Simulatore di esplosioni ATEX: test reali per la verifica strutturale e la conformità antincendio

Il simulatore di esplosioni sviluppato da ATECOS srl consente di riprodurre in mesoscala esplosioni con miscele ATEX reali e misurare la risposta strutturale dei bersagli. Supporta la valutazione del rischio esplosione, la verifica di compartimentazioni e impianti di protezione attiva, in coerenza con D.Lgs. 81/2008 e Regola Tecnica Verticale 2.

Simulatore di esplosioni ATEX brevettato: contesto e innovazione tecnologica

Nel panorama della sicurezza industriale e dei processi produttivi in generale, ATECOS Srl si distingue per possedere il brevetto internazionale depositato nel 2010 di un’attrezzatura unica al mondo: un simulatore di esplosione che permette di eseguire test di esplosione in mesoscala che riproducono gli effetti fisici di un’esplosione e contemporaneamente testare in condizioni controllate la risposta strutturale di qualsiasi bersaglio esposto all’azione distruttiva di un’esplosione.

Limiti dei metodi probabilistici nella valutazione del rischio esplosione

Con il brevetto ATECOS si superano i limiti dei metodi probabilistici tradizionali, adottati all’epoca del deposito, che utilizzavano indici statistici, non necessariamente rappresentativi del processo in esame.

Il simulatore di esplosione di ATECOS srl, invece, consente di studiare in condizioni controllate la risposta meccanica di ogni possibile bersaglio esposto alle azioni impulsive generate da un’esplosione e fornisce risultati specifici e rappresentativi della realtà a supporto della conformità a normative di sicurezza come il D.L.vo 81/08 e la Regola Tecnica Verticale 2 del Codice di Prevenzione Incendi.

Si ampliano così notevolmente le potenzialità di un approccio complessivo alla valutazione del rischio esplosione.

Caratteristiche tecniche del simulatore: sovrapressione, innesco e strumentazione

Le principali caratteristiche del simulatore sono:

• è predisposto per montare nelle effettive condizioni di installazione qualsiasi manufatto;
• riproduce le dinamiche di un'esplosione reale, consentendo di modulare, con diverse configurazioni di esplosione, la durata della fase positiva, il picco di sovrapressione nonché di riprodurre la sequenza in rapida successione di fase positiva e fase negativa (aspetto critico per prodotti dimensionati per la sola fase positiva);
• permette di testare tutte le tipologie ed energie di innesco, aspetto di grande rilevanza nella valutazione del rischio esplosione;
• permette infine di utilizzare le miscele infiammabili realmente impiegate nei processi produttivi, ciascuna delle quali produce dinamiche diverse, inclusa la transizione da deflagrazione a detonazione.

Integrazione con la modellazione strutturale e normativa antincendio

Per contestualizzare l’utilità dell’attrezzatura occorre ripercorrere l’attività che si svolge nell’ambito della valutazione del rischio esplosione.

Effettuata la classificazione delle zone e valutato il volume di miscela infiammabile, è possibile determinare con il metodo semplificato RPM le azioni prodotte dall’esplosione sui bersagli posti ad una certa distanza; con il software di calcolo strutturale IS FUOCO di CDM DOLMEN si definisce un modello completo che permette di studiare le sollecitazioni meccaniche ed il degrado dovuto alle azioni termiche.

I test riproducono quindi l’esplosione in maniera molto realistica e non sulla base di onde d’urto arbitrariamente modellate; i bersagli, montati nelle loro dimensioni reali, manifestano il loro comportamento effettivo.

Il brevetto copre configurazioni senza limiti di dimensioni e di sovrapressioni, potendo così adattarsi ad ogni esigenza specifica e garantendo che i test siano rappresentativi della realtà sotto tutti i punti di vista.

Specifiche dimensionali e prestazioni della camera di prova

L’attuale configurazione permette di far esplodere miscele infiammabili di svariati metri cubi (a seconda del tipo di sostanza) ed ha le seguenti caratteristiche:

• bersagli fino a 4 mq;
• sovrapressione massima dell’onda riflessa: 3 bar (ampiamente sufficiente per la stragrande maggioranza delle realtà produttive);
• volume della camera di prova: 10 metri cubi;
• datalogger a frequenze fino a 100 kHz (sovrabbondanti per le dinamiche di esplosioni di ATEX);
• sensori avanzati quali accelerometri, idonei per le frequenze proprie di ciascun bersaglio;
• sensori di pressione piezoelettrici al quarzo;
• videocamere ad alto frame rate;
• inneschi di vario tipo ed energia.

Applicazioni professionali: compartimentazioni, impianti e effetti domino

Grazie al know how acquisito ed in particolare al simulatore di esplosioni di ATECOS srl, il comportamento dei bersagli diventa prevedibile e riproducibile. Esaminando le funzioni che devono svolgere e le sollecitazioni cui possono essere esposti in caso di esplosione l’idoneità dei manufatti ad operare in tali condizioni estreme può quindi essere certificata.

