Contenitori in acciaio inox per ambienti ATEX: progettazione, materiali e sicurezza nei processi industriali
- Redazione SOLIDS
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La gestione di contenitori destinati ad ambienti con rischio di esplosione richiede una progettazione che consideri contemporaneamente caratteristiche del prodotto, condizioni operative, classificazione della zona e requisiti di sicurezza dell’intero impianto.
Nei settori chimico, farmaceutico e industriale, i contenitori possono infatti essere utilizzati per lo stoccaggio, il trasporto interno e la lavorazione di sostanze infiammabili, solventi, intermedi chimici, polveri e altri materiali potenzialmente coinvolti nella formazione di atmosfere esplosive.
In queste applicazioni, la conformità ATEX non riguarda esclusivamente il recipiente. Anche materiali, collegamenti, accessori, sistemi di agitazione, dispositivi elettrici e modalità di messa a terra devono essere considerati all’interno della progettazione complessiva.
Classificazione della zona e progettazione del contenitore
La progettazione di un contenitore per un ambiente ATEX deve partire dalla classificazione della zona di installazione e di utilizzo.
Per atmosfere esplosive dovute a gas, vapori o nebbie, la classificazione comprende le Zone 0, 1 e 2; per atmosfere esplosive dovute a polveri combustibili, le Zone 20, 21 e 22. La scelta delle apparecchiature deve essere coerente con la zona e con le caratteristiche specifiche dell’atmosfera potenzialmente esplosiva.
Per i contenitori destinati a queste applicazioni, il riferimento normativo principale per le apparecchiature e i sistemi di protezione è la Direttiva 2014/34/UE, mentre per i recipienti che rientrano nel relativo campo di applicazione possono essere applicati anche i requisiti della Direttiva 2014/68/UE sulle attrezzature a pressione.
La progettazione deve quindi considerare non soltanto il volume del contenitore, ma anche pressione e temperatura di esercizio, caratteristiche del prodotto, modalità di riempimento e svuotamento e interfacce con gli altri componenti dell’impianto.
Accumulo elettrostatico e messa a terra
Uno degli aspetti fondamentali nella gestione del rischio di innesco è il controllo delle cariche elettrostatiche.
Durante il riempimento, lo svuotamento, il trasporto o la movimentazione di materiali possono generarsi cariche elettrostatiche. In presenza di un’atmosfera esplosiva, una scarica sufficientemente energetica può rappresentare una potenziale sorgente di ignizione.
La progettazione dei contenitori deve pertanto prevedere adeguate soluzioni di messa a terra ed equipotenzialità, verificando la continuità elettrica dei componenti interessati.
Il problema non riguarda necessariamente il solo corpo del recipiente. Collegamenti, tubazioni, accessori, agitatori e altri elementi integrati devono essere considerati come parte del sistema, evitando condizioni nelle quali possano formarsi differenze di potenziale indesiderate.
Per questo motivo, le verifiche di conducibilità e di messa a terra rappresentano elementi importanti della documentazione tecnica associata alla soluzione.
Acciaio inox e scelta dei materiali
La scelta del materiale del contenitore dipende dalle caratteristiche chimiche e fisiche del prodotto e dalle condizioni di processo.
Tra i materiali utilizzati rientrano acciai inox austenitici come 1.4404 (AISI 316L) e 1.4435, scelti in applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione e adeguati livelli di qualità superficiale.
In presenza di condizioni particolarmente aggressive possono essere prese in considerazione leghe speciali, come Hastelloy C22, quando le caratteristiche del processo lo richiedono.
La selezione del materiale non deve tuttavia essere considerata separatamente dalla progettazione del recipiente. Compatibilità chimica, temperatura, pressione, caratteristiche del prodotto, frequenza di pulizia e requisiti igienici concorrono alla definizione della soluzione finale.
Superfici e pulibilità
La qualità delle superfici interne assume particolare importanza nei contenitori utilizzati per prodotti sensibili, intermedi chimici o materiali che possono aderire alle pareti.
Una superficie correttamente progettata e trattata può ridurre l’accumulo di residui e facilitare le operazioni di pulizia. Questo aspetto assume rilevanza sia per la continuità del processo sia per la prevenzione della contaminazione tra lotti o prodotti differenti.
La progettazione deve quindi considerare geometria, finitura superficiale, presenza di saldature, raccordi e zone difficilmente accessibili alle operazioni di pulizia.
