente proporzionale alle cariche che entrano in contatto con il serbatoio.

Questa tensione rappresenta la fonte di innesco, e l’energia potenziale disponibile per lo scarico tramite una scintilla a una tensione di 50 kV può, per un’autocisterna tipica, essere in eccesso di 1.250 mJ. La stragrande maggioranza dei vapori infiammabili e delle polveri combustibili può essere innescata a questi livelli di energia.

Perché scintille siano generate nelle operazioni di trasferimento di un prodotto in un’autocisterna, altri oggetti conduttori devono trovarsi in prossimità del serbatoio caricato dell’autocisterna. Esempi di “oggetti” conduttivi includono le manichette per il trasferimento dei prodotti nell’autocisterna, i sistemi di prevenzione delle cadute come le scale pieghevoli, e i conducenti o gli operatori che lavorano intorno all’autocisterna. Le cariche sul serbatoio dell’autocisterna attraggono cariche opposte sulla superficie dell’oggetto e creano rapidamente un campo elettrico tra le rispettive superfici.

È la forza di questo campo elettrico che causa una “rottura dell’aria” (più propriamente detta “rigidità dialettrica dell’aria”) tra il serbatoio e l’oggetto. Viene così a crearsi un percorso conduttivo che la carica statica seguirà per scaricarsi rapidamente.  Se un’atmosfera infiammabile è presente in questo spazio, l’innesco dell’atmosfera è molto probabile. In condizioni ambientali, una forza di campo media di 30 chilo-volt è in grado di causare la rottura della rigidità dialettrica dell’aria in uno spazio esplosivo di 2 cm.

Figura. 2 Energie di innesco minime potenziali presenti su un’autocisterna in base alla durata temporale delle operazioni di riempimento dell’autocisterna

Norme e prassi raccomandate che disciplinano il controllo statico dei trasferimenti dei prodotti nelle autocisterne.

Come detto in precedenza, le autorità di regolamentazione sono estremamente caute riguardo ai pericoli di innesco presentati dall’elettricità statica nelle operazioni di trasferimento dei prodotti nelle autocisterne. Tre standard in particolare forniscono chiare indicazioni sulle precauzioni da adottare. NFPA 77, API RP 2003 e IEC 60079-32 affermano che la messa a terra dell’autocisterna debba essere la prima procedura adottata nel processo di trasferimento. Una messa a terra idonea crea un circuito elettrico che collega l’autocisterna alla Terra ed è questo collegamento a terra che impedisce che le cariche elettrostatiche si accumulino sul serbatoio dell’autocisterna. La ragione per cui le cariche possono trasferirsi dalla autocisterna a terra è perché la Terra ha una capacità infinita di assorbire e ridistribuire le cariche statiche, rimuovendo la fonte di innesco da un’atmosfera potenzialmente infiammabile.

La resistenza elettrica di questo circuito dall’autocisterna alla “terra” (o “punto di messa a terra”) è un importante indicatore della capacità complessiva del circuito di assicurare un’operazione di trasferimento del prodotto sicura. NFPA 77 e API RP 2003 affermano che la resistenza in un circuito metallico correttamente messo a terra non deve mai superare 10 ohm; l’intero circuito tra il veicolo e il punto di messa a terra deve essere quindi misurato e deve essere pari o inferiore a 10 ohm. Se una resistenza superiore a 10 ohm viene misurata, questo indica un problema con le parti del circuito di messa terra, incluso il collegamento all’autocisterna, il collegamento al punto di messa terra o le condizioni del cavo conduttore.

Ulteriori informazioni

Per i responsabili della sicurezza – di dipendenti, colleghi, impianti e attrezzature – uno degli aspetti più complessi in termini della sicurezza dell’ambiente di lavoro è determinare se i processi di produzione e di manipolazione dei materiali presentino il potenziale di scaricare scintille elettrostatiche in atmosfere infiammabili o combustibili.