Tutto ciò consente di immettere sul mercato prodotti innovativi e dare maggiore affidabilità ai piani di emergenza ed alle valutazioni del rischio esplosione dell’esistente.

In particolare, ad esempio, seguendo le indicazioni della Regola Tecnica Verticale 2 si possono valutare:

• elementi di compartimentazione: un elemento di compartimentazione che dovesse cedere a causa di un’esplosione, non potrebbe svolgere la sua funzione. Trattandosi di prodotto certificato e non modificabile, occorre quindi conoscere l’entità della sovrapressione che può sopportare e ridimensionare le emissioni del processo produttivo fino non causarne il cedimento;
• impianti di protezione attiva: gli impianti di protezione attiva devono garantire il loro intervento anche dopo l’esplosione; è quindi necessario valutare i danni cui sono esposti affinché possano sopportare l’esplosione senza perdere la loro funzionalità;
• misure di protezione: si deve considerare il rischio derivante dall'inefficienza delle misure di protezione adottate sulle sorgenti di accensione, circostanza che può causare l'innesco di esplosioni secondarie;
• effetti domino: è importante verificare che impianti di trasporto, contenitori di sostanze pericolose ed attrezzature nelle loro effettive condizioni di installazione siano sufficientemente sicuri da non diventare causa di effetti domino, proprio in fase di gestione dell’emergenza.

I risultati sono inoltre resi disponibili nel software AF475, efficace per la valutazione del rischio esplosione di qualsiasi processo produttivo, anche di piccola taglia.

Occorre infine sottolineare che, a dispetto della complessità dei fenomeni, il più delle volte sono sufficienti piccole modifiche dei prodotti o dei manufatti in fase di progetto per ottenere resistenze adeguate; si pensi, per analogia, alla limitata incidenza di costo dell’adeguamento antisismico sul costo complessivo di un edificio, specialmente se si tratta di interventi previsti in fase di progettazione.

Conclusioni: verso un approccio prestazionale alla sicurezza esplosioni

I risultati delle prove effettuate con il simulatore ATECOS srl offrono una solida base tecnica per analizzare l'efficacia di soluzioni in progetto nonché per valutare la sicurezza di processi e componenti già operativi. Concentrando l'analisi sulla resistenza alle esplosioni di singoli componenti e dispositivi di sicurezza critici, si migliora la previsione degli scenari incidentali e quindi l’affidabilità della gestione delle emergenze.

Questo obiettivo viene raggiunto attraverso una modellazione delle esplosioni, una modellazione strutturale dei bersagli ed infine confrontando le previsioni teoriche con i risultati sperimentali ottenuti nel simulatore di ATECOS srl.
Grazie alla sua unicità e capacità di fornire dati realistici e affidabili, il simulatore non solo permette di soddisfare i requisiti della RTV2, ma stabilisce anche nuovi standard di sicurezza a livello globale.

Questo risultato è frutto di un’evoluzione pluridecennale che ha portato a definire un brevetto internazionale che copre l'intero territorio italiano; eventuali altre realtà che operano in modo simile lo fanno in maniera abusiva. Si tratta quindi di un'opportunità unica ed innovativa per valutare la sicurezza degli impianti esistenti e progettare nuovi prodotti, più sicuri e con caratteristiche certificabili.

FAQ Tecniche per Progettisti Antincendio

1. Quando è utile ricorrere a prove sperimentali su esplosioni ATEX?

Quando la valutazione teorica presenta incertezze legate a miscele specifiche, configurazioni reali di installazione o interazioni tra componenti. Le prove sperimentali consentono di validare la risposta strutturale effettiva e ridurre margini di errore nella modellazione.

2. Quali parametri devono essere misurati durante un test di esplosione?

Pressione incidente e riflessa, durata della fase positiva, eventuale fase negativa, accelerazioni del bersaglio, deformazioni e comportamento dinamico. È fondamentale la sincronizzazione temporale dei dati.

3. La RTV2 richiede test sperimentali obbligatori?

La Regola Tecnica Verticale 2 non impone sempre prove fisiche, ma richiede dimostrazione della sicurezza prestazionale. In assenza di dati certificati, la sperimentazione può costituire elemento probatorio qualificante.

4. Qual è la differenza tra sovrapressione incidente e riflessa?

La sovrapressione incidente è l’onda primaria che si propaga nel mezzo; quella riflessa è amplificata dall’interazione con una superficie rigida. Quest’ultima è generalmente più gravosa per il dimensionamento.

5. Le prove possono sostituire la modellazione numerica?

No. Le prove integrano e validano la modellazione. L’approccio corretto prevede confronto tra previsioni teoriche e risultati sperimentali.