Nel caso di processi che coinvolgono polveri, inoltre, la riduzione degli accumuli assume anche un’importanza specifica dal punto di vista della gestione del rischio, poiché la presenza di materiale depositato deve essere valutata in relazione alle caratteristiche della polvere e alle condizioni operative dell’impianto.
Contenitori per polveri, liquidi e intermedi di processo
Le applicazioni dei contenitori ATEX possono essere molto differenti tra loro.
Tra le configurazioni possibili rientrano:
- contenitori per il trasporto interno di sostanze infiammabili;
- serbatoi di processo per solventi e intermedi chimici;
- recipienti dotati di agitatori;
- recipienti a pressione per fluidi infiammabili;
- contenitori destinati a polveri e materiali sfusi in aree classificate.
Questa varietà rende difficile definire una configurazione standard valida per tutte le applicazioni. La geometria, il volume, i materiali, gli accessori e i sistemi di connessione devono essere definiti sulla base delle condizioni operative.
Nel caso dei materiali sfusi, assumono inoltre rilevanza proprietà come granulometria, densità, scorrevolezza, coesività e tendenza alla formazione di depositi, perché possono influenzare il comportamento del prodotto durante il riempimento e lo svuotamento.
Agitazione e integrazione degli accessori
Quando il contenitore svolge anche una funzione di processo, la progettazione può richiedere l’integrazione di agitatori e altri dispositivi ausiliari.
L’integrazione deve essere effettuata considerando sia le esigenze del processo sia quelle della protezione dalle esplosioni. Componenti meccanici ed elettrici devono essere compatibili con l’ambiente nel quale vengono installati e con la classificazione della zona.
Lo stesso principio vale per valvole, sensori, collegamenti e altri dispositivi che interfacciano il contenitore con il resto dell’impianto.
In un sistema ATEX, quindi, l’accessorio non può essere valutato come elemento indipendente: la sua installazione deve essere coerente con la progettazione complessiva dell’apparecchiatura e dell’impianto.
Personalizzazione e documentazione tecnica
Le applicazioni industriali richiedono frequentemente contenitori progettati su specifica. Tra i parametri da considerare rientrano il volume, la viscosità o le caratteristiche fisiche del prodotto, le condizioni di pressione e temperatura, le modalità di riempimento e svuotamento, i sistemi di pulizia e le esigenze di integrazione con l’impianto.
La fase progettuale deve quindi comprendere un’analisi tecnica preliminare, seguita dalla definizione della geometria, dei materiali, delle finiture superficiali e degli accessori necessari.
Anche la documentazione di conformità e collaudo costituisce una parte essenziale della soluzione. In funzione dell’applicazione possono essere richiesti certificati dei materiali, verifiche della conducibilità e della messa a terra, dichiarazioni di conformità e documentazione relativa ai controlli eseguiti.
Questi documenti permettono di mantenere tracciabilità delle caratteristiche dell’apparecchiatura e di supportare la gestione tecnica e documentale dell’impianto.
La sicurezza ATEX come requisito di sistema
Un contenitore destinato a un ambiente potenzialmente esplosivo non dovrebbe essere considerato come un elemento isolato dal processo.
La sicurezza dipende dall’interazione tra recipiente, prodotto, condizioni operative, collegamenti, dispositivi ausiliari e ambiente di installazione. Per questo motivo, la progettazione deve partire dall’analisi delle condizioni reali di utilizzo e dalla classificazione dell’area.
Nel caso delle applicazioni con polveri combustibili, questo approccio assume particolare importanza. Il comportamento del materiale, la possibilità di formazione di nubi o depositi, le modalità di movimentazione e le sorgenti di innesco devono essere valutati all’interno dell’analisi complessiva del rischio.
Conclusioni
I contenitori destinati ad ambienti ATEX richiedono un approccio progettuale nel quale materiali, geometria, messa a terra, accessori e condizioni di processo siano considerati come elementi di un unico sistema.
L’acciaio inox e le leghe speciali permettono di rispondere a differenti requisiti di resistenza chimica e di processo, mentre la progettazione delle superfici e della geometria contribuisce alla pulibilità e alla gestione dei residui.
Per le applicazioni che coinvolgono polveri e materiali sfusi, questi aspetti si integrano con le problematiche proprie della movimentazione e del contenimento delle polveri combustibili.
La corretta progettazione di un contenitore ATEX parte quindi dalla definizione delle condizioni operative e della classificazione della zona e arriva alla scelta dei materiali, degli accessori e dei sistemi di controllo necessari per garantire la compatibilità dell’intera soluzione con il processo industriale.
Fonti:
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