Static Spark

L’elettrostatica è un argomento che a volte può sembrare imperscrutabile o inaccessibile ai non addetti ai lavori. Poiché i rischi di innesco statico si verificano a “livello nucleare”, è difficile riuscire a capire perché l’elettricità statica costituisca un pericolo nelle industrie in cui i prodotti infiammabili e combustibili vengono regolarmente lavorati. Poiché numerose variabili rivestono un ruolo importante nell’elettrostatica, senza eseguire controlli di laboratorio per determinare se un processo specifico possa produrre scariche elettrostatiche incendiarie, è quasi impossibile prevedere gli effetti di questi parametri in un contesto di prevenzione dei pericoli.

Se si pensa che una carica di 35.000 volt (35 KV) può accumularsi su una persona che cammina su un tappeto, è facile capire perché i normali processi quotidiani possano potenzialmente generare cariche superiori ai 10.000 volt (10 KV). Per un piccolo oggetto come un secchio metallico, con una capacitanza tipica di 20 picofarad, l’energia totale scaricabile a 10 KV è pari a 1 mJ. Questo valore è più alto della maggior parte delle energie di innesco minime (MIE) dei vapori infiammabili. Ampliando questo discorso, l’energia di innesco presente su un essere umano, a 10 KV, è in genere pari a circa 10 mJ. Nelle operazioni di trasporto delle polveri, tensioni dell’ordine di 1.000 KV possono facilmente accumularsi su alcune parti del sistema di movimentazione. Durante il carico, fino a 2.000 mJ di energia di innesco possono accumularsi sull’autocisterna.

Determinare il livello di tensione che possa essere generato da questi meccanismi non solo richiede tempo, ma è anche costoso. A complicare ulteriormente le cose, le scariche elettrostatiche innescabili possono essere presenti in numerose forme: scariche di scintille, scariche a fiocco propaganti, scariche generate dal bulking delle polveri, effetto corona, ecc. Valutare, determinare e combinare queste variabili in un audit coesivo dei rischi potenziali è un processo complesso.

Quali standard bisogna seguire per controllare l’elettricità statica nelle atmosfere combustibili?

Fortunatamente, esistono diversi standard riconosciuti a livello internazionale che offrono indicazioni su come limitare i rischi elettrostatici, consentendo ai responsabili della salute e della sicurezza di minimizzare il rischio di scariche elettrostatiche incendiarie. Gli operatori di aree pericolose che potranno dimostrare la conformità a tali standard saranno in grado di offrire un ambiente di lavoro sicuro, prevenendo l’innesco di atmosfere infiammabili. Gli standard più esaustivi sono:

NFPA 77: Recommended Practice on Static Electricity (2007).

Cenelec CLC/TR 50404: Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity (2003).

API RP 2003: Protection against Ignitions Arising out of Static, Lightning and Stray Currents (2008).

API RP 2219: Safe Operation of Vacuum Trucks in Petroleum Service (2005).

Gli standard, in particolare NFPA 77 e CLC/TR: 60079-32-1, descrivono una serie di processi in cui possono essere generate cariche elettrostatiche, incluso il flusso nelle tubature e nei tubi flessibili; il carico e lo scarico di autocisterne; il carico e lo scarico di carri cisterna; il riempimento e lo svuotamento di serbatoi portatili, fusti e contenitori; il riempimento e la pulizia dei serbatoi di magazzinaggio; la miscelazione e l’agitazione; il trasporto di polveri e altre operazioni. Lo standard API RP 2003 si focalizza sulle operazioni di carico e riempimento delle autocisterne e dei carri cisterna, il riempimento dei serbatoi di stoccaggio e le operazioni generali che riguardano i prodotti petroliferi. API RP 2219 offre una guida dettagliata sulla protezione degli autospurgo dai rischi elettrostatici.

Questi standard definiscono i fattori che possono essere identificati e controllati per limitare i rischi elettrostatici e questi controlli in genere dipendono da:

  • La prevenzione dell’accumulo di cariche elettrostatiche sulle attrezzature, le persone e il materiale trasferito.La prevenzione dell’accumulo di cariche elettrostatiche sulle attrezzature, le persone e il materiale trasferito.
  • Il controllo del processo, per minimizzare la generazione di cariche elettrostatiche.

