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SICUREZZA GAS, SENSORE GAS

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Sensore Gas
La scelta del tipo di sensore gas corretto è fondamentale per la buona riuscita di ogni impianto per rivelazione gas.
I parametri da tenere in considerazione non sono pochi, ma facilmente riconoscibili da un attento osservatore ed evidenti agli occhi di ogni installatore con l’esperienza dettata da anche nell’ambito impiantistico gas di materiali diversi dai rivelatori di gas e analisi della combustione.

Vogliamo qui prendere in considerazione le caratteristiche ambientali che più di altre sono importanti da tenere in considerazione per la buona riuscita dell’impianto gas in senso di affidabilità e durata nel tempo.

La prima questione è la più ricorrente e più facilmente individuabile ma, per questo, non viene quasi mai considerata: la temperatura ambientale.
Si sappia che un rivelatore di gas è costituito da una parte di elettronica che ha dei limiti di funzionamento in senso di temperatura, solitamente non superiore a 50°C e non inferiore a 15°C, condizioni che appaiono quasi mai realizzabili ma che contrariamente alle aspettative sono anche fin troppo comuni: basti pensare alla volta di una struttura industriale (alta anche 8/9 metri) nel periodo estivo. Con temperature al suolo di anche 35/40°C, per effetto della stratificazione dell’aria, è facile immaginare che la temperatura limite di 50°C non è così lontana da raggiungere.
Se a ciò aggiungiamo che diverse lavorazioni industriali prevedono l’uso di gruppi termici di varia natura che contribuiscono al calore ambientale, si ha la ragionevole certezza che in prossimità del soffitto, posizione obbligata per il montaggio di sensori gas leggeri (il più comune è il metano) la temperatura porterebbe ad un cattivo funzionamento dell’apparecchio di rilevazione gas e rilevatore gas.
Per questo, lo stratagemma adottato al fine di ovviare il problema, è quello di utilizzare sensori gas specificatamente costruiti, con la componentistica “sofferente” alle alte temperature rispetto alla parte “sensibile” al gas, in una posizione meno esposta al calore.
La seconda considerazione che osserviamo in quest’occasione, è la presenza di sostanze cosiddette “velenose” o “inibitorie”.
Per spiegare il fenomeno, osserviamo il principio della rivelazione di gas nell’intimo dell’elemento sensibile.
Se un gas infiammabile, quale il metano, brucia sulla superficie di un catalitico o un pellistore (i due più comuni elementi sensibili ai gas infiammabili), la reazione genera acqua e anidride carbonica.
Questi, si disperdono dal sensore di rilevazione gas e non causano problemi d’alcun genere. Molti gas infiammabili generano lo stesso tipo di comportamento, quando bruciano.
Ad ogni modo, questo non è il comportamento di tutti i gas infiammabili.
Alcuni gas producono sostanze di natura solida che si depositano sull’elemento sensibile e ne provocano la progressiva copertura, mentre altri producono sostanze chimiche molto corrosive che danneggiano irreparabilmente il sensore di rilevazione gas.
Il permanente danneggiamento che accade in questo modo è chiamato “avvelenamento”.
Altri gas causano un danneggiamento del sensore di rilevazione gas che può però essere ripristinato esponendolo ad aria pulita: questo fenomeno è chiamato “inibizione”.
Molti dei casi più comuni d’avvelenamento ricorrente in industria, sono generati dai siliconi.
Quando il silicone brucia, forma dei silici, i quali hanno un effetto d’avvelenamento che provoca una forte deriva di zero ed una forte riduzione di sensibilità.
Le sostanze più comuni che provocano avvelenamento e/o inibizione sono:
· Siliconi
· Solforati
· Alogeni
· Clorati
· Cloruri
· Fluoruri
· Idrocarburi insaturi (contenenti “C=C” : doppio o triplo legame)

