Pericoli statici utilizzando contenitori di massa intermedi flessibili per la movimentazione della polvere

Laurence G. Britton
Dipartimento Centrale di Ricerca e Ingegneria tecnologia
Sezione Tecnologia di Ingegneria Chimica
Union Carbide Corporation

L’uso di FIBC sta aumentando rapidamente grazie principalmente al miglioramento dell’efficienza di movimentazione e del miglioramento della qualità del prodotto. Tuttavia, la selezione della FIBC corretta ha molti aspetti, di cui la sicurezza è fondamentale. Numerosi incidenti si sono verificati durante lo svuotamento di polveri infiammabili dalle FIBC, sia con che senza vapori infiammabili aggiuntivi presenti. A causa della modalità di funzionamento e della velocità di svuotamento, non solo c’è un’alta probabilità di generazione statica, ma anche un’alta probabilità che uno o più operatori si trovano nella zona di fuoco flash dovrebbe verificarsi l’accensione. A parte il fuoco lampo prodotto da una nuvola di polvere e/o vapori infiammabili spostati da un recipiente ricevente, una fiamma può in alcuni casi propagarsi nella FIBC, che potrebbe poi esplodere. Questo documento illustra il problema della selezione FIBC, una serie di case history e la letteratura disponibile. Poiché non sono noti incidenti di caricamento FIBC, la carta si concentrerà sullo svuotamento. In particolare va apprezzato che il pote ntial per l’errore di messa a terra dell’operatore e nemesi improvvisa può essere molto alto.

Introduzione

Le FIBC sono contenitori flessibili e rectiline costruiti in plastica intrecciata con rivestimento adatto. Il tipico FIBC è realizzato in polipropilene tessuto con rivestimento in poliolefin, e ha una capacità di 300-500 kg. Esistono vari disegni per il contenitore di base e disposizioni di messa a terra (se presente), e capacità più grandi sono disponibili anche. I FIBC vengono spesso scartati dopo il primo utilizzo, sia per motivi di qualità che per eventuale degradazione degli elementi di messa a terra. Esempi di questi ultimi includono l’erosione delle fodere conduttive alluminate per flusso di prodotto e flessione di beccuccio, e la rottura dei filamenti metallici durante i cicli di carico e di manipolazione. I FIBC sono completamente pieghevoli per una facile memorizzazione e una volta utilizzati possono essere ripiegati, da qui il nome “Flessibile contenitore di massa intermedio”.

Era noto negli anni ’70 che i contenitori di plastica per le polveri potevano essere pericolosi a causa della formazione di strati di carica simili a condensatori sulle pareti durante il riempimento. Il controcarico sulla parete esterna potrebbe apparire, ad esempio, tramite scariche statiche in un telaio di supporto metallico. Blythe e Reddish [1979] descrissero la formazione di scariche di pennello che propagano attraverso la parete spessa 5 mm di un bidone di polietilene riempito con granuli di polipropilene grossolani (1 mm di raggio). Le dimensioni del bidone erano di 1x1x2 metri, quindi aveva circa il doppio del volume di un tipico FIBC da 300-500 kg. Una grave scossa elettrica dell’ordine 1 Joule potrebbe essere sperimentata da un dipendente che raggiunge il bidone e accorcia il condensatore formato attraverso le pareti di plastica. Anche se non pertinenti in questo caso, questi scarichi e meno energetici (pennello) potrebbero anche rappresentare un pericolo di accensione. Questo caso non si traduce direttamente nei tipici FIBC, che hanno pareti più sottili e sono di solito più piccole. Tuttavia, 1000 kg FIBC sono disponibili con dimensioni simili o anche più grandi, come descritto da Dahn et al [1991] .

I vantaggi FIBC includono una gestione più efficiente con un vantaggio associato nel miglioramento della qualità del prodotto. Tipicamente 300-500 kg di prodotto possono essere trasferiti in circa 30 secondi o meno da un singolo FIBC. Questo ha evidenti battute d’arresto in termini di generazione statica, e meno evidenti battute d’arresto in termini di sostituzione del vapore infiammabile da un recipiente ricevente o di addestramento dell’aria nel suo spazio di vapore inerte. Un operatore si trova in genere accanto alla FIBC durante lo svuotamento, prima per slegare le corde e poi per scuotere la polvere residua. In caso di accensione, è probabile che l’operatore si trova in una zona di flash-fire. Inoltre, una deflagrazione della polvere delle multe residue potrebbe propagarsi nella FIBC, che potrebbe esplodere. La situazione potrebbe essere esacerbata se il vapore infiammabile entrasse nella FIBC durante lo scarico; la mancata slegatura dello sfiato superiore della FIBC potrebbe essere un fattore che contribuisce in questo caso.