In NFPA 77 (5.1.10) si afferma che il trasferimento di un solo elettrone in 500.000 atomi è necessario per generare tensioni con sufficiente energia per innescare atmosfere infiammabili.

Efficaci procedure di messa a terra e di collegamento equipotenziale sono presentate negli standard come mezzo fondamentale per la protezione dai rischi elettrostatici e come il metodo più diretto, sicuro e conveniente per assicurare che i pericoli statici siano gestiti e controllati correttamente. L’eliminazione dell’accumulo di cariche elettrostatiche eliminerà anche il pericolo statico.

Ulteriori informazioni

Gli autospurgo svolgono un ruolo molto importante nel trasporto e nel recupero di prodotti infiammabili e combustibili nelle industrie dei processi pericolosi.

La loro efficienza e versatilità consentono di soddisfare una vasta gamma di funzioni, tra cui il trasferimento di sostanze chimiche nella produzione manifatturiera, la rimozione di depositi di residui dai serbatoi di stoccaggio e il recupero di materiali pericolosi dai siti di incidenti stradali e ferroviari. Allo stesso modo, gli automezzi utilizzati per le consegne dei prodotti nei settori della distribuzione al dettaglio, gas e petrolio e alimentare e delle bevande richiedono il trasporto in siti in cui sistemi di messa a terra potrebbero non essere installati o che potrebbero essere privi di punti di messa a terra per collegare a terra l’autocisterna durante il trasferimento del materiale.

Camion mobile

Nel recupero e nel trasporto di prodotti infiammabili e combustibili, se precauzioni per una messa a terra corretta non sono implementate, la generazione e l’accumulo di cariche elettrostatiche possono rappresentare un pericolo per il personale e le attrezzature. Come avrete potuto leggere nei precedenti articoli ETTG, il movimento relativo e l’interazione tra i diversi materiali causano l’istantanea combinazione e separazione delle cariche positive e negative. Se non possono essere dissipate dagli oggetti o materiali con i quali entrano in contatto, vale a dire fluire a un punto di messa a terra effettivo o condividere la carica con le cariche opposte disponibili, tali cariche diventano “statiche” e la differenza del potenziale elettrico dell’oggetto o del materiale su cui si accumulano aumenta.

In sostanza, questa differenza di potenziale è equivalente a una fonte di energia accumulata che cerca immediatamente di scaricarsi per restituire l’oggetto al suo naturale stato di equilibrio elettrico (0 V). Se si consente che l’energia si scarichi in maniera incontrollata, lo farà, nella maggior parte del casi sotto forma di scintilla elettrostatica incendiaria. Se un tale evento si verifica in presenza di vapore o polvere che si trovano nelle rispettive soglie infiammabili e combustibili, la probabilità di innesco del materiale è molto elevata.

L’energia potenziale immagazzinata su un oggetto e che può essere rilasciata sotto forma di scintilla elettrostatica è equivalente a:

W=1/2  C ∙V2

L’energia totale disponibile per la scarica (W) è uguale al prodotto della capacità dell’oggetto di accumulare la carica (capacitanza, C) e della tensione (V) del corpo elevata al quadrato.

La tensione dell’oggetto viene aumentata dalla generazione e dall’accumulo di cariche elettrostatiche. Per illustrare questo fenomeno, pensiamo a un piccolo oggetto, come un secchio metallico, il quale ha una capacità di circa 20 picofarad. Se si consente che le cariche elettrostatiche si accumulino sul secchio, aumentando la tensione di soli 10 kilovolt, una carica di energia statica pari a 1 mJ può essere rilasciata dall’oggetto. Una carica di 1 mJ è in grado di innescare la maggior parte dei vapori e dei gas infiammabili. Nei processi industriali, la capacità di accumulare cariche più consistenti da parte di attrezzature come serbatoi, tubi flessibili, lance e veicoli (fino a 5.000 picofarad), assieme alle elevate differenze di potenziale causate dalla rapida interazione di liquidi e solidi, può generare livelli molto più significativi di energia accumulata, pronta per essere scaricata in modo incontrollato.