Questi ultimi in particolare, hanno l’effetto di polimerizzare il sensore di rilevazione gas, bloccandone il funzionamento.
Si fa presente che per deteriorare i sensori di rilevazione gas non sono necessarie particolari concentrazioni: questi si avvelenano anche alla presenza di pochi ppm (parti per milione).
La concentrazione presente determina solamente la velocità d’avvelenamento: tanto maggiore sarà la concentrazione di sostanze avvelenanti, quanto più veloce sarà il definitivo deterioramento dell’elemento sensibile di rilevazione gas.
Nei casi in cui si riconosce la presenza delle sostanze sopraccitate in ambiente (anche in tracce), visto che il deterioramento avviene per aggressione chimica o per altre ragioni sempre derivanti dal processo di combustione, si preferisce usare nella maggior parte dei casi, dei sensori che rivelano i gas infiammabili per via ottica, con elemento sensibile infrarosso.
Anche questa soluzione presenta dei limiti, ma se i gas da rilevare rientrano nel loro campo di lavoro e le condizioni ambientali sono compatibili, sono l’unica soluzione da adottare se si vuole rimanere nei limiti dei normali costi di mercato per l’impiantistica gas di questo genere.
La terza considerazione riguarda la qualità dell’aria per la presenza di gas interferenti. Questi, diversamente dal fenomeno sopraccitato, non è detto che producano un effetto d’avvelenamento: parliamo della gamma dei solventi, o meglio della parte volatile (vapori) di questi liquidi.
In parte, si può ripetere quanto già scritto riguardo all’inibizione o all’avvelenamento: in effetti, utilizzando il sensore gas sbagliato, si ottengono quasi gli stessi effetti.
Per meglio spiegare il concetto, si sappia che la distinzione tra elementi sensibili detti catalitici e pellistore (sopra menzionati) è il cuore dell’argomento che stiamo affrontando. Questi, hanno un principio di funzionamento molto simile: la combustione ( e analisi combustione) che avviene sui filamenti di questi elementi sensibili per presenza di gas infiammabile, crea delle variazioni fisiche che sono riconosciute dall’elettronica se assumono valori oltre i limiti prefissati.
Tali variazioni sono conseguenza della reazione che si ottiene nel contatto sensore gas: il gas ha caratteristiche chimico-fisiche che sono riconducibili alla propria molecola e certamente diverse da ogni altro gas di differente molecola.
Così anche gli elementi sensibili per proprio metodo di costruzione, per i materiali usati, hanno caratteristiche tecniche diverse, spesso incompatibili a reagire con alcuni tipi di gas o vapori.
In parole semplici, per il fatto che un sensore di rilevazione gas catalitico ha come fondo scala di misura il 20% LEL, mentre il pellistore arriva al 100% LEL si riconosce una notevole differenza di performance.
Così, per immaginare una delle differenze tra i gas infiammabili, è risaputo che la fiamma del GPL è più “calda” di quella del metano, per evidenti differenze di potere calorifico.
Oltre a quanto sopra descritto si sappia che l’interazione tra un sensore di rilevazione gas catalitico ed un solvente determina un suo deterioramento precoce, infatti, questo tipo di elemento sensibile tollera un numero molto piccolo di gas infiammabili:
· Gas Metano
· Gas Gpl
· Gas Propano
· Gas Butano
· Gas Idrogeno
· Gas, Vapori di benzina

Nell’ambito della rivelazione di questi gas, per il minore costo del sensore gas catalitico rispetto a quello del pellistore si preferisce usarlo, naturalmente.
Ma se nello stesso ambiente esistono, anche solo in tracce, sostanze diverse da quelle elencate, il sensore corretto è il pellistore, magari tarato per il semplice gas metano (supponiamo il gas prevalente da cui tutelarsi) ma costruito con materiali e struttura tali da essere adeguato a sopportare presenze di solventi, tanto è vero che è costruito proprio per la rivelazione gas di questi.
E’ stato individuato il gas metano come il gas da cui tutelarsi.
Il gas metano, più leggero dell’aria, ha come luogo di ultimo stazionamento la prossimità al soffitto, luogo obbligato quindi per il posizionamento dei sensori di rivelazione gas.
Per la presenza di forni, in particolare in stagione estiva, la temperatura in quota supera il limite dei 50°C, e per questo motivo si è deciso di montare sensori con elettronica remotata in zone più fresche.
La rilevazione di gas metano, poteva essere eseguita con gli economici sensori catalitici: tali sensori però, per presenza di solventi in aria derivanti dallo stadio di riposo per evaporazione, sarebbero stati esposti ad un’atmosfera che in tempi brevi li avrebbe portati ad una fine precoce, a causa dell’elevato stress a cui sarebbero stati sottoposti.
Per questo, si è utilizzato elementi sensibili a pellistore certamente adeguati al tipo di esposizione.
In una particolare area, però, si è constata anche la presenza di sostanze clorurate: si è stati perciò costretti all’utilizzo di sensori gas con principio di lettura infrarosso.
Questo impianto, ora manutenuto secondo gli obblighi relativi alle vigenti normative, è perfettamente funzionante da oltre 6 anni, con piena soddisfazione di chi ne fa uso e di coloro che si sono adoperati per la sua realizzazione.

Titolo: Come installare un sistema di rivelazione gas.
Il primo concetto che è opportuno evidenziare è che il sistema di rivelazione gas non è un impianto di sicurezza se installato ed abbandonato a sé stesso.
Infatti, come anche reso obbligatorio dalle indicazioni legislative e normative, occorre realizzare degli interventi di manutenzione periodica che hanno due finalità molto importanti: per prima cosa, visto che i sensori di gas sono da considerarsi a tutti gli effetti degli strumenti di misura e come tali nel tempo perdono il loro grado di precisione, con le verifiche periodiche si riesce a recuperare la deriva di lettura.
In secondo luogo, si verifica se l’elemento sensibile in loro contenuto è ancora in grado di funzionare correttamente.
Infatti, tutti gli elementi sensibili ai gas sono soggetti a deperimento: la loro vita dipende in parte dal tempo di funzionamento ed in parte da come sono utilizzati: l’ambiente dove si usano, le temperature, l’umidità, la quantità di gas rilevato nel tempo ed altri fattori, rendono molto variabile la loro durata.
Non essendo quindi possibile stabilire a priori la “data di scadenza” visto che dipende da caso in caso, ecco che le verifiche periodiche sono indispensabili da effettuare.
Dunque, il primo concetto è chiaro: per avere un impianto di sicurezza di rivelazione gas non è sufficiente installarlo, ma occorre effettuare manutenzione periodica.
I riferimenti normativi di quanto sopra, sono la CEI 31-35, dove non solo si prescrive che “Le verifiche periodiche del sistema di rivelazione gas costituiscono un fattore estremamente importante che influisce sulla sua affidabilità. Una prestazione ottimale del sistema di rivelazione gas ed un funzionamento sicuro saranno raggiunti solo attraverso un adeguato sistema di verifiche…… Le verifiche devono essere annotate su un apposito registro, indicando almeno la data di effettuazione…… In tutti i casi, gli intervalli di taratura devono essere tali per cui tutte le variazioni di misura rientrino nella precisione dello strumento (Rilevatore gas)”, ma attribuisce la stessa importanza alla messa in servizio dell’impianto gas appena realizzato: “L’intero sistema di rivelazione gas, comprese le apparecchiature ausiliarie, deve essere verificato prima dell’uso per garantire che il progetto e l’impianto gas sono stati realizzati in modo soddisfacente”.
Anche per capire il modo d’installazione dei rivelatori di gas si deve ricorrere alla stessa norma CEI prima menzionata, dove sono elencate le caratteristiche ambientali da individuare utili sia per il corretto posizionamento, sia per stabilire il numero dei sensori gas.
Di seguito, discuteremo dell’argomento in modo colloquiale senza riferirci dettagliatamente alla norma, con lo scopo di suggerire la logica di interpretazione di un ambiente dal punto di vista della rivelazione gas.

