Il rischio di esplosione nei milling hub

Una sommaria valutazione dei rischio all'interno di un impianto di molitura. Approfondimento di Felice Bonvini, esperto di progettazioni elettrotecniche, valutazione dei rischi e formazione nei luoghi Atex

In questo articolo continuiamo ad analizzare e focalizzare il rischio di esplosione nei processi di lavorazione alimentari (leggi il precedente approfondimento di marzo 2022). È da sottolineare che dietro un prodotto alimentare, soprattutto a base di farine, c'è una lunga lavorazione costituita da macchine e impiantistica di processo, che deve lavorare per la maggior parte dei volumi che costituiscono l'impianto, in luoghi con pericolo di esplosione. Pertanto, possiamo conclamare che in questi luoghi i lavoratori possono essere esposti a questo rischio, se tali processi non sono conformi alle Direttive Europee Atex: direttiva sociale DE 99/92 CE per i luoghi e direttiva per i prodotti elettrici e non elettrici DE 2014/34 UE.

Questi luoghi si definiscono luoghi con pericolo di esplosione quando, ad esempio farine cereali tipo farina di grano, durante le fasi di lavorazione, movimentazione e stoccaggio, in una determinata concentrazione in atmosfera e confinamento a contatto con un'energia efficace, innescano questi volumi manifestando un'esplosione.

Le esplosioni per polveri (sostanze Atex D - Dust) sono molto pericolose e devastanti ed hanno un comportamento diverso dall'esplosione per gas, vapori o nebbie infiammabili (sostanze Atex G – GAS).

Cerchiamo ora di valutare, in modo molto sommario senza entrare nel complesso dettato normativo specifico, dove si possono manifestare volumi pericolosi per Dust, all'interno di un milling hub (impianto di molitura grano).

Questi impianti sono necessari ovviamente per la produzione delle farine di grano e la loro lavorazione parte dall'arrivo nel milling hub del prodotto (grano) fino allo stoccaggio e scarico del prodotto finito oppure confezionamento. Il tutto inizia con l'arrivo dei camion (cisterne, mezzi aperti o chiusi ecc.) carichi di grano. Il grano generalmente si trova ancora allo stato naturale, ossia una massa di chicchi (inteso come insieme di tutti i suoi componenti che ne costituiscono il frutto) che durante la movimentazione dovuta al trasporto con bassa umidità se non addirittura già essiccati, sfregandosi tra di loro (sfregamento del pericarpo), creano un polverino che momentaneamente si trova imprigionato nel mezzo di trasporto o dalla massa del cereale che sono in movimento.

Quando il mezzo arriva con il grano da lavorare al milling hub, la prima fase è lo scarico del cereale. Lo scarico può avvenire sottovuoto aspirando il carico dal mezzo oppure tramite lo sversamento dentro una fossa (tunnel trasportatore/smistamento) dove nastri trasportatori inviano il grano ai silos di stoccaggio. Qui si manifesta la prima situazione di pericolo di esplosione: durante lo scarico in fossa, il polverino che prima abbiamo descritto del pericarpo secco che si trovava imprigionato nella massa pesante dei chicchi, durante il travaso dal mezzo alla fossa di scarico gravità viene rilasciato e rimane in sospensione in aria. Normalmente forma un volume di zona 21 nella parte sovrastante le grate delle fosse di scarico mente nella fossa dei nastri trasportatori, si potrebbero manifestare anche zone 20 ossia le più pericolose. Questo ovviamente perché nelle zone sottostanti i tunnel non sono a ventilazione naturale e quindi la concentrazione pericolosa potrebbe raggiungere il gradiente critico prima ed anche persistere.

Quindi possiamo già evidenziare nella prima fase del processo due zone pericolose: quella relativa in superficie allo scarico del cereale nella fossa dei nastri trasportatori e quella sottostante. La prima di solito si conclama Z21 ossia una zona dove è normale che durante l'operazione si possa formare un'atmosfera pericolosa e l'altra invece Z20 dove è quasi sempre presente un'atmosfera pericolosa.