Esempi di incidenti registrati causati da inneschi statici non controllati:

(a) Nel 1998, un’esplosione causò la morte di un operatore durante l’aspirazione di polipropilene granulare da un collettore di polvere in un grande autospurgo. La causa dell’esplosione fu una scintilla statica scaricata dalla lancia sul collettore della polvere. Il collegamento tra la lancia e l’autospurgo era stato effettuato tramite un tubo flessibile non conduttivo. Poiché il tubo non era conduttivo, le cariche statiche non raggiunsero il veicolo messo a terra / collegato equipotenzialmente attraverso il tubo flessibile; invece, le cariche statiche si accumularono sulla lancia metallica, aumentando la differenza di potenziale con il collettore di polvere. Per bilanciare la differenza di potenziale con la lancia, la scintilla statica si scaricò sul collettore di polvere, innescando l’atmosfera combustibile.

(b) Un incendio in un pozzetto di toluene fu causato da una scintilla statica generata dagli avvolgimenti metallici conduttivi del tubo di gomma, usato per il trasferimento, sul bordo metallico del pozzetto. Sebbene gli avvolgimenti conduttivi del tubo fossero collegati equipotenzialmente al veicolo, l’autospurgo non era stato messo a terra. Questo causò l’accumulo di statica sugli avvolgimenti del tubo flessibile, aumentando la differenza di potenziale rispetto al pozzetto.

The common denominator:

Il comune denominatore di questi incidenti è che fu consentito che la velocità di generazione della carica elettrostatica sui componenti del sistema superasse la velocità di dissipazione, con un conseguente accumulo della carica elettrostatica su alcune sezioni delle apparecchiature di trasferimento. Il sistema di trasferimento comprende una lancia, un tubo flessibile, i raccordi del tubo flessibile, il serbatoio di raccolta dell’autospurgo e il telaio del veicolo. Per rimuovere il rischio della generazione di scariche di scintille elettrostatiche incendiarie, che possono causare un incidente catastrofico, questi componenti devono essere correttamente messi a terra.

Ulteriori informazioni

Nel 2006, l’U.S. Chemical Safety Board ha pubblicato i risultati di un importante studio che illustra la portata e le devastanti conseguenze delle esplosioni di nubi di polvere combustibili verificatesi tra il 1980 e il 2005 nelle operazioni di lavorazione di prodotti chimici negli Stati Uniti.

In quel periodo, 281 esplosioni sono state causate da atmosfere sature di polveri combustibili innescabili, con 199 decessi e il ferimento di 718 operatori (1). Nel Regno Unito, l’Health and Safety Executive ha registrato 303 esplosioni di nubi di polvere in un periodo di nove anni e in Germania si sono verificati 426 incidenti simili in un periodo di 20 anni (2).

In un periodo di dieci anni, un singolo assicuratore ha registrato un totale di 450 incidenti attribuiti a incendi ed esplosioni in tutta la sua base clienti. Il costo totale dei danni è stato calcolato intorno a $580 milioni, con una perdita media lorda per le esplosioni di polvere combustibile di circa $1,9 milioni e intorno a $1,2 milioni per gli incendi di polvere combustibile (3).

Dalla pubblicazione del report, il CSB ha ripetutamente chiesto all’OSHA di prendere l’iniziativa per regolamentare la sicurezza delle operazioni di lavorazione delle polveri combustibili e infiammabili. Per tante industrie, l’esplosione della raffineria di zucchero nel 2008 presso la fabbrica Imperial Sugar di Port Wentworth dovrebbe essere un serio campanello di allarme sui rischi correlati alle esplosioni delle polveri. Circa il 70% di tutte le operazioni di lavorazione di prodotti chimici prevede il trattamento di polveri in forma combustibile in una delle fasi del processo di fabbricazione (4).