I parametri da tenere in considerazione sono:
· Il tipo o i tipi di gas presenti
o Se gas o vapore pesante rispetto all’aria
o Se gas o vapore leggero rispetto all’aria
o Se gas o vapore di uguale peso rispetto all’aria
o Se il gas è pericoloso per tossicità o per infiammabilità
· La geometria dell’ambiente da sorvegliare
o Il volume
o Come è realizzato il soffitto
o Come è realizzato il pavimento
o Eventuali presenza di nicchie
· Le sorgenti di emissione e la loro ubicazione
o Tubazioni (e la loro dimensione) con interruzioni meccaniche come filetti, flange, punti di interruzione dovuti ad attacchi di componenti come valvole, derivazioni, ecc.
o Serbatoi (e la loro dimensione)
o La pressione del gas contenuto
· La posizione delle eventuali aperture di ventilazione
· L’eventuale presenza e ubicazioni delle fonti d’innesco (quadri elettrici, corpi caldi, fiamme libere, frizioni tra materiali, ecc.)

Di seguito, prenderemo in esame caso per caso.
Iniziamo dal considerare la presenza di un gas leggero.
Il più classico degli esempi, se combinato nelle varie situazioni, può nascondere considerazioni inaspettate.
Se consideriamo che la fuga di un gas leggero (il più comune è il gas metano) proviene da un tubo di piccole dimensioni, ubicato in un grosso capannone dove esistono delle aperture permanenti importanti, la concentrazione sarà molto probabilmente sempre troppo bassa per essere pericolosa.
Ma se la quantità di gas che fuoriesce, provenendo da un tubo di grosse dimensioni e magari contenente gas ad alta pressione, si può immaginare che la quantità di gas sarà molto importante, potrebbe accadere che le aperture non saranno sufficienti a smaltirne la presenza: si verrebbe così a creare una concentrazione pericolosa per l’esplosione.
Dove montare i sensori di rivelazione gas in questo caso? La posizione può essere variabile. Certamente, in corrispondenza del soffitto a distanza però di circa 30 cm. (spiegheremo più avanti perché non proprio a soffitto, tipo sensore di fumo).
La distribuzione può essere soltanto limitata all’area soprastante ai punti di probabile fuga (per la presenza d’interruzioni meccaniche del tubo) nel caso in cui la pressione d’uscita sia bassa: si verrà a creare una fuga che semplicemente salirà verso il soffitto: i sensori gas saranno quindi da montare sulla verticale della sorgente d’emissione.
Nel caso però che il gas esca sotto pressione, per il fatto che si allontanerà molto dal punto di fuga prima che cominci il suo moto verso l’alto, e per il fatto che non si sa che direzione prenderà ( è chiaro: la fuga di gas da un filetto od una flangia può generarsi in ogni punto della circonferenza del tubo, quindi la direzione sarà conseguente) servirà montare i sensori di rivelazione gas in modo uniforme per tutto il soffitto dell’ambiente. A questo punto, esaminiamo il soffitto: per meglio comprendere il punto di vista di un gas leggero, immaginiamo che sia il pavimento e proviamo ad allagarlo.
Dove stazionerà l’acqua, quelle saranno le zone dove finirà come ultima destinazione, il metano come pure ogni gas leggero. Ecco fatto.
All’interno di queste nicchie così trovate saranno da disporre i sensori di rivelazione gas: per meglio comprendere quanto detto, di seguito alcuni esempi.

Da questi disegni si capisce anche che la disposizione dovrà essere fatta tenendo conto che occorre cercare le posizioni interessate dai moti dell’aria: mai in estrema vicinanza di angoli sia d’incrocio tra pareti che tra soffitto e travi, un po’ come si usa fare per la logica dei sensori di fumo.
Un altro fattore da tenere in considerazione, in particolare all’esterno, è l’eventuale presenza di ventilazione costante: l’effetto sulle fughe di gas leggeri è il seguente:

In ultimo, occorre tenere conto della presenza di ventilazione a soffitto: i sensori gas, allarme gas saranno da montare ad almeno un metro di distanza da queste, per il fatto che il flusso d’aria che fuoriesce ha potere di diluire fortemente la concentrazione di gas, al punto di non poterlo rilevare, ed inoltre ha effetto negativo sul corretto funzionamento del sensore di rivelazione gas.
Ad ogni modo, anche se attraverso le aperture si dovesse smaltire l’eventuale fuga di gas senza che se ne abbia la sensazione, il problema è ugualmente risolto: non avremo concentrazioni gas pericolose in ambiente.
E qui una puntualizzazione: il sistema di rivelazione di gas non serve a rilevare le fughe.
Si, proprio così. Il suo scopo è quello di proteggere l’ambiente da concentrazioni pericolose e se queste sono smaltite dalle ventilazioni esistenti, non saranno mai presenti almeno fino a quando le aperture non saranno chiuse e quindi la protezione ambientale passerà nelle mani del sistema di rivelazione gas.
Per lo stesso motivo, alla presenza di cappe, il posizionamento dei sensori gas sarà da eseguire a soffitto, mai all’interno delle cappe: la grande quantità di aria coinvolta diluirebbe l’eventuale presenza di gas e vanificherebbe il lavoro del sensore gas, impossibilitato a leggere una concentrazione sufficiente all’allarme gas.
Per finire l’argomento relativo ai gas leggeri, si sappia che il posizionamento degli apparecchi non dovrà mai essere a soffitto perché per quanto leggero possa essere il gas, non lo sarà mai quanto l’aria presente nella zona alta: per effetto della stratificazione dovuta alle più alta temperatura in corrispondenza del soffitto, troverà un “cuscinetto” contro il quale impatterà e dove rimarrà per qualche tempo. Questo è il luogo migliore per il lavoro del rivelatore di gas.

In presenza di gas pesanti il problema si capovolge: occorre pensare al pavimento, se ci sono delle depressioni, se è obliquo, se esistono pozzetti di scolo.
In tutti questi esempi, troviamo il luogo dove si accumulerà il gas pesante, un po’ come farebbe l’acqua se sparsa a terra.

Di particolare rilievo, è la presenza di pozzetti: sono estermamente pericolosi perché visto il piccolo volume che li riguarda, sono in grado di ospitare una concentrazione pericolosa molto velocemente e anche per piccole fughe gas. In questi casi, il gas si insinua anche nel canale di scolo creando un ambiente infiammabile sotterraneo alla struttura molto pericoloso se dovesse esplodere.
E’ importantissimo installare un rivelatore gas anche all’interno dei pozzetti esistenti, sempre che lo spazio sia sufficiente; in caso contrario, occorre disporre i sensori gas per evitare al meglio che il gas giunga non visto all’interno di questi.
Una caratteristica molto importante dei gas, di cui non abbiamo ancora parlato, consiste nella loro velocità di diffusione, particolare importante per stabile la quantità dei sensori gas.
Tipicamente, si sappia che un gas poco denso e quindi leggero, ha la capacità di diffondersi molto velocemente, quindi possiede un’elevata velocità di diffusione: il sensore gas o allarme gas sarà raggiunto rapidamente, prima che la concentrazione ambientale diventi pericolosa.
Diversamente, occorre una particolare cura per i gas molto densi, pesanti e molto lenti: contrariamente all’idea comune, questi hanno necessità di essere rilevati molto presto per il fatto che possono creare una “bolla di gas” nelle immediate vicinanze della loro fuga (tipicamente, vapori di un liquido infiammabile) con una concentrazione già pericolosa per l’esplosione.
Se i sensori di rivelazione gas sono posizionati in modo rado, è probabile che non avvenga rilevazione tempestiva.
La posizione corretta è quindi nelle immediate vicinanze delle sorgenti di emissione o in presenza di contenitori ad alta pressione, si prevedrà un numero sensibilmente superiore rispetto alla stessa situazione ma con gas leggeri.

Terza ed ultima questione, i gas con peso simile a quello dell’aria.

Si tratta più spesso di gas tossici e come tali, sono pericolosi per la persona e non per l’ambiente.
Seppure alcuni di questi sono di peso diverso dall’aria, occorre pensare alla tutela delle persone e posizionare i sensori di rivelazione gas ad un’altezza adeguata alla loro posizione. Un esempio banale (ed improbabile) potrebbe essere l’installazione di un sensore per ossido di carbonio in camera da letto: il posizionamento sarà all’altezza del cuscino, così come in un’autorimessa sarà a 1,60 circa dal pavimento (posizione di respirazione di un adulto in piedi).

Per finire, la moderna tecnologia permette oggi la produzione di sistemi di monitoraggio gas la cui affidabilità è universalmente riconosciuta e la loro utilità è sfruttata in molteplici ambienti e applicazioni.
Non bisogna dimenticare che la prevenzione dai rischi di esplosività o di tossicità non è l’unico impiego al quale sono chiamati: spesso, per normali processi produttivi, è necessario monitorare le concentrazioni al fine di ottenere il valore desiderato, rendendo il rivelatore gas un puro e semplice strumento di misura.
La loro effettiva larga diffusione è supportata dalla norma CEI 60079 “Impianti elettrici in luoghi con pericolo d’esplosione” e dalla Legge 626 che tutti conosciamo.
Altre norme, obbligandone l’uso, li hanno di fatto promossi ad articoli di normale utilizzo a valido titolo di prevenzione, come ad esempio:

· DM del 13 ottobre 1994 “Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione, l’installazione e l’esercizio dei depositi di Gas G.P.L. in serbatoi fissi di capacità complessiva superiore a 5 m³ e/o in recipienti mobili di capacità complessiva superiore a 5.000 kg”.
· Stato Maggiore dell’Esercito – Ispettorato dell’Arma del Genio “Direttiva tecnica per i poligoni di tiro in galleria D.T. – P1”.
· D.M. 1 febbraio 1986 “Norme di sicurezza antincendio per la costruzione e l’esercizio di autorimesse e simili”
· Ministero della Sanità – Circolare n°5 “Esposizione professionale ad anestetici in sala operatoria”
· Ministero dell’Interno – Lettera n° 1336/3704/686157/54/15 del 13 maggio 1989 “ Generatori di aria calda. Estensione impiego per l’installazione nelle chiese, piscine, palestre, bocciodromi, e campi da tennis”.