Questo significa che un innesco efficace in queste zone potrebbe portare all'esplosione e quindi si dovranno mettere in essere tutte quelle azioni tecniche preventive, di protezione e organizzative tali da ridurre questa possibilità e quindi ridurre il rischio di esplosione. In questa fase gli operatori sono presenti e quindi esposti al rischio.

Si consiglia per la zona sovrastante di scarico cereali, un luogo non chiuso (tettoia o tunnel aperto), in modo tale che la ventilazione naturale possa ventilare questa operazione riducendo la concentrazione del dust in atmosfera. Nel caso fosse un luogo chiuso, il travaso del cereale non può essere eseguito se non attivo l'impianto di aspirazione. Si raccomanda la messa a terra del mezzo prima del travaso al fine di evitare possibili scariche elettrostatiche e consigliabile, un sistema di collegamento di terra temporaneo al mezzo di tipo “intelligente” che possa dare il consenso alla fase di travaso e la messa in movimento dei nastri trasportatori. In queste zone (Z21 in superficie e Z21/Z20 nella fossa sottostante) tutti gli impianti elettrici e non elettrici ovviamente devono essere Atex e compatibili (idonei 1D o 2D) alle zone.

Particolare attenzione alle costruzioni non elettriche per esempio i nastri trasportatori. Un nastro trasportatore in questi impianti, sono macchine che trasportano o la materia prima o il prodotto lavorato agli stoccaggi che normalmente sono silos per il prodotto da lavorare o celle per il prodotto finito. Questi sono costituiti da componenti meccanici movimentati elettricamente, che hanno il compito di trasportare il cereale o farine da un luogo all'altro sia in orizzontale che verticale (grain elevator). Siccome la movimentazione avviene normalmente in tunnel o comunque non a ventilazione naturale, in questi luoghi le zone pericolose sono Z20 o Z21 quindi basta poco creare, magari per disfunzione di un componente meccanico, un'energia (MIE) capace di innescare il volume dove sono contenuti e poi propagare l'esplosione in tutto il loro tragitto anche fino ai silos o celle. Sono molto pericolosi se non costruiti applicando modi di protezioni adeguati secondo le ISO80079/. L'esperienza mi ha evidenziato la carenza applicativa delle norme di costruzione di queste macchine e purtroppo le esplosioni di questi impianti avviene per la maggior parte nei grain elevator.

D'altronde i nastri trasportatori sono un insieme di componenti meccanici che nella loro movimentazione orizzontale o verticale o cambio di direzione mettono in moto energie meccaniche nel loro funzionamento: catene, tazze, rulli, cuscinetti ecc. che per causa di attriti, lo sfregamento metallo-metallo, oscillazione (soprattutto quelli verticali) in caso di malfunzionamento possono creare scintille pericolose o surriscaldamenti critici. La manutenzione programmata è d'obbligo, fondamentale e fondamentali sono i sistemi di controllo. Lo stesso vale per gli impianti di asportazioni delle polveri (movimentazione pneumatica). Un buon sistema di monitoraggio deve essere sempre disponibile (almeno 1+n), affidabile ed efficace (SIL) e al primo indicatore di pericolo fermare il processo.

Altra osservazione dovuta all'esperienza riguarda appunto il sistema di monitoraggio e controllo ossia, vero sì che sensori, strumentazioni varie in campo controllano l'impianto ma al mancare del funzionamento di magari di uno questi, spesse volte viene a mancare la disponibilità e a volte si continua a lavorare in attesa della loro sostituzione. È molto critico un impianto eseguito in questo modo perché si ha discontinuità del controllo. Immaginate un controllo anti-sbandamento di un nastro trasportatole verticale fuori uso. La sua oscillazione potrebbe creare disfunzioni critiche e manifestare energie efficaci meccaniche capaci di innescare il volume pericoloso del tunnel di elevazione.

