Esplosione delle polveri: un rischio da non sottovalutare
Esplosione delle polveri: quando il pericolo è nell’aria
Avreste mai pensato che la farina presente nelle nostre dispense, potesse esplodere? Così come il caffè o lo zucchero? ALT! Per generare un’esplosione delle polveri sono necessari cinque, decisivi, fattori che, comunemente, non sono presenti nelle nostre case.
L’esplosione delle polveri è, infatti, un po’ diversa da quella dei combustibili liquidi o gassosi. Per questi ultimi, si parla di triangolo del fuoco.
Affinché si sviluppi una combustione, devono essere presenti:
- un combustibile, ovvero una sostanza infiammabile,
- un comburente, ovvero una sostanza che agisce da ossidante. Il più comune comburente è l’ossigeno,
- una fonte di innesco, ovvero una sorgente che fornisca calore all’intero sistema.
Anche senza uno solo, di questi tre fattori, la combustione non ha luogo.
Per le polveri, bisogna aggiungere qualche fattore in più.
Il pentagono dell’esplosione delle polveri
In questo caso, le cose si fanno più specifiche, tanto che si parla di un pentagono dell’esplosione.
Ecco i 5 fattori:
- un combustibile, ovvero le polveri,
- un comburente, ovvero il solito ossigeno (anche se, in realtà, esistono altri comburenti oltre l’O2),
- una fonte di innesco, che apporti il calore necessario,
- un ambiente confinato, chiuso,
- una miscela di combustibile e comburente.
Se tutti questi fattori sono presenti contemporaneamente… BOOM! L’esplosione è garantita. I danni possono essere gravissimi: sia in termini di strutture che, soprattutto, di vite umane.
Ma entriamo un po’ nel dettaglio e capiamo perché un agricoltore o un minatore sono più a rischio di Nonna Pina che impasta il pane e, con la farina, crea degli effetti speciali in cucina.
Le polveri
Le particelle di polvere devono essere davvero piccole. Siamo nell’ordine di 0.1 mm o meno. Anzi, più sono piccole e più il rischio aumenta. Perché?
Come potete vedere dalla figura qui sotto, bruciare un pezzo di legno causa una fiamma che arde con lentezza. Ma, se riducessimo il pezzo di legno in tanti pezzetti più piccoli, questi bruceranno molto più velocemente. Ci avete mai fatto caso?
Ciò succede perché aumenta la superficie di contatto totale tra legno (combustibile) e aria (comburente). È intuitivo immaginare l’effetto con particelle dal diametro piccolissimo.
Praticamente tutti i tipi di polveri sono potenziali combustibili: farina, grano, zucchero, caffè, alluminio, segatura, polline, polvere di carbone e persino la polvere dei nostri pavimenti o quella che si poggia sui libri che dobbiamo ancora leggere.
Ambiente confinato e miscela aria-combustibile
Le polveri, per dare luogo ad un’esplosione, devono miscelarsi con l’aria. Ciò avviene se la loro concentrazione è elevata. In inglese è definito “LEL” (lower explosive limit): il limite inferiore di esplosività. Se il LEL è pari o inferiore al 25%, allora possiamo stare tranquilli.
Il limite inferiore di esplosività, però, da solo non è sufficiente a indicare un livello di pericolosità. Perché esiste anche il limite superiore di esplosività “UEL” (upper explosive limit), che riguarda la concentrazione di ossidante. Sfortunatamente, la normale concentrazione dell’aria, è sufficiente a garantire le condizioni per un’esplosione.
Ovviamente, LEL e UEL, da soli, non sono indicatori di un’imminente deflagrazione.
Anche l’ambiente fa la sua parte essenziale. Un silos di grano, un sito di torrefazione o di raffinazione, un impianto di una segheria, un pozzo, una miniera. Edifici e ambienti diversi che, però, sono accomunati dal fatto di essere chiusi e pieni di polvere.
La fonte di innesco
Basta davvero poco: una scintilla, una carica elettrostatica, un piccolo incendio, superfici molto calde. Specialmente negli impianti industriali, è molto facile che si verifichi uno o più di questi eventi accidentali.
Esplosione primaria e secondaria
Date per assunte tutte le condizioni precedenti, è molto probabile che si verifichi una terribile esplosione, suddivisa in esplosione primaria ed esplosione secondaria.
L’esplosione primaria, generalmente, inizia in un’unità di processo in cui le polveri sono miscelate all’aria, in elevata concentrazione. L’unità di processo è spesso un macchinario, all’interno di un silos, di una segheria, di una miniera eccetera. Quest’ultimo potrebbe subire un malfunzionamento e fungere da innesco.
Non è detto che, quella primaria, sia un’esplosione molto violenta, ma genera un’onda d’urto che, riversandosi all’esterno, incendia la polvere circostante. Questa, in elevata concentrazione e in un ambiente chiuso, genera una deflagrazione molto più drammatica. Si parla quindi di esplosione secondaria.
Spesso è l’esplosione secondaria, la causa di morte e distruzione. Si tratta poi di un terribile effetto domino: gli edifici circostanti possono subire gli effetti dell’esplosione e generare una catena distruttiva.
Prevenzione negli impianti industriali e agroindustriali
A seguito dei numerosi incidenti dovuti all’esplosione delle polveri, con l’avanzare della tecnologia sono stati ideati dei metodi preventivi per ridurre il rischio di esplosione o di controllarne la gravità.
Test di prova, maggiore pulizia degli ambienti, filtri, aspirapolveri specifici, sono solo alcuni esempi di prevenzione. Importante, oltre all’implementazione dei macchinari, è la formazione del personale, che deve essere a conoscenza delle buone prassi contro questo tipo di incidenti. Altresì, l’ispezione frequente di aree nascoste dove potrebbe accumularsi la polvere e il corretto stoccaggio e movimentazione dei materiali, sono un buon metodo preventivo.
Senza dimenticarci di migliorare i condotti di areazione e le valvole di sfogo dei silos.
E poi, anche se sembra molto elementare: evitare il più possibile gli apparecchi elettrici in aree molto polverose. O almeno che abbiano ricevuto una corretta manutenzione.
Conclusioni
Se, in passato, l’esplosione delle polveri in ambito industriale e agroindustriale è stato piuttosto comune, oggi la tecnologia è d’aiuto per interventi efficaci. Sia i protocolli di prevenzione che i macchinari di nuova generazione, hanno decisamente mitigato il rischio di incidenti devastanti.
Non solo, gli studi sulla combustione, anche quelli effettuati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, chiarendo le dinamiche del fuoco, sono uno strumento essenziale per salvaguardare la salute umana e ambientale.
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FONTI:
https://it.wikipedia.org/wiki/Triangolo_del_fuoco
https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/dust-explosion
https://www.osha.gov/OshDoc/data_General_Facts/OSHAcombustibledust.pdf
https://www.hindawi.com/journals/ijce/2009/569825/
https://www.hsmsearch.com/Preventing-a-dust-explosion
https://www.hse.gov.uk/food/dustexplosion.htm
Fin da bambino le mie più grandi passioni sono la natura e i libri: ho fuso le due cose nella divulgazione scientifica e dal 2018 faccio parte del Team di MissioneScienza.
Sono un Perito Agrario iscritto al CdL in Scienze Agrarie all’Università degli Studi di Udine e mi piacerebbe specializzarmi in Agricoltura di Precisione.
Mentre completo gli studi, lavoro come Insegnante Tecnico-Pratico in una scuola superiore in provincia di Pordenone. Insomma, la divulgazione è parte integrante della mia vita!