Oltre a questo, il mercato mondiale (dal fatturato di prim’ordine) testimonia l’entrata a pieno diritto di questo sistema tra gli impianti di sicurezza.

La protezione del personale contro la minaccia di gas tossici e infiammabili.

Chiusura pianificata per manutenzione

Indipendentemente dal prodotto che viene fabbricato o trattato, l'affidabilità degli impianti di rivelazione gas, che porta con se l’ottimizzazione dei costi di produzione, è essenziale al raggiungimento degli obiettivi commerciali. Gli arresti di emergenza, o accidentali, sono inopportuni, costosi e possono aumentare il rischio che succeda qualcosa di pericoloso. Per minimizzare l'opportunità delle interruzioni accidentali, le procedure di manutenzione preventive possono essere eseguite mentre l'impianto è operativo o durante un periodo di chiusura programmato.

Tutte le procedure di manutenzione hanno un elemento potenziale di pericolosità, persino quando l'impianto di rivelazione gas è in una fase di chiusura programmata. Con l'introduzione dei regolamenti ATEX 137 il 1° luglio 2003, la tradizionale analisi del rischio, eseguita da professionisti della sicurezza gas prima che venga avviato qualsiasi programma di lavoro è diventata, per la prima volta, un requisito legale in tutta Europa.

Dei molti pericoli che possono essere presenti su un sito, uno dei più comuni è la possibilità dell’esposizione del personale o una combustione accidentale di un gas o un liquido. Al personale che lavora sul posto viene richiesto di monitorare i livelli alti e bassi di ossigeno (O2) oltre che i gas e i liquidi infiammabili o tossici.
I gas tossici presenti sul posto variano da un settore industriale all’altro. Negli spazi confinati e nelle aree degli impianti all’aperto possono essere presenti dei gas comuni quali il monossido di carbonio (CO) o anidride carbonica (CO2), l'acido solfidrico o solfuro di idrogeno (H2S), l'ammoniaca (NH3), il cloro (Cl2) e il biossido di zolfo o anidride solforosa (SO2).

In Italia tutto questo è previsto con completezza e precisione dalla “626”, in particolare richiamo all’attenzione l’ultimo “Titolo VIII bis” aggiunto in virtù del recepimento nel nostro paese della direttiva ATEX.

I regolamenti (HSE2002) sul Controllo delle Sostanze Pericolose per la Salute (COSHH) dichiarano che:

· Reg6 (1) – il datore di lavoro deve eseguire una valutazione adatta e sufficiente dei pericoli alla salute di dipendenti e a qualsiasi altra persona che potrebbe entrare nel raggio d’azione del lavoro, se essi sono esposti a sostanze pericolose per la salute;
· Reg7 (1) – il datore di lavoro deve garantire che l'esposizione sia evitata o, quando questo non è ragionevolmente praticabile, tenuta sotto controllo.

Nella maggior parte dei casi la valutazione includerà una considerazione dell’operazione e dell'ambiente di lavoro, degli strumenti e dei materiali da utilizzare, la competenza della squadra che esegue il lavoro e quali sono le disposizioni per il salvataggio di emergenza.

In aggiunta, se la valutazione identifica il pericolo di gravi lesioni derivanti dal lavoro in spazi confinati, valgono i Regolamenti per gli spazi confinati 1997. Questi invitano i datori di lavoro a valutare tutti i pericoli “ragionevolmente prevedibili” e le procedure di sicurezza di progettazione basate su quella valutazione.

I regolamenti insistono sul fatto che, dovunque sia possibile, debba essere evitato l’ingresso nello spazio confinato (per esempio facendo il lavoro dall’esterno) e che se l'ingresso è inevitabile, occorre attenersi ad una procedura di lavoro sicuro. Prima dell’inizio del lavoro devono sempre essere disponibili sul posto dei dispositivi di emergenza adeguati.

COSHH definisce i limiti di esposizione per le sostanze pericolose, tra cui il limite di esposizione massimo (MEL) e le normative di esposizione occupazionali (OES). I MEL sono dettati per le sostanze che possono provocare gli effetti più gravi per la salute, e per i quali non è stato definito alcun limite di esposizione “sicuro”, o nessun modo di controllare il livello di esposizione. Le OES sono dettate per le sostanze che si ritiene siano innocue in queste quantità, persino dopo esposizione ripetuta o giornaliera. Sia i MEL che le OES sono definiti come la media delle concentrazioni di sostanze nell'aria durante un periodo di tempo.

Inoltre, l’esecutiva sulla salute e la sicurezza EH40 impone i limiti di esposizione a breve termine (STEL) per un periodo di tempo di 15 minuti e le medie ponderate nel tempo (TWA) per un periodo di otto ore.

