Valutazione del rischio saldatura e taglio con acetilene/ossigeno

 L’acetilene è un gas incolore, dall’odore caratteristico, appena più leggero all’aria (densità relativa rispetto all’aria di 0,9). Viene classificato come gas altamente infiammabile ed esplosivo a contatto o senza contatto con aria (Frasi di rischio R5 R6 R12). L’acetilene puro non è un gas tossico però se respirato ha proprietà leggermente narcotiche, mentre in alte concentrazioni può causare asfissia. Viene trasportato in recipienti dove si trova generalmente disciolto in un solvente assorbito in una materia porosa occupante l’intero volume del recipiente stesso. Questa condizione assicura la stabilità del gas, evitando il rischio di decomposizione esplosiva.

I recipienti per acetilene sono identificati dalla colorazione marrone rossiccio (RAL 3009 ) dell’ogiva e devono essere sottoposti a revisione periodica ai sensi della normativa vigente in fatto di sicurezza.

 Classificazione delle zone

 Le bombole piene e correttamente sigillate non sono da considerare sorgente di emissione.  Durante il normale utilizzo , in caso di guasto o rottura dei sistemi di tenuta è possibile la fuoriuscita di acetilene. Come già descritto l’acetilene è un gas leggermente più leggero dell’aria di conseguenza tenderà a migrare verso l’alto con una media velocità verticale e una elevata velocità orizzontale (supponendo la perdita sul piano orizzontale). L’ampiezza della zona pericolosa dipenderà quindi dalla pressione di fuoriuscita (prima o dopo il riduttore) e dal foro di guasto. In questa valutazione  non prenderemo in considerazione le perdite strutturali ed eventuali situazioni in campo aperto. In ambiente aperto la velocità dell’aria e la disponibilità buona limitano in modo efficace il rischio di atmosfere potenzialmente esplosive.

Caratteristiche fisiche dell'acetilene

Densità relativa all'aria                                                0,9

Massa molare (M)                                              26,04 kg/kgmol 2,35 %

Limite inferiore di esplodibilità in volume (LEL%vol)                    2,35 %

Limite inferiore di esplodibilità (LEL):0,41610-3 M LEL%vol =   0,025 kg/m3

Gruppo:                                                                       IIC

Classe di temperatura                                                T2

Rapporto tra i calori specifici (γ = Cp / Cv)                          1,26

Coefficiente β: β=(γ+1)/(γ-1)=(1,26+1)/(1,26-1)=                  8,69

Costante universale dei gas (R)                          8314 J/kg mal K

 Caratteristiche di ventilazione in ambiente chiuso

 -fattore di efficacia (f ):   (con qualche impedimento):             2

-temperatura ambiente (T a):                                                   35 °C (308 K)

-disponibilità                                                                                     buona       

 Emissione di secondo grado

 La portata di emissione da considerare, per l’acetilene è quella relati­va alla rottura della membrana dello sfiato di sicurezza dei riduttori di pressione che si può assumere pari a: A = 0,25 mm². Ai fini della contemporaneità si considera una sola perdita. Trattandosi di sorgenti di emissio­ne di secondo grado,la scelta della sorgente va fatta rispetto a quella che presenta condi­zioni più onerose.

 Ritenendo che il liquido evapori tutto all'emissione, la portata può essere determi­nata con la relazione:

 Qg = Qt = c • A• f(l) • P ^0,5                          dove:

 C è il coefficiente di efflusso:                                                   0,8

f(l) è funzione della lunghezza del percorso:                                     1

P è la pressione all'interno del sistema di contenimento (Pa): 81013•10⁵

 Per cui si ha:         

 Qg = 0,8 • 0,25 10^-6 • 1 • (81,013 • 10^-5)  ^0,5 = 5, 7  10^-4 kg/s

 Ai fini della valutazione del grado di ventila­zione si calcola la portata minima volumetrica di aria fresca:                           

 Q _{a min} = Qg • T a / (k • LEL • 293)

  dove k, fattore di sicurezza per sorgenti di emissioni di secondo grado, è pari a 0,5

 Pertanto, si ha:               

 Q _{a min} = 5,710-4,318 / (0,5•0,025• 293) = 4,94 10^-2 m³/s

 Si calcola il volume ipotetico, cioè al di là del quale la concentrazione media del gas è infe­riore al  k • LEL:   Vz = f • Qamin / C= 2 • 0,049 / 0,03 = 3,3 m³

  Il volume ipotetico (considerando che ad esso va sommato anche quello dovuto alla perdite strutturali, comunque trascurabili) Σ Vz è si­gnificativo, ma limitato dall'effetto della ven­tilazione, per cui il grado di ventilazione è da considerarsi medio.

