La prevenzione delle esplosioni da polvere

Caso studio: le attività molitorie

Qualsiasi materiale solido combustibile, finemente suddiviso e disperso in aria sotto forma di polvere, può provocare, se innescato, un’esplosione; questa caratteristica di potenziale esplodibilità è riscontrabile sia in sostanze classificate pericolose dalla normativa (polvere di alluminio e altri metalli, preparati farmaceutici, ecc.) sia in altre non pericolose (farina, granaglie, latte in polvere, zucchero, polvere di legno, ecc.). A differenza dei gas e dei vapori, tale proprietà delle polveri non dipende solo dalle caratteristiche chimicofisiche, ma anche da altre condizioni al contorno, ad esempio granulometria, umidità e grado della dispersione in aria. In analogia al triangolo del fuoco, che rappresenta le condizioni di infiammabilità (e conseguentemente di esplosività) per i combustibili liquidi e gassosi, nel caso delle polveri ci si riferisce al cosiddetto "pentagono dell'esplosione" (figura 1), che rappresenta le cinque condizioni necessarie per creare le condizioni di esplosività alle polveri.

I principali parametri che caratterizzano le esplosioni da polveri sono:

− la minima energia di ignizione (MIE),
− la minima temperatura di accensione della nube (MIT) e dello strato (LIT),
− il limite inferiore di infiammabilità (LEL): la concentrazione del materiale combustibile, al di sopra della quale la miscela con l'aria può innescarsi,
− la massima pressione di esplosione (Pmax),
− l’incremento massimo e medio di pressione (dP/dT)max e (dP/dT)medio.

Tali proprietà non sono costanti per una determinata polvere, ma variano, ad esempio, in funzione della granulometria, che influenza la superficie di contatto complessivamente disponibile per l’ossidazione e il trasferimento di calore. In particolare, al diminuire della granulometria media di una polvere aumenta il pericolo di esplosione, in quanto aumenta la sua disperdibilità in aria, diminuisce l’energia minima di innesco e si abbassa la concentrazione corrispondente al limite inferiore di esplodibilità.

Al decrescere del diametro delle particelle si assiste, inoltre, ad un aumento della pressione massima di esplosione e della velocità di incremento della pressione e degli effetti dannosi conseguenti. Si riportano in tabella 1 le proprietà di alcune polveri organiche e metalliche. L’effetto esplosivo delle polveri è determinato da un rapido rilascio di calore, accompagnato da un improvviso aumento della pressione conseguente alla repentina espansione dei gas caldi. Il fenomeno è di tipo deflagrante, con velocità del fronte di fiamma dell’ordine dei metri/secondo.
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