Un'altra zona pericola sono le zone interne dei silos o celle di stoccaggio. Queste si conclamano Z20 ossia volumi sempre pericolosi. Un innesco porterebbe ad una grande esplosione in quanto all'interno di questi il polverino dei cereali rimane sempre in sospensione e grandi strati di polvere appiccicati alle pareti che al primo movimento si staccano e altro polverino rimane in sospensione. Un' altra osservazione tipica per questi grandi silos o torri che li contengono è la sottovalutazione della possibilità della fulminazione diretta. Immaginate un fulmine che colpisce un grain elevator e se non si sono prese adeguate misure di protezione (inclusa la costituzione dei silos), l'esplosione che potrebbe provocare (UNI 1127-1 rischio esplosione fulmini-valutazione). A volte ci si sofferma al semplice calcolo dell'auto protezione sì o no ma la norma non vieta la protezione anche se la struttura risulta auto protetta (situazione da valutare come consiglio in accordi con il committente).

Altro punto critico di un milling hub è quello che viene definito “area manovre” oppure “area di convogliamento” che sarebbe quel piano o volume dell'impianto dove un fitto intrecciarsi di tubazioni trasportano i cereali a loro ciclo di destinazione sia per la lavorazione (laminatoi) che per il trasporto della ricetta. Sono luoghi di grandi impianti piping che si intrecciano di solito con inclinazione a 45° gradi e il potenziale rischio è l'eventuale cedimento strutturale soprattutto delle discontinuità. Sono normalmente zone Z22 ossia durante il funzionamento normale non è probabile una formazione di atmosfera pericolosa ma questa diventerebbe pericolosa solo durante una disfunzione. Quindi una zona da curare molto con la manutenzione programmata affinché le discontinuità non possano emettere in atmosfera polvere pericolosa (Dust).

Per quanto riguardano le macchine, ad esempio laminatoi (processo di molitura) sarà il costruttore a valutare il loro volume interno (normalmente Z21) e la idoneità Atex delle macchine nel loro insieme elettrico e non elettrico e comunicare al committente le possibili emissioni in atmosfera (Z22).

Per ultimo un consiglio che può ridurre il rischio di formazione di atmosfera pericolosa per polvere alimentare ossia la pulizia del luogo. Devono essere evitati gli strati sia a pavimento, sulle macchine, sulle tubazioni e soprattutto là dove la polvere si potrebbe depositare (parti alte del luogo) che normalmente non vengono raggiunte da un normale programma di pulizia. L'eliminazione attenta degli strati (asportazione dello strato) abbassa il rischio altrimenti in caso di esplosione anche localizzata, la pressione che si potrebbe manifestare nel luogo, mette in movimento questi strati poco raggiungibili al normale piano di pulizia e a loro volta rilasciano in sospensione nel luogo tutta la polvere depositata che a contatto con la prima esplosione manifesta la seconda esplosione che potrebbe essere devastante coinvolgendo luoghi adiacenti, sovrastati e sottostanti se comunicanti.

La formazione è fondamentale sia per i lavoratori che sono esposti al rischio e quindi devono conoscere il rischio ed evitare situazioni pericolose (DE 99/92 CE) , sia per chi deve progettare, costruire macchine, impianti elettrici e non elettrici (DE 2014/34 UE) e relative norme CEI per impianti elettrici (CEI EN 60079-14 /17 e specifiche di prodotto elettrico CEI CT 31-..) e ISO 80079/.. per quelli non elettrici.
Per la formazione consiglio formatori Atex che conoscono bene questi impianti (vale anche per il gas) e il loro comportamento nelle varie interazioni impiantistiche in tutti i loro funzionamenti (funzionamento normale, disfunzione prevista, rara e il guasto) come prescritto dall'art. 290 del Dlgs 81-08.