Diversi fattori contribuenti devono essere presenti per l’innesco di una nube di polvere combustibile, tra cui:

  • Una miscela di ossigeno e di polvere dispersa al di sopra della concentrazione minima esplosiva (MEC). Una miscela di ossigeno e di polvere dispersa al di sopra della concentrazione minima esplosiva (MEC).
  • Contenimento fisico della nube di polvere che porterà a un rapido accumulo di pressione e causerà deflagrazioni nelle attrezzature di processo e negli spazi di lavoro aperti.
  • Una fonte di calore con sufficiente energia per innescare l’atmosfera combustibile.

Le deflagrazioni primarie si verificano in genere all’interno delle attrezzature di processo, come i collettori delle polveri e i miscelatori. Le esplosioni secondarie sono causate da una “violazione” del contenimento, con la deflagrazione primaria che si propaga attraverso i sistemi di trasporto o le rotture meccaniche nei macchinari di lavorazione. Le esplosioni secondarie causano la maggior parte dei danni per i lavoratori, gli edifici e le attrezzature, disturbando e innescando gli strati di polvere che si sono accumulati sulle superfici. Uno strato di polvere di 1,6 mm che viene disperso da un’esplosione primaria è sufficiente per avviare deflagrazioni secondarie. (3).

Tre studi separati, con dati collettivi di 1.100 esplosioni di polvere raccolti negli Stati Uniti, Regno Unito e Germania, puntano alle attrezzature di processo come la fonte di esplosioni di polvere primaria (2). I processi principali proni alle esplosioni sono la raccolta della polvere, la macinazione e la polverizzazione, le operazioni di trasporto, il magazzinaggio nei silos, il riempimento dei contenitori e la miscelazione.

I dati tedeschi, che includono un totale di 426 incidenti, offrono una ripartizione percentuale delle fonti primarie di innesco note. Le scariche elettrostatiche costituiscono il 10% delle fonti di innesco primarie note. La categoria “causa non individuata” rappresenta gli incidenti per i quali non è stata individuata alcuna prova fisica (cause elettriche o meccaniche). La causa in questa categoria è in genere rappresentata dalle scariche elettrostatiche, ma poiché è spesso impossibile fornire la prova di aver visto o sentito una scarica elettrostatica, le fonti di innesco di questo tipo non sono segnalate e quindi non sono registrate.

Sebbene la maggioranza delle polveri combustibili abbia un MEC più elevato rispetto ai vapori infiammabili, la quantità di energia delle scariche elettrostatiche in un ambiente contenuto è in grado di innescare la maggior parte delle polveri combustibili. Questo perché la velocità alla quale una carica elettrostatica viene generata e si accumula nelle operazioni di lavorazione delle polveri è estremamente elevata.

Ulteriori informazioni

L’Health & Safety Executive del Regno Unito, in collaborazione con la CBA (Chemical Business Association) e la SIA (Solvent Industry Association), ha pubblicato una guida orientativa che illustra il tipo di valutazioni da effettuare per gestire i rischi associati agli IBC utilizzati per lo stoccaggio di materiale infiammabile e combustibile.

Di particolare interesse è la valutazione della gestione del rischio di inneschi elettrostatici. L’HSE fa riferimento alla nota SIA n. 51a che offre indicazioni su come minimizzare il rischio di generazione di scintille elettrostatiche incendiarie quando si magazzinano i solventi negli IBC.

Cariche Elettrostatiche

Pericoli elettrostatici e IBC

Il rischio di scariche elettrostatiche in atmosfere potenzialmente infiammabili o combustibili è ben documentato negli standard delle migliori prassi, come CLC/TR: 50404 del Cenelec e NFPA 77. Sebbene l’identificazione dell’elettricità statica come pericolo sia difficile da visualizzare, in quanto non è tangibile o facilmente rilevabile, la teoria e le prassi sicure attuabili sono relativamente semplici.

