LA FORMAZIONE DI MISCELE ESPLOSIVE ATEX: IL FENOMENO DELLA DILUIZIONE.

Come noto, il pericolo di esplosione in miscele ATEX esiste solo se la concentrazione di infiammabile rientri nel campo di esplosività; scopo della classificazione delle zone pericolose, allora, è quello di stimare con un ragionevole grado di approssimazione:

• l’estensione di tali zone
• la probabilità di presenza della miscela esplosiva (tipo di zona).

Questi due elementi (l’estensione ed il tipo della zona) sono strettamente correlati alla diluizione delle emissioni, che a sua volta dipende dai ricambi d’aria che si manifestano nell’ambiente ed in prossimità dell’emissione stessa. In altre parole la classificazione è il risultato di un’analisi fluidodinamica semplificata che studia come la sostanza infiammabile si disperda nell’ambiente, come venga diluita dall’aria fresca che la investe nonché l'affidabilità della presenza dell'aria di diluizione.

Osservando più da vicino questo fenomeno notiamo che il volume di sostanza infiammabile viene interessato sulla frontiera da un flusso di aria fresca (cioè non contaminata) che la diluisce, determinando la formazione di una miscela che in parte rientra nel campo di esplosività, in parte è al di sopra dell'UEL. La concentrazione di infiammabile varia quindi da un massimo in corrispondenza dell’emissione ad un minimo sulla frontiera. Il volume che ci interessa è quello sulla cui frontiera troviamo la concentrazione critica, ossia pari ad una frazione del LEL (solitamente dal 25% al 50%) poiché oltre tale limite la dispersione avviene in maniera sufficientemente sicura. Il fenomeno della diluizione manifesta un regime transitorio iniziale (quando l’emissione viene avviata) cui segue un regime stazionario ed infine un transitorio finale (quando l’emissione viene interrotta).

Per stimare l’estensione della zona classificata si può prendere a riferimento il cubo circoscritto al volume di miscela, orientato in modo che alcune facce risultino perpendicolari al flusso d’aria e le altre parallele, la cui dimensione sia tale che sulle facce la concentrazione di infiammabile sia pari alla concentrazione critica, sopra definita. La portata d’aria di diluizione sarà quindi la quantità di aria non contaminata che attraversa tale cubo. Man mano che l’infiammabile viene diluito, aumenta la dimensione del cubo e dunque anche la portata di aria di diluizione. Ad un certo punto si può raggiungere un regime stazionario in cui il bilancio tra la sostanza infiammabile immessa nel cubo, quella che esce dal cubo (cioè dispersa in condizioni di sicurezza) ed aria di diluizione sia tale che la dimensione della miscela pericolosa non cambi più nel tempo. Pare quindi evidente come, stabilita la sostanza che si disperde e dunque le sue caratteristiche fisiche, l’estensione della zona sia guidata in maniera determinante da velocità e direzione prevalente dell’aria nell’intorno dell’emissione.

E’ da osservare che in virtù delle approssimazioni introdotte sono previsti coefficienti di sicurezza che hanno un campo di variabilità molto ampio, al punto che possono dar luogo a stime molto diverse tra loro. La scelta dei coefficienti di sicurezza è quindi molto impattante; in generale la concentrazione critica sarà tanto più bassa quanto maggiori sono le incertezze dei dati a disposizione.

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