La tecnologia di rilevamento di gas

È disponibile un'ampia gamma di prodotti e di sistemi di rilevamento di gas per aiutare i produttori e i processori a soddisfare la legislazione, dalle “placchette di sicurezza gas” portatili personali monouso per il rilevamento monogas, passando attraverso la strumentazione portatile di rilevamento multigas più sofisticata, fino a dei sistemi totalmente fissi per la protezione di un intero impianto o area.

Nella scelta di una soluzione di rilevamento di gas portatile, devono essere presi in considerazione i seguenti fattori chiave:

· Natura della minaccia
Le valutazioni di sicurezza definiscono quali gas sono considerati una minaccia. I rivelatori di gas sono disponibili in versioni monogas per rilevamento, per esempio di O2, CO, H2S, SO2, NO2, CL2, H2, HCN o in versioni multigas per il rilevamento della maggior parte delle minacce comuni cioè O2, CO o H2S e/o gas infiammabili.

Per applicazioni multiutente a breve termine, come l’uso da parte dei subappaltatori, per esempio su un grande impianto, i rivelatori gas a “placchetta di sicurezza gas” monouso possono essere l'opzione più economica. Dove c’è un requisito più sofisticato di registrazione dei dati, un rivelatore gas con possibilità di assistenza con intelligenza incorporata offrirà probabilmente una migliore soluzione.

· Capacità di acquisizione di dati
Occorre prendere in considerazione quali dati saranno richiesti se c'è un incidente sul posto. La capacità di registrazione dati di varie unità può variare notevolmente; come requisito minimo bisogna prevedere un qualche tipo di registrazione dell’esposizione al gas. Questo può essere il limite superiore o inferiore di STEL o TWA o una registrazione completa dei livelli di gas registrati dal momento dell’accensione.
Gli strumenti gas più sofisticati permettono di scaricare i dati del gas e della taratura in un PC per la memorizzazione e l’analisi in modo che, nel caso del verificarsi di un evento, siano disponibili tutte le informazioni per dimostrare che il pericolo era stato mantenuto al minimo assoluto.

· Affidabilità e taratura
Alcuni rivelatori di gas devono essere tarati regolarmente per garantire la loro affidabilità e confermare la loro precisione. Per la massima disponibilità ed efficienza sul posto, cercare delle attrezzature che siano caratterizzate da sensori gas pretarati monogas e multigas. Per ridurre i tempi morti e assicurare che i rivelatori di gas portatili funzionino correttamente, è bene prendere in considerazione l'uso di rivelatori gas che vengono forniti con l'opzione di una facilità di autotaratura sul posto per un controllo rapido, facile e regolare delle attrezzature. Questo riduce al minimo assoluto il numero di ricambi e di unità di ricambio tenuti a magazzino o che 'si perdono' durante il lavoro sul sito.

· Comunicazioni
Sono disponibili delle unità gas portatili per l’uso in applicazioni in spazi confinati che permettono le comunicazioni tra “il personale che entra” (nello spazio confinato) e “il personale in attesa” (aspetta all'entrata). Se si verifica un evento, questa funzione significa che prima di passare all’azione, il personale in attesa ha l’accesso a preziose informazioni sulla natura della minaccia, il che potrebbe rappresentare la differenza fra la vita, la morte o serie lesioni per uno o per entrambi gli operatori.

· Monitoraggio degli spazi confinati o dell’impianto all’aperto
Gran parte del lavoro durante la chiusura programmata viene effettuato in spazi confinati, ad esempio all’interno di serbatoi di deposito, dove l'accesso è vietato durante il funzionamento normale. Deve essere sempre utilizzato il monitoraggio della protezione personale per l’operatore che entra nello spazio confinato, oltre ad altre attrezzature di protezioni personali che si rendano necessarie.

Nelle aree aperte può essere presente una minaccia dovuta al gas, in particolare se la chiusura fa parte di un lavoro di ampliamento o di restauro, dove possono essere in vigore dei permessi per lavoro a caldo nelle vicinanze dell’impianto in funzione. Le aree di processo aperte possono essere protette da rivelatori di gas a punti fissi, che sono in grado di fornire protezione sia per il personale che per l’impianto nell'area. Tuttavia, nell'assenza dell’installazione di un tale sistema di rivelazione gas a punti fissi, un sistema 'fisso provvisorio' può fornire una soluzione vantaggiosa. Questo viene ottenuto utilizzando dei sensori gas portatili montati e collegati insieme per creare un sistema che protegge il personale e l’impianto nell'area per la durata del lavoro.

Studio di un caso

A Tecnocontrol srl è stato chiesto di fornire soluzioni di rilevamento di gas per la manutenzione con chiusura programmata presso una raffineria di petrolio. La discussione con il cliente ha rivelato i seguenti indicatori chiave:

· Le unità dovevano essere semplici da azionare.
· C’erano numerose applicazioni che coprivano il monitoraggio esclusivamente per H2S e il monitoraggio per O2, gas infiammabili, CO e H2S, alcuni dei quali erano in spazi confinati.
· Le unità dovevano visualizzare la concentrazione effettiva di gas durante tutto il periodo di funzionamento dell’allarme, piuttosto che solo il limite di livello preimpostato dell'allarme gas, in modo che l’operatore potesse utilizzare il rivelatore gas come aiuto per allontanarsi dalla sorgente.
· Le unità devono avere una manutenzione minima.
· La capacità di eseguire le prove “d’urto” del gas prima dell'uso, per una taratura sul posto che deve soddisfare le normative del sito.