Il tempo richiesto per far scendere la concen­trazione media da un valore iniziale Xo, as­sunto in pratica pari al 100 %, a k • LEL, dopo l'arresto dell'emissione, risulta:

 Te = (- f / C) • ln (k • LEL%vol / Xo) = (- 2 / 0,03) ln (0,5 • 2,3/100) = 298 s

 In relazione al possibile intervento del perso­nale, bisogna aggiungere al precedente il tem­po necessario per l'intervento che può rite­nersi ti = 8 h (= 28800 s), per cui la durata complessiva media presunta è: t = te + ti = 298 + 28 800 = 29 098 s = 8,1 h.

 Considerando che l'emissione possa verificar­si cautelativamente una volta all'anno (rateo di guasto), la durata complessiva risulta anco­ra la stessa.

 Facendo riferimento alla tabella 8,1 della Norma  CEI 31-30, con le seguenti condizioni:

 

• emissione di secondo grado;
• grado di ventilazione medio;
• disponibilità buona

 Il luogo pericoloso è Zona 2 . Considerando che il tempo complessivo di permanenza dell'atmosfera pericolosa all'an­no è inferiore a quello limite previsto dalla Guida CEI 31-30 (10 h), viene rispettata la condizione di Zona 2. Ai fini del calcolo della distanza pericolosa, cioè a partire dalla quale la concentrazione del gas nell'aria è inferiore a k • LEL, occorre vedere se l'emissione avviene in regime soni­co o subsonico. Tenendo conto che si verifica:

 Pa/P < [2/(y+1)]y/(y-1) = 1,013 105 / (81,013 105) = 0,012 < [2/(1,26 + 1)]1,26 / (1,26-1) = 0,55 si ha flusso sonico in regime turbolento.

 Pertanto, per la distanza di sicurezza si ha:

 dz = 16,5• (P • 10^-5) 0,5 • M-0,4 • (k•LEL%vol / 100) -1 •  A ^0,5 =

=16,5 • (81,013•105•10^-5) ^0,5 • 26,04-0,4• (0,5 • 2,3/100) ^–1 • (0,25 • 10^-6)^0,5 = 1,75 m

 

dz = 1,8 metri  (Distanza pericolosa, raggio zona 2)

Nota Ossigeno : L’ossigeno non è un gas infiammabile. In aria è presente con una concentrazione pari a circa il 26 %. In percentuali maggiori , a contatto con particolari sostanze, può provocare una diminuizione del LEL e della temperatura di autoaccensione. A titolo di esempio si ricordano le combustioni con gravi danni che avvengono saltuariamente nelle camere iperbariche e nelle tende a ossigeno.

 Inoltre avendo un peso relativo lievemente superiore a quello della miscela d’aria (Azoto) , in caso di abbondante fuoriuscita , può saturare eventuali fosse o tombini con il rischio di creare reazioni chimiche normalmente non possibili a concentrazioni ordinarie.

 

  Sorgenti di innesco

 

La norma UNI EN 1127-1 individua le seguenti tipologie di sorgente di accensione:

 

- superfici calde

- fiamme e gas caldi (incluse particelle incandescenti)

- scintille di origine meccanica

- apparecchiature elettriche

- correnti elettriche vaganti, protezione contro la corrosione catodica

- elettricità statica

- fulmini

- radio frequenze (RF) e onde elettromagnetiche (104 Hz – 3x10¹² Hz)

- onde elettromagnetiche (3x10¹² Hz – 3x10¹⁵ Hz)

- da 1000 nm a 0,1 nm (campo spettrale ottico)

- radiazioni ionizzanti

- ultrasuoni

- compressione adiabatica (sopra i 100 Bar) , onde d'urto, fuoriuscita di gas

- reazioni esotermiche (incluso autoignezione di polveri)

 

Parametri utilizzati per la stima del rischio

 