Il flusso di qualsiasi materiale nei tubi, filtri e raccordi, indipendentemente dalla conduttività o non conduttività del materiale, causa la separazione delle cariche. Basta la separazione di 1 elettrone su mezzo milione per creare le giuste condizioni per la generazione di una scarica di scintille incendiaria. Allo stesso modo di una candela del motore di un’auto, le scariche elettrostatiche sono generate a causa della presenza di uno spazio esplosivo, permanente o momentaneo. Se è presente un’atmosfera infiammabile o combustibile, l’energia liberata può superare l’energia di innesco minima dell’atmosfera circostante. Scariche di scintille non controllate dispongono di sufficiente energia per innescare la maggior parte delle atmosfere infiammabili

Quando viene immesso in un IBC, se il liquido è dotato di cariche in eccesso creerà un campo elettrico che trasferirà cariche opposte sulla parete interna dell’IBC. Se l’IBC non è correttamente messo a terra, agirà come un condensatore di un circuito elettrico, accumulando cariche sulla superficie esterna dell’IBC.

L’accumulo di cariche è ora un rischio di innesco potenziale, in quanto le cariche in eccesso possono scaricarsi sugli oggetti nelle vicinanze dell’IBC, in maniera incontrollata. Gli oggetti più comuni sui quali gli IBC caricati si scaricano sono in genere conduttori messi a terra, come le attrezzature dell’impianto circostanti, tubi di mandata, carrelli elevatori e, più comunemente, l’operatore che manipola l’IBC. L’aspetto più importante è che l’IBC sia conduttivo e abbia un collegamento statico-dissipativo a bassa resistenza alla terra. Questo consentirà alle cariche in eccesso di fluire immediatamente a terra dall’area pericolosa in modo controllato. Gli standard, inclusi gli orientamenti pubblicati dalla SIA, affermano categoricamente che questa resistenza deve essere inferiore a 10 ohm e deve essere monitorata regolarmente per assicurare che l’IBC sia sempre in grado di dissipare le scariche.

Una resistenza di collegamento di 10 ohm o inferiore assicura che la velocità di dissipazione della carica superi la velocità di generazione e di accumulo della carica stessa, consentendo così una dissipazione sicura delle cariche statiche dall’IBC.

Ne consegue che la prima operazione da eseguire, prima di riempire o svuotare un IBC, è assicurarsi che l’IBC abbia un collegamento a terra statico-dissipativo positivo.

Esistono numerosi fattori aggiuntivi che devono essere presi in considerazione quando si utilizzano gli IBC. Le portate di riempimento e la conducibilità del liquido sono fattori particolarmente importanti da considerare. Quando l’IBC viene inizialmente riempito, sarà presente uno spazio esplosivo potenziale tra l’estremità del tubo di riempimento e la superficie del liquido. La guida orientativa SIA raccomanda 1 m/s fino a quando il tubo di riempimento non viene ricoperto dal liquido e, successivamente, un limite di 2 m/s Gli spruzzi devono essere completamente evitati, in quanto questo può incoraggiare la separazione delle cariche.

Se il liquido è conduttivo, le cariche possono essere dissipate attraverso la parete conduttiva dell’IBC collegato a terra. Se il liquido è a bassa conducibilità (<50 pS), i tempi di “rilassamento” delle cariche devono essere incorporati nel processo di manipolazione. NFPA 77 offre un elenco completo delle conduttività dei liquidi infiammabili e dei corrispondenti periodi di rilassamento delle cariche.

Ulteriori informazioni

Il costo complessivo della non conformità può spingersi ben al di là dei potenziali “risparmi” ottenuti ignorando il rischio di inneschi elettrostatici o utilizzando metodi di controllo statico non conformi.

Spesso, gli incendi e le esplosioni causati da scariche elettrostatiche comportano un dispendioso downtime della produzione, costi legali e assicurativi correlati alle lesioni personali e danni alla proprietà aziendale. In numerosi casi, gli incendi causati dall’elettricità statica hanno portato all’inquinamento dell’ambiente locale, con danni alla reputazione e pesanti sanzioni comminate dalle amministrazioni locali. Secondo ATEX, la legislazione dell’Unione europea che disciplina la sicurezza del personale che lavora in atmosfere pericolose, ogni operatore del settore – dai fornitori ai direttori delle società – possono essere soggetti ad azione penale se un tribunale stabilisce che procedure e attrezzature idonee non sono state utilizzate per proteggere i lavoratori, secondo le migliori prassi di settore.

