Esplosione di polvere

Ci sono cinque condizioni necessarie per un’esplosione di polvere:

• Una polvere combustibile
• La polvere è dispersa nell’aria ad una concentrazione sufficientemente alta
• C’è un ossidante (tipicamente l’ossigeno atmosferico)
• C’è una fonte di accensione
• L’area è confinata – un edificio può essere un recinto

Fonti di polvereModifica

Molti materiali comuni che sono noti per bruciare possono generare un’esplosione di polvere, come carbone e segatura. Inoltre, molti materiali organici altrimenti banali possono essere dispersi in una nuvola di polvere pericolosa, come grano, farina, amido, zucchero, latte in polvere, cacao, caffè e polline. I metalli in polvere (come alluminio, magnesio e titanio) possono formare sospensioni esplosive nell’aria, se finemente divisi.

La polvere esplosiva può derivare da attività come il trasporto di grano, e i silos di grano sono stati spesso demoliti violentemente. L’estrazione del carbone porta alla polvere di carbone, e anche i mulini di farina hanno grandi quantità di polvere di farina come risultato della macinazione. Una gigantesca esplosione di polvere di farina ha distrutto un mulino in Minnesota il 2 maggio 1878, uccidendo 18 lavoratori del Washburn A Mill e altri quattro negli edifici adiacenti. Un problema simile si verifica nelle segherie e in altri luoghi dedicati alla lavorazione del legno.

Dall’avvento della fabbricazione additiva (AM) su scala industriale basata sulla polvere di metallo negli anni 2010, c’è un crescente bisogno di maggiori informazioni ed esperienza nel prevenire esplosioni di polvere e incendi dalle tracce di polvere di metallo in eccesso che talvolta rimangono dopo la sinterizzazione laser o altri metodi di fusione. Per esempio, nelle operazioni di lavorazione a valle della costruzione AM, la polvere in eccesso liberata dalle porosità nelle strutture di supporto può essere esposta alle scintille dell’interfaccia di taglio. Sono in corso sforzi non solo per costruire questa base di conoscenze all’interno dell’industria, ma anche per condividerla con i dipartimenti locali dei vigili del fuoco, che fanno ispezioni periodiche sulla sicurezza antincendio delle aziende nei loro distretti e che possono aspettarsi di rispondere agli allarmi nei negozi o negli stabilimenti in cui l’AM fa ora parte del mix di produzione.

Anche se non è strettamente una polvere, le particelle di carta emesse durante la lavorazione – specialmente l’arrotolamento, lo svolgimento, la calandratura/taglio e il taglio dei fogli – sono note per rappresentare un rischio di esplosione. Le aree chiuse delle cartiere soggette a tali pericoli mantengono comunemente un’umidità dell’aria molto alta per ridurre la possibilità di esplosioni di polvere di carta trasportata dall’aria.

Negli effetti speciali pirotecnici, la polvere di licopodio e la panna vegetale sono due mezzi comuni per produrre effetti di fuoco sicuri e controllati.

Per sostenere una combustione rapida, la polvere deve essere costituita da particelle molto piccole con un alto rapporto superficie/volume, rendendo così l’area superficiale collettiva o combinata di tutte le particelle molto grande in confronto a una polvere di particelle più grandi. La polvere è definita come polveri con particelle di diametro inferiore a circa 500 micrometri, ma le polveri più fini presenteranno un pericolo molto maggiore delle particelle grossolane in virtù della maggiore superficie totale di tutte le particelle.

ConcentrazioneModifica

Al di sotto di un certo valore, il limite inferiore di esplosività (LEL), non c’è abbastanza polvere per sostenere la combustione al tasso richiesto per un’esplosione. Una concentrazione di combustibile pari o inferiore al 25% del LEL è considerata sicura. Allo stesso modo, se il rapporto combustibile/aria aumenta oltre il limite superiore di esplosività (UEL), non c’è abbastanza ossidante per permettere alla combustione di continuare al tasso necessario.

Determinare la concentrazione esplosiva minima o massima delle polveri nell’aria è difficile, e consultare fonti diverse può portare a risultati molto diversi. Gli intervalli tipici di esplosività nell’aria vanno da poche decine di grammi/m3 per il limite minimo, a pochi kg/m3 per il limite massimo. Per esempio, il LEL per la segatura è stato determinato tra 40 e 50 grammi/m3. Dipende da molti fattori tra cui il tipo di materiale usato.

OssidanteModifica

In genere, il normale ossigeno atmosferico può essere sufficiente per sostenere un’esplosione di polvere se sono presenti anche le altre condizioni necessarie. Gli ambienti ad alto ossigeno o ad ossigeno puro sono considerati particolarmente pericolosi, così come i forti gas ossidanti come il cloro e il fluoro. Inoltre, sospensioni particellari di composti con un alto potenziale ossidativo, come perossidi, clorati, nitrati, perclorati e bicromati, possono aumentare il rischio di un’esplosione se sono presenti anche materiali combustibili.

Fonti di accensioneModifica

Ci sono molte fonti di accensione, e una fiamma nuda non deve essere l’unica: oltre la metà delle esplosioni di polvere in Germania nel 2005 erano dovute a fonti diverse dalla fiamma. Le fonti comuni di accensione includono:

• scariche elettrostatiche (ad esempio un nastro trasportatore installato in modo improprio, che può agire come un generatore di Van de Graaff)
• attrito
• arco elettrico da macchinari o altre attrezzature
• superfici calde (es.Es. cuscinetti surriscaldati)
• fuoco
• autoaccensione

Tuttavia, è spesso difficile determinare l’esatta fonte di accensione quando si indaga dopo un’esplosione. Quando una fonte non può essere trovata, l’accensione sarà spesso attribuita all’elettricità statica. Le cariche statiche possono essere generate da fonti esterne, o possono essere generate internamente dall’attrito sulle superfici delle particelle stesse quando si scontrano o si muovono l’una accanto all’altra.

Si tratta di un’esplosione, ma non di un’esplosione.