Ci sono stati una serie di incendi che hanno coinvolto FIBC di vari disegni. Un ciclo ripetuto di eventi è stato che nel giro di poche settimane o mesi di passaggio dal trasferimento di sacchi a FIBC trasferimento un incendio si è verificato un incendio si è verificato, spesso con lesioni da ustioni a uno o più operatori. È essenziale riconoscere le differenze tra FIBC e trasferimenti di volume più piccoli da borse o tamburi di fibra. Per cominciare, potrebbe essere preso in considerazione il seguente elenco di controllo:

• Sono state determinate le proprietà di accensione della polvere (come l’energia di accensione)
• La degradazione del prodotto durante la movimentazione e lo stoccaggio potrebbe influire sulle sue proprietà di accensione?
• Il cliente gestirà o svuoterà la FIBC in un’atmosfera infiammabile?
• Se il design sicuro richiede una FIBC in plastica a parete sottile 100%, questo fornirà una barriera di umidità adeguata per il prodotto?
• C’è la possibilità di patch bagnate su FIBC in plastica 100% che fungono da fonti di scintilla?
• Se il design sicuro richiede un FIBC conduttivo o antistatico più costoso invece di 100% plastica, questo sarà ancora conveniente rispetto a borse o tamburi di fibra?
• Una FIBC conduttiva o antistatica contamina il prodotto con carbonio o metallo?
• Il prodotto potrebbe causare degradazione degli elementi conduttivi (acido residuo, ecc)?
• Una FIBC conduttiva o antistatica può essere fornita con un rivestimento in poliole o un rivestimento compatibile al 100% adatto ed essere ancora sicura?
• Il progetto FIBC e le limitazioni all’uso sono state sviluppate a partire da test appropriati?
• Esiste un adeguato controllo di qualità per garantire che la FIBC possa essere correttamente messa a terra?
• Il punto di messa a terra è ben marcato e robusto?
• La FIBC conduttiva o antistatica ha immiture conduttive per mitigare l’errore di messa a terra dell’operatore?
• Quali sono i problemi di riciclaggio FIBC associati agli elementi metallici rispetto ad altri tipi?

In linea con gli obiettivi CMA “Responsible Care”, i fornitori di prodotti nei FIBC dovrebbero cercare di fornire orientamenti sulle pratiche di movimentazione, ove opportuno. Ad esempio, se un cliente sta versando da una FIBC di plastica al 100% in un solvente infiammabile e non vengono utilizzate pratiche di inerzia adeguate, c’è un’alta probabilità di un incidente più un contenzioso nel prossimo futuro. I clienti devono essere informati dell’assoluta necessità di garantire un corretto utilizzo della messa a terra laddove potrebbero essere presenti atmosfere infiammabili. Se non è possibile stabilire pratiche di sicurezza minime, i fornitori dovrebbero prendere in considerazione il rifiuto di fornire nei FIBC.

Termini utilizzati

(1) 100% Plastica FIBC. Contenitori di plastica pieghevoli e rectilineari che in genere contengono 300-1000 kg di polvere e sono disponibili in una varietà di stili. Il design tipico comprende una tessitura di polipropilene bidirezionale più una faccia di pellicola di polipropilene o polietilene di spessore specificato su uno o entrambi i lati. I contenitori sono dotati di immiche in plastica rinforzata per il sollevamento. Sebbene possano essere purificati dall’azoto prima del riempimento, non possono essere radicati e in comune con altri FIBC, il flusso di polvere durante lo svuotamento può intrappolare l’aria ambiente nelle apparecchiature inerate.

(2) FIBC antistatico. L’infrastruttura di solito contiene fili conduttivi o superfici alluminate collegate elettricamente a una o più connessioni di messa a terra. I fili conduttivi possono essere eseguiti nella direzione dell’ordito o della trama, o entrambi. I FIBC antistatici sono stati prodotti anche con rivestimenti antistatici topici o con sistemi non mazionati di fili conduttivi isolati, che limitano l’accumulo di carica per scarica corona e hanno una capacità intrinsecamente bassa.