Clamp on drum

Fortunatamente, esistono tre standard di “Best Practice” industriale che forniscono le informazioni di base sull’elettricità statica, i processi suscettibili agli inneschi elettrostatici e le misure preventive che devono essere adottate per eliminare il rischio alla salute e alla sicurezza presentato dall’elettricità statica.

Questi standard di best practice sono:

  • Cenelec CLC/TR 60079-32-1 (2015): Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic Hazards – Guidance.
  • NFPA 77 (2014): Recommended Practice on Static Electricity,(National Fire Protection Association).
  • API 2003 Eight Edition (2015): Protection Against Ignitions Arising out of Static, Lightning, and Stray Currents, (2003), (American Petroleum Institute).

Gli standard, stilati da comitati costituiti da esperti nella sicurezza dei processi pericolosi del settore, presentano una notevole coerenza nelle misure precauzionali individuate per il controllo della produzione di elettricità statica.

Per esempio, nel caso dei trasferimenti con autocisterne, sia lo standard CLC/TR: 60079-32-1 sia lo standard API (NFPA fa riferimento ad API per i trasferimenti con autocisterna) raccomandano:

1. L’uso di interblocchi per arrestare il flusso del prodotto, impedendo la generazione di elettricità statica se il veicolo dovesse perdere il collegamento alla terra.

2. Il monitoraggio del circuito di messa a terra, che deve essere inferiore a 10 ohm, e la presenza di un’indicazione positiva agli operatori che un collegamento a terra positivo è stato stabilito.

3. Che la prima operazione nel trasferimento dall’autocisterna debba essere il collegamento a terra completo del veicolo.

Lo standard API è ancora più rigoroso e riporta che la rimozione della pinza di messa a terra debba essere l’ultimo passo nell’operazione di trasferimento del prodotto.

Come raccomandato in ciascuno degli standard, il metodo più efficace per eliminare gli spazi esplosivi è assicurare che tutti gli oggetti conduttori e semiconduttori siano collegati a terra con apparecchi di controllo statico. L’apparecchiatura di controllo statico deve essere in grado di stabilire un contatto a bassa resistenza elettrica con le attrezzature caricate, mantenendo circuiti statici dissipativi a bassa resistenza sicuri e affidabili.

Un buon margine di sicurezza può essere garantito assicurando che i circuiti dissipativi statici e i loro collegamenti siano verificati regolarmente per resistenze superiori a 10 ohm. Gli standard NFPA 77 e API stabiliscono che resistenze elettriche superiori a 10 ohm nei circuiti metallici indicano una discontinuità nel circuito, con conseguente accumulo potenziale e indesiderato di elettricità statica.

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Le pinze di messa a terra, collegate tramite cavi di messa a terra ai punti di messa a terra identificati, sono il metodo comprovato per prevenire scariche elettrostatiche dalle attrezzature mobili o fisse di un impianto in atmosfere infiammabili.

Con alcune operazioni che richiedono centinaia di collegamenti e scollegamenti ogni giorno, è importante stabilire un collegamento elettrico corretto, ogni volta. L’efficacia, l’affidabilità e la durata di una pinza di messa a terra statica e il relativo cablaggio sono fondamentali per assicurare operazioni di processo sicure e prevenire i pericoli correlati alla generazione di scintille esplosive.

Sugli impianti di processo, i contenitori, i fusti e gli IBC, si accumulano spesso diversi strati di ruggine o possono essere presenti rivestimenti superficiali, per esempio vernice. Questi strati possono formare un’imprevedibile barriera isolante, che può ostacolare il funzionamento corretto di alcuni tipi di pinze, per esempio i morsetti a coccodrillo e altri metodi di messa a terra statica “artigianali”.