Rilevamento di gas singolo
Per le aree dell'impianto dove l'unica minaccia identificata dalla valutazione derivava dall’H2S, si è riscontrato che la soluzione più economica è quella offerta da un rivelatore monogas. L'unità scelta ha livelli di allarme preimpostati e una visualizzazione “dal vivo” continua dei livelli effettivi di gas rilevati, che permettono all'utente di determinare se si avvicinano o allontanano da un pericolo di gas.
Poiché era stato programmato che il lavoro di chiusura dovesse durare per un periodo significativo di tempo, il cliente ha considerato che il requisito della bassa manutenzione delle unità fosse un elemento essenziale. Questo, e la necessità di un collaudo “d’urto” sul posto hanno portato alla scelta di un rivelatore gas che ha una facilità di taratura sul posto.

Rilevamento multigas in un serbatoio di deposito
Per le procedure di pulizia e scarico all’interno dei serbatoi di deposito, si è valutato che la minaccia derivi da livelli alti e bassi di O2, gas infiammabili, CO e H2S. In questa applicazione, a causa della natura dell'uso del serbatoio, si è ritenuto che fosse necessario eseguire un controllo di preventivo all’ingresso dell’operatore nel serbatoio. Il rivelatore gas scelto per questo lavoro è uno strumento portatile semplice, robusto, facile da utilizzare e caratterizzato da una pompa integrale per i controlli precedenti all’ingresso.

Rilevamento multigas in un spazio confinato profondo
È stato valutato che questo spazio confinato profondo richiedesse anche un rivelatore di quattro gas, per il controllo dei livelli alti e bassi di ossigeno, di gas infiammabili, di CO e di H2S. Tuttavia, in questo caso è stato percepito che il pericolo fosse maggiore rispetto a quello degli altri serbatoi a causa della profondità dello spazio. In conseguenza a questo è stato deciso che fossero necessarie precauzioni aggiuntive e che dovesse essere disponibile una squadra di salvataggio con una dotazione di apparecchiature di respirazione. Questa è la migliore pratica negli scenari in cui, tristemente, l'esperienza ci ha insegnato che è la persona che tenta il salvataggio quella che corre i maggiori rischi, in quanto non è a conoscenza della situazione a cui va incontro.
Per minimizzare il pericolo derivante da questa situazione, è stato scelto un sistema di rivelatore di gas portatile con un collegamento di comunicazione bidirezionale tra i due strumenti. Il sistema permette di inviare, ad intervalli preprogrammati, dei messaggi di testo significativi preparati tra il personale che entra e quello in attesa o di salvataggio. Il messaggio deve ricevere una risposta entro un tempo prefissato, e in caso negativo, se la comunicazione è interrotta o se viene eseguita una qualsiasi delle procedure d’emergenza, entrambe le unità entreranno in allarme. Il personale in attesa ha l'assicurazione che sarà salvato entro un breve periodo di tempo e il personale di salvataggio sa ciò che dovrà affrontare.

Monitoraggio di gas negli spazi aperti
Qui esisteva la necessità di controllare un sito aperto, dove il lavoro di manutenzione doveva essere eseguito sull'impianto durante la chiusura, per proteggere il personale e l'impianto. Un sistema di rivelazione gas totalmente fisso non sarebbe stato vantaggioso in quando i lavori erano provvisori, per cui la soluzione prescelta fu un sistema trasportabile di monitoraggio dell’area, che utilizza gli stessi sensori gas dei rivelatori portatili gas per ragioni di compatibilità, flessibilità e mantenimento di livelli minimi di ricambi nell’intero impianto. Questo sistema può essere spostato nelle varie località dell'impianto e utilizzato per proteggere ogni area su cui viene fatto funzionare.

La rilevazione gas in ambito chimico industriale

Come si può facilmente immaginare, sono svariati i processi industriali che nel corso delle diverse lavorazioni chimiche richiedono l’impiego di rilevatori di gas.
Una delle applicazioni più comuni riguarda l’ingresso, per pulizia e manutenzione, all’interno dei serbatoi.
Ciò che in queste rischiose situazioni normalmente si richiede è che siano monitorati le concentrazioni di ossigeno, vapori da liquidi infiammabili (da controllare a causa del frequente utilizzo di solventi per la pulizia dei serbatoi stessi o residui di normale contenuto) e gas tossici in riferimento alla produzione dell’azienda in oggetto.
Ovvero, per esempio, se un’azienda produce cloro ci si dovrà dotare di un rilevatore di cloro e così via.
E’ inoltre da considerare che gli impianti chimici possono produrre prodotti finiti oppure prodotti che saranno successivamente utilizzati da altre aziende.
Vediamo ora quali sono i gas che possono essere presenti in queste situazioni di rischio:

Ammoniaca (NH3):
TLV/TWA : 18 mg/m3 = 25 ppm

presente per la normale produzione o per sottoprodotto di alter lavorazioni, è un componente molto diffuso negli impianti chimici. E’ incolore, di odore irritante e pungente. E’ infiammabile e tossica.
L’ammoniaca ha azione irritante sulle mucose della congiuntiva, delle narici e della faringe. Inoltre, ha anche effetto ustionante.

Anidride solforosa (SO2):
TLV/TWA : 5,2 mg/m3 = 2 ppm

Si tratta per la maggior parte dei casi di sottoprodotto di altre sostanze chimiche, è ricorrente e altamente tossica.
Può attaccare il bulbo olfattorio e provocare acuti dolori localizzati nei seni nasali. Si discioglie nel vino quale conservante (in particolare nei vini bianchi) e la sua ingestione, se avviene in quantità rilevanti può dare luogo a svariati disturbi, tra cui l’emicrania.