(3) Completamente conduttivo. FIBC che contengono carichi sufficientemente elevati di materiale conduttivo (tipicamente nero carbonio) per rendere la plastica ovunque conduttiva (i tipici riempitivi sono discussi da Whitaker 1989). Per evitare la contaminazione del prodotto, potrebbero essere incorporati sottili rivestimenti non conduttivi come la forma di poliolefin al 100% se i test rivelano che ciò è sicuro.

(4) Flammable. In questo documento il termine “in grado di deflagrante come una sospensione in aria, se un gas, vapore o polvere”.

Tipi di scarico statico

Per un’illustrazione dei livelli di energia effettivi dei seguenti tipi di scarico, vedere la figura 1.

1 Scarico Corona

Gli scariche di Corona si formano nel campo divergente tra una superficie carica e un conduttore con un raggio di curvatura inferiore a circa 3 mm. Essi consistono in una rapida successione di impulsi deboli e hanno un’energia efficace molto bassa. Nelle operazioni FIBC, la corona rappresenta un mezzo sicuro per dissipare la carica. Solo i materiali molto sensibili dovrebbero essere a rischio di accensione.

2 Scarico pennello

Le scariche dei pennelli si formano nel campo divergente tra una superficie carica e un conduttore con un raggio di curvatura superiore a circa 3 mm. Possono essere formati sfregando (tribochargendo) una superficie di plastica o introducendo materiale caricato in un contenitore di plastica. È stato dimostrato che le scariche di spazzola trasportano energie efficaci fino a circa 4mJ nella misura in cui possono accendere miscele gas-aria con MIE fino a questo livello [Glor 1981] . Trascurando gli esplosivi primari e altri materiali sensibili che non sarebbero stati trasportati nei FIBC, l’accensione della polvere da una scarica di pennello nell’aria non è mai stata segnalata. Si ritiene che l’accensione della polvere possa essere possibile in presenza di concentrazioni di gas infiammabili ad una frazione del gas LFL (nominalmente al 1O-20% LFL). Pertanto, le miscele ibride in cui la concentrazione di gas è inferiore al suo LFL possono essere a rischio. Questo include polveri che possono desorbino o lentamente decomporre in deposito.

Nota: Un certo numero di autori ha sollevato la possibilità di accensione di polveri “sensibili” da questi scarichi, anche se gli esperimenti per dimostrare questo sono stati uniformemente negativi [Britton 1988] . Recentemente Schwenzfeuer e Glor hanno acceso la polvere di [1993] zolfo rimuovendo la carica da una scarica di pennello attraverso una fessura di scintilla contenuta in un tubo di accensione Hartmann. Tuttavia, anche se questa scintilla secondaria ha dissipato meno energia rispetto al totale disponibile dalla scarica originale del pennello, le sue caratteristiche (come la densità energetica) sono state radicalmente modificate. Il processo di accensione assomigliava a un caso pratico riportato da Britton e Kirby , in cui un probabile scenario comportava la [1989] raccolta di carica da un certo tipo di scarica del pennello e la successiva scintilla da un supporto via cavo mal messo a terra. Pertanto, non vi è ancora alcuna indicazione che qualsiasi polvere che verrebbe maneggiata nei FIBC debba essere direttamente a rischio di scarichi di pennellate, a condizione che non sia presente gas o vapore infiammabile.

(3) Bulking Brush Discharge (noto anche come Conical Pile, Maurer o Cono Discharge)

Questo è il grande tipo di scarico visto durante il riempimento del silo e risultati quando il disperso, polvere carica “bulks” nel contenitore e la sua carica è concentrata. I flash superficiali poco frequenti fino a diversi metri di lunghezza sono osservati in grandi contenitori riempiti con granuli o pellet con una resistenza alla rinfusa superiore a 1010 Ohm-m. [Glor 1987]. Si ritiene che le spazzole di massa abbiano un’energia effettiva fino a circa 10 mJ (a seconda del metodo di prova utilizzato per stabilire il MIE per la polvere in questione) e si ritiene che siano responsabili di esplosioni di polvere fine in silos a terra. Questa scoperta si basa su analisi delle esplosioni di silos in cui oggetti non sminacciosi e altre fonti di accensione potrebbero essere eliminati con sicurezza. Una regola empirica potrebbe essere che le polveri con MIE inferiori al licopopo (lycopodium clavatum spore) dovrebbero essere considerate a rischio di questi scarichi. Questo approccio evita alcuni dei problemi associati alla varietà dei metodi di test MIE attualmente in uso. Britton [1992] ha esaminato ha pubblicato i valori MIE per il lycopodium che variano da 2 mJ fino a circa 50 mJ a seconda delle apparecchiature di prova utilizzate e della probabilità di accensione coinvolti. Tenuto conto di tali differenze per una polvere con caratteristiche quasi costanti, il riferimento a una massima “energia effettiva” degli scarichi delle spazzole di massa può essere fuorviante.