Approvazione delle pinze

L’importanza di un design corretto e la sua idoneità all’uso in atmosfere infiammabili sono stati studiati dagli organismi di regolamentazione e approvazione di tutto il mondo. Secondo ATEX, le pinze di messa a terra statica devono rispondere a criteri specifici e devono essere certificate per l’uso in aree pericolose. Per esempio, per poter essere utilizzate in’atmosfera in zona 0 o zona 20, le pinze di messa a terra in alluminio devono essere anodizzate per prevenire scintille meccaniche in normali condizioni operative. Limitazioni sono inoltre poste in termini della quantità di plastica che può essere utilizzata nel corpo della pinza, poiché una quantità eccessiva potrebbe favorire l’accumulo di cariche statiche. Sempre secondo ATEX, le pinze di messa a terra sono anche valutate in termini di fonti di energia immagazzinata e la loro capacità di generare una scintilla se l’energia viene rilasciata nella zona pericolosa. Una potenziale fonte di energia nelle pinze di messa a terra è la molla, la quale, se fuoriesce dal corpo del morsetto, può generare una scintilla meccanica attraverso il contatto con altri oggetti. Pertanto, le pinze sono valutate in termini della loro robustezza strutturale, per assicurare che un’eventuale energia immagazzinata venga contenuta, in modo affidabile, all’interno del morsetto.

Enti di approvazione statunitensi, come FM Global, valutano diversi altri criteri di progettazione considerati fondamentali per le prestazioni di una pinza di messa a terra statica.

Per l’uso in ambienti pericolosi, la resistenza elettrica attraverso la pinza, incluso i contatti e il corpo della pinza, non deve superare 1 ohm quando la pinza è collegata ad attrezzature dell’impianto. Ulteriori test valutano l’idoneità della pinza per l’uso in condizioni industriali normali. Per ottenere l’approvazione FM, le pinze devono essere sottoposte, e superare, i criteri stabiliti con le seguenti prove:

  • Test forza di separazione: per assicurare che le pinze non possano essere facilmente o accidentalmente scollegate durante le operazioni.
  • Test di pressione della pinza: per assicurare che i contatti della pinza siano in grado di penetrare in materiali che inibiscono il collegamento, come la ruggine, i rivestimenti e i depositi sui prodotti, stabilendo un collegamento positivo alle attrezzature che devono essere protette tramite messa a terra statica.
  • Test antivibrazione: effettuato a diverse frequenze, per assicurare che le pinze approvate offrano un contatto positivo e stabile con le attrezzature vibranti e portatili di un impianto.
  • E che la resistenza massima attraverso la pinza sia di 1 ohm.

Marcature tipiche presenti sulle pinze approvate ATEX e/o FM

Studi di Newson Gale

Prove di laboratorio, sviluppate per riflettere condizioni operative reali, sono state condotte per studiare l’impatto degli strati di rivestimenti protettivi e adesivi sulla capacità delle pinze di stabilire un contatto positivo con strisce di metallo. Sulla base dei requisiti di approvazione per le pinze di messa a terra di Factory Mutual, la prova di resistenza di riferimento per le pinze è stata fissata su 1 ohm.

I risultati dei test sono stati sorprendenti. In particolare, nel “Test dei rivestimenti”, uno strato sottilissimo (400 μm) ha generato una varietà di letture della resistenza, a seconda del design della pinza.

Il test ha indicato che i più alti livelli di resistenza (fino a 100 mega-ohm) sono stati rilevati nelle pinze con un’elevata superficie di contatto e una pressione della molla da buona a mediocre – per esempio i morsetti a coccodrillo.

Le pinze che hanno dimostrato valori costantemente positivi (meno di 1 ohm) avevano una ridotta superficie di contatto e buona pressione della molla. Una ridotta area di contatto superficiale, ottenuta tramite punte particolarmente affilate (tipicamente in carburo di tungsteno o acciaio inossidabile) e una buona pressione della molla hanno assicurato una penetrazione ottimale nell’intera gamma dei rivestimenti sottoposti a test.

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