Cloro (Cl2):
TLV/TWA : 1,5 mg/m3 = 0,5 ppm

è utilizzato principalmente come componente di vari prodotti. Il cloro è anche ottenuto come prodotto oggetto dell’attività.
Il cloro irrita il sistema respiratorio, soprattutto quello di soggetti più sensibili come i bambini e gli anziani. Allo stato gassoso irrita le mucose e allo stato liquido provoca ustioni cutanee. L’odore di cloro è certamente avvertito a concentrazioni di 3,5 ppm.

Ossigeno (O2): l’ossigeno diventa pericoloso per eccesso in quei casi in cui si può creare una fuga dal processo di produzione o da contenitori di stoccaggio. D’altra parte, è più frequente che si riscontri la sua mancanza, soprattutto in occasione della pulizia di serbatoi o di vasche precedentemente utilizzate per lavorazione o stoccaggio di prodotti diversi.
Tanto l’eccesso quanto la mancanza di questo elemento generano malesseri anche gravi, che possono portare fino alla morte.

Idrogeno solforato (H2S):
TLV/TWA : 15 mg/m3 = 10 ppm

si tratta di un componente utilizzato dall’industria chimica per la produzione di solfuri e composti organici solforati. Inoltre, è impiegato come solvente.
L’idrogeno solforato è un gas incolore e come è noto, si contraddistingue per via del caratteristico odore di uova marce.
L’esposizione anche a bassi livelli produce già irritazione agli occhi ed alla gola, tosse, accelerazione del respiro e formazione di fluido nelle vie respiratorie. Ad alte concentrazioni questo gas arriva ad uccidere il nervo olfattivo rendendo impossibile la percezione del suo sgradevole odore e può causare incoscienza nell’arco di pochi minuti.

Gas infiammabili: in genere sono i solventi utilizzati per la pulizia dei componenti dell’impianto. I gas infiammabili, a concentrazioni rispetto al volume anche inferiori al LEL possono esplodere con minime fonti d’innesco quali per esempio una scintilla, con conseguenze spesso gravi per persone e cose.

Gas tossici: la loro presenza dipende dal tipo di produzione dell’impianto preso in esame. I gas tossici in genere, a seconda della loro natura, possono provocare i più svariati malesseri, arrivando a causare anche la morte se il soggetto vi rimane esposto anche per un tempo limitato e per concentrazioni di pochi ppm.

A questo punto occorre fare alcune precisazioni: un sistema di rilevazione gas non è un impianto di sicurezza gas se una volta installato è abbandonato a sé stesso.
Vi sono indicazioni legislative e normative secondo le quali occorre realizzare periodici interventi di manutenzione.
Innanzitutto, visto che i sensori di gas sono da considerarsi a tutti gli effetti strumenti di misura, come tali nel tempo perdono il loro grado di precisione e tramite tali controlli si riesce a recuperare la deriva di lettura.
In secondo luogo, con tali interventi si verifica se l’elemento sensibile in essi contenuto è ancora in grado di funzionare correttamente.
Infatti, tutti gli elementi sensibili ai gas sono soggetti a deperimento. La loro vita dipende in parte dal tempo di funzionamento ed in parte da come sono utilizzati e installati: le variabili sono l’ambiente, la temperatura, l’umidità, la quantità di gas rilevato nel tempo, ecc. Quindi non è possibile stabilire a priori la “data di scadenza” di un rilevatore, proprio perché è il loro stesso impiego a consumarli. I controlli periodici serviranno quindi a verificare il buono stato di funzionamento del sistema protezione gas e a porre rimedio a eventuali danni.
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Legenda

LEL - Lower Explosion level - in italiano LIE, Limite Inferiore di esplosività. Concentrazione ideale rispetto all’ossigeno del volume in considerazione, per l’esplosione.

TLV (Threshold Limit Value)
Valore limite di soglia. Concentrazione di una sostanza aerodispersa al di sotto della quale si ritiene che la maggior parte dei lavoratori possa rimanere esposta ripetutamente giorno per giorno senza effetti negativi per la salute. I TLV vengono indicati annualmente dalla ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) e sono raccomandati anche dall'AIDII (Associazione Italiana degli Igienisti Industriali per l'igiene industriale e per l'ambiente). I TLV si suddividono in TLV-TWA, TLV-STEL e TLV-C. Questi limiti non costituiscono una linea di demarcazione netta fra concentrazione non pericolosa e pericolosa, nè un indice relativo di tossicità, ma servono come orientamento per la prevenzione dei rischi per la salute negli ambienti di lavoro.
TLV-TWA (Time Weighted Average)
Per i composti aerodispersi la concentrazione media ponderata in una normale settimana lavorativa (8 ore per 5 giorni) per la quale si ritiene che la maggior parte dei lavoratori possa essere esposta ripetutamente senza che insorgano degli effetti negativi.
TLV-STEL (Short Term Exposure Limit)
Valore limite di soglia per breve tempo di esposizione. Per i composti aerodispersi rappresenta la concentrazione media ponderata su un periodo di 15 minuti che non deve essere mai superata nella giornata lavorativa. Integra il TLV-TWA.
TLV-C (Ceiling)
Per i composti aerodispersi rappresenta la concentrazione che non deve mai essere superata in qualsiasi momento della giornata.