Gli scarichi di spazzole di massa non sono stati segnalati in piccoli contenitori delle dimensioni di 300-500 kg FIBC, e un volume di massa superiore a 1 m3 (35 ft3) è stato teorizzato per essere necessario [Rogers 1991, Bruderer 1992]. Dahn et al [1991] ritiene che tale scarico potrebbe essersi verificato durante il riempimento FIBC ad alti tassi di carica. Tuttavia, questo è stato dedotto piuttosto che osservato, e le FIBC studiate da Dahn et al. erano insolitamente grandi, ha riferito di essere 2,6 metri di altezza per 1,6 metri quadrati (2000 libbre di capacità). Un’ulteriore considerazione è che il fenomeno è osservato solo con polvere relativamente grossolana sopra 100 micron [Glor 1987] , e tali particelle sarebbero normalmente troppo grandi per avere un MIE inferiore a 10 mJ. Per l’accensione si dovrebbe sostenere tassi di ricarica insolitamente elevati durante il riempimento FIBC e la polvere per contenere per lo più particelle grossolane più una frazione fine facilmente infiammabile. Le FIBC significativamente più grandi di 1 m3 potrebbero rappresentare un rischio di accensione per le polveri sensibili attraverso questo fenomeno, anche se non sono disponibili case history.

4 Scarico pennello propagante

Si tratta di una scarica molto energetica (energia effettiva dell’ordine 1000 mJ) prodotta quando uno strato doppio elettrico (condensatore) viene prodotto su una superficie isolante. È stato teorizzato che potrebbe essere prodotto durante il riempimento FIBC, se la carica sulla parete interna della borsa attira un segno opposto di carica sulla parete esterna (ad esempio tramite scarico della corona a un conduttore vicino). La carica continua ad accumularsi su entrambi i lati della parete fino a quando la parete isolante si rompe sotto il campo elettrico risultante. Questo provoca una massiccia scarica laterale al punto di foratura. In alternativa, la scarica può essere avviata da sollecitazione meccanica alla parete o dall’approccio di un elettrodo di scarico. È stato teorizzato che lo scarico potrebbe avvenire anche sul beccuccio FIBC durante lo svuotamento. L’autore ha trovato poche prove per la produzione di tali scarichi nelle FIBC, fatta eccezione per quanto riportato da Blythe e Reddish [1979] e dedotto da Maurer [1992] da un esame di fori e modelli di polvere sui FIBC usati.

Il fenomeno è influenzato dalla velocità di ricarica, dalla durata della ricarica, dalla forza dielettrica della parete e dallo spessore della parete. Esperimenti di Glor hanno dimostrato che se uno strato di plastica ha una tensione di rottura inferiore a [1989b] 4 kV, i pennelli di propagazione non possono essere prodotti.

5 Scarico Scintilla

Scintille accenderà polveri a seconda dell’energia immagazzinata e il MIE della polvere. Le miscele ibride sono particolarmente a rischio a seguito di piccole scintille. Le fonti di scintille sono operatori e attrezzature non radicate, FIBC non radicate e FIBC a terra che hanno una discontinuità nei loro elementi di messa a terra. Le scintille possono essere possibili da fonti elettriche elettriche elettriche come carrelli elevatori e montanti. Possono verificarsi direttamente dalla superficie della polvere conduttiva carica in una FIBC di plastica. Ciò può essere dovuto a una resistenza alla massa in polvere intrinseca inferiore a 1 x 106 O.m [Rogers, 1991] o potrebbe eventualmente avvenire da prodotto umido. Infine, le macchie umide sulla superficie di una FIBC di plastica potrebbero dare origine a scintille tramite la carica di induzione (vedi Incidente “B” più avanti).

SUMMARIES DI SOME INCIDENTS RECENTI

(Attenzione: In nessun caso è disponibile un account completamente definitivo e quindi gli incidenti sono discussi in termini di “scenari” piuttosto che “cause”. Tutti i seguenti incidenti della FIBC si sono verificati negli Stati Uniti tra il 1988 e il 1991).