Il Rischio esplosione viene valutato nel suo insieme mediante una formula che prende in considerazione il volume della atmosfera potenzialmente esplosiva, la probabilità della presenza di sorgenti di innesco efficaci, gli effetti dell’onda urto, la presenza di persone. Per determinare il rischio R (inteso come pesatura del rischio) viene utilizzata la seguente relazione :

 

R = (K_zona * K_Vz * K_di *K_Sie * K_pp) ^1/5

Dove :

 

K_Vz  =  Volume Atmosfera Esplosiva

Tipologia	Indice
Grande	3
Medio	2
Piccolo	1
Trascurabile	0

 

K_zona = Classificazione zona

Tipologia	Indice
0	3
1	2
2	1
NE o NP	0

 

 

K_di = Distanza di pericolo (Metodo TNT equivalente)

Tipologia	Indice
Grande (>50 m)	3
Medio (tra 10 e 50 m)	2
Piccolo( tra 2 e 10 m)	1
Trascurabile	0

 

 

K_Sie = Sorgenti di innesco efficaci

Tipologia	Indice
Diverse	3
Alcune	2
Rare e occasionali	1
Nessuna	0

 

K_pp = presenza di persone all’interno della distanza Di

Tipologia	Indice
Continua	3
Frequente	2
Occasionale	1

 

+

Il Rischio (R) è quindi la probabilità che sia raggiunto un livello potenziale di danno nelle condizioni di esposizione al pericolo di esplosione da parte di persone che possono essere presenti nella zona. Nella tabella seguente sono nidcati i diversi livelli ottenibili.

 

R = Livello del rischio

 

Indice R	Tipologia	Commenti
3	Elevato	Porre immediatamente in atto delle misure in modo da non superare il livello definito “Medio”
2	Medio	Eliminare o ridurre il rischio mediante la revisione o l’adozione di misure specifiche di prevenzione e protezione.
1	Piccolo	Programmare gli interventi di miglioria
0	Trascurabile	Mantenere efficiente e vivo il livello di sicurezza raggiunto ed eventualmente adottare degli accorgimenti atti a migliorare ulteriormente.

 

Calcolo del  K_di = Distanza di pericolo (Metodo TNT equivalente)

 

VALUTAZIONE DEL RISCHIO

Sorgenti di emissione tipologia  Bombole acetilene

 

Sigla	Parametro	Tipologia	Indice
KVz	Volume atmosfera esplosiva	Piccolo	2
Kzona	Classificazione zona	Zona 2	2
Kdi	Distanza di pericolo	Piccolo	1
KSie	Sorgenti di innesco efficaci	Rare e occasionali	1
Kpp	Presenza di persone	Frequente	2

 

Applicando la relazione        R = (K_zona * K_Vz * K_di *K_Sie * K_pp) ^1/5

 

Si ottiene   R = 2,23                        Rischio medio

 

Misure di prevenzione e protezione contro le esplosioni

1. Gli apparecchi mobili di saldatura ossiacetilenica devono essere movimentati soltanto mediante gli appositi carrelli muniti di catenelle ferma-bombole o di dispositivi equivalenti che assicurino la corretta stabilità delle bombole e le preservino da possibili urti accidentali.
2. Le bombole devono essere protette dall'esposizione al sole o ad altra fonte di calore per evitare pericolosi aumenti della pressione interna.
3. Le attrezzature non devono essere lasciate all'aperto nei periodi caratterizzati da clima freddo; se il gas contenuto nella bombola dovesse congelare occorre riscaldare le bombole con acqua calda o con stracci caldi, mai con fiamme o altra fonte di calore.
4. Al termine dei lavori le apparecchiature devono essere riposte in luoghi assegnati, areati, al riparo dagli agenti atmosferici e lontani da sorgenti di calore.
5. Le bombole stoccate devono essere collocate e vincolate in posizione verticale e devono essere distinte le vuote dalle piene mediante apposizione di opportuna segnaletica.
6. È vietato effettuare lavori di saldatura o taglio su recipienti chiusi o che contengano o abbiano contenuto vernici, solventi o altre sostanze infiammabili.
7. È vietato realizzare depositi di recipienti contenenti gas combustibili in locali sotterranei.
8. Sul luogo di lavoro deve sempre essere disponibile un estintore.
9. Mantenere sempre gli ambienti areati

Per informazioni Dott. Giovanni Gavelli  Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.    Cell. 393 1895965