(Incidente A.1: 1988)
Un FIBC antistatico è stato utilizzato per trasferire una resina di vinile in un serbatoio di miscelazione da 6000 galloni contenente una miscela xilene-MEK. Il FIBC è stato tessuto in polipropilene con un rivestimento interno in polipropilene da 1 mil. Era dotato di sottili fili conduttivi che correvano longitudinalmente attraverso il beccuccio e collegato a un filo di alluminio nudo bloccato e a una clip di alligatore. La FIBC è stata issata sopra il serbatoio utilizzando un carrello elevatore e la resina è stata scaricata attraverso un porto circolare su un coperchio del serbatoio incernierato.

Il serbatoio è stato inerte a 15 SCF/min con gas di combustione (principalmente C02) introdotto attraverso un misuratore di flusso. Non c’era sfiato indipendente di vapore spostato e il coperchio del serbatoio non era a tenuta di gas.

L’operatore ha riferito che il filo di terra mancava dalla FIBC, ma ha proceduto a scaricare comunque la FIBC. La porzione incernierata del coperchio del serbatoio era aperta permettendo al vapore solvente di fuoriuscire liberamente nell’area operativa.

I resoconti a questo punto differivano sul fatto che l’incendio si verificasse immediatamente o dopo che la FIBC fosse di circa tre quarti vuota. In ogni caso, l’operatore era in piedi a pochi metri dal serbatoio e si allontanò quando osservò un lampo. Il lato della testa era cantato, la parte posteriore del collo era bruciata e ricevette ustioni di secondo grado sul braccio destro. Il flash era al di fuori del serbatoio e il contenuto del serbatoio non ha preso fuoco. L’operatore è stato disciplinato per il mancato rispetto delle procedure di sicurezza. Dopo il secondo incendio (A.2) si licenzia volontariamente a causa dell’apprensione del lavoro.

La fonte di accensione è stata considerata una scintilla dalla FIBC non messa a terra durante lo svuotamento. Dal momento che era noto che la resina di vinile aveva un MIE molto alto in aria, si potrebbe supporre che il vapore infiammabile sia stato un importante contributo al processo di accensione. Anche se l’operatore non era a terra, non era considerato una probabile fonte di scintilla a causa della sua posizione. Dal momento che l’operazione comportava la realizzazione di lacca per rivestimenti di lattina, scarpe antistatiche sarebbero probabilmente state inefficaci a causa della possibilità di un film di lacca sul pavimento intorno al serbatoio.

Le FIBC erano state utilizzate in questa sede dal gennaio 1988. Tra questo incidente e il successivo (ottobre) sono stati prodotti circa 70-80 lotti senza problemi utilizzando sei FIBC per lotto.

(Incidente A.2: 1988)
Questo incidente era simile al precedente, tranne per il fatto che il FIBC è stato progettato con un rivestimento interno in alluminio conduttivo legato al polipropilene nel beccuccio. Questo è stato collegato a una scheda di messa a terra esterna a cui una clip di messa a terra doveva essere collegata dall’operatore.

La FIBC è stata sospesa sopra il serbatoio come prima, e dopo aver applicato la clip di messa a terra il beccuccio di scarico è stato spinto attraverso la porta nel manway del serbatoio in modo che si estendesse 10-12 pollici all’interno del serbatoio. Il cavo di disegno è stato poi tagliato per aprire il beccuccio e rilasciare resina vinile nel serbatoio. La FIBC non è stata aperta nella parte superiore per sfogare il contenuto e impedire il disegno del vapore nella FIBC. In questa occasione, il flusso è stato ritardato e l’operatore ha “gonfiato” la FIBC per liberare il flusso. Entro 10 secondi dal flusso si è verificato un fuoco flash. La mancata ventilazione della FIBC non è stata ritenuta un fattore che contribuisce in quanto non vi è stato alcun incendio o esplosione al suo interno.

L’operatore era in piedi vicino alla FIBC, ma non lo toccava. Ha ricevuto ustioni di secondo e terzo grado allo stomaco e al viso ed è entrato in un’unità ustionati. Anche se le teste di irrigazione a 165 F sopra il serbatoio non erano azionate, pallet di sacchetti di resina in vinile avevano i loro strati di carta esterni cantati ad una distanza di 20-30 piedi dal serbatoio. Anche se il coperchio incernierato era chiuso, non c’era ancora alcuna disposizione per lo sfiato del gas di spurgo o dell’aria allenata nel serbatoio dal flo w in polvere. Un significativo spostamento di vapore infiammabile ha quindi avuto luogo nell’area operativa.

È stato riferito che il collegamento di messa a terra era stato effettuato correttamente, anche se questo non poteva essere completamente accertato. La clip di messa a terra non era disponibile per l’esame, ma potrebbe essere stata disabilitata dall’accumulo di lacca. Un errore di produzione della FIBC che causava la perdita di continuità non poteva essere escluso poiché la FIBC coinvolta è stata distrutta nell’incendio.

(Incidente B: 1989)
Un fornitore ha fornito una formulazione di disbicidi organici composta da 6-8 micron particelle di 1000 libbre, 100% di plastica FIBC. La FIBC è stata sollevata dal paranco e postata su una stazione di scarico per scorrere per gravità attraverso uno scivolo d’acciaio lungo 15 piedi e di1 pollici di diametro in un contenitore di pesatura con un collettore di polvere attaccata.

Generalmente la FIBC doveva essere battuta con una canna per allentare il materiale in modo che fluisse fuori dalla FIBC. Nella fase successiva il principio attivo è stato caricato a un recipiente di miscela liquida. Non c’erano liquidi infiammabili coinvolti.

Un dipendente ha iniziato a scaricare un FIBC e come si voltò sentito un lieve ruggito e alla svolta ha visto lo svuotamento FIBC estremamente veloce. Come si svuotava completamente vide una nuvola di funghi di fumo intorno alla FIBC e poi un muro di fuoco che viaggiava molto veloce verso di lui. Un secondo impiegato a circa 20 piedi di distanza sentì un rombo e all’indolendo vide una palla di fuoco che avvolgeva l’area della stazione di scarico. È stato buttato a terra dall’onda di pressione. Un terzo dipendente a circa 40 piedi di distanza sentì un forte botto e vide un muro di fiamme alto 1O-15 piedi che rotolava verso di lui. Altri due dipendenti al piano sottostante hanno osservato gli eventi.

I primi due dipendenti sono rimasti gravemente feriti, uno con ustioni di secondo grado oltre il 22% del suo corpo e l’altro che è stato rilasciato alcune ore dopo per l’assistenza ambulatoriale. Un altro dipendente è stato brevemente ricoverato come misura precauzionale per la possibile inalazione di fumo e polvere. Le perdite sono state sostenute anche a causa di danni da incendio flash alle attrezzature e alle utenze, oltre a danni strutturali alle pareti dell’edificio e condotte di ventilazione a causa della pressione eccessiva.

Uno scenario possibile era che la FIBC potrebbe essere stata bagnata a causa della pioggia che entrava nel camion del fornitore. Questo potrebbe aver creato una patch conduttiva sul FIBC in grado di produrre scintille. Per ulteriori informazioni sugli scenari di eventi imprevisti, vedere L’evento imprevisto “C” in cui è stato coinvolto lo stesso materiale.

(Incidente C: 1989)
La stessa polvere di diserbante che si trovava nel caso B veniva scaricata da una FIBC di plastica al 100% attraverso una discarica direttamente in un contenitore di pesatura. Non c’erano liquidi infiammabili coinvolti. Si è verificata una deflagrazione dopo che il FIBC ha svuotato a una portata insolitamente elevata. Altri fattori assomigliavano all’incidente B.

A causa della presenza di pannelli di rottura sul collettore di polvere e forse altri fattori non ci sono stati danni da sovrapressione come nell’incidente B.

Uno scenario iniziale ha coinvolto alcuni componenti baghouse ungrounded. C’era anche il sospetto che i lotti di diserbante in questo e incidente “B” erano insolitamente freschi (giorni piuttosto che mesi tra sintesi e consumo) e che questo potrebbe spiegare unusual comportamento. Ad esempio, le velocità di flusso elevate osservate e un MIE insolitamente basso potrebbero creare le giuste condizioni per l’accensione statica. Poiché l’erbicida era soggetto a decomposizione, è stata sollevata la possibilità di evoluzione del gas e di accensione della miscela ibrida.

(Incidente D: 1990)
Un recipiente di miscelazione di toluene da 3000 galloni è stato inerato con azoto ed è stato avviato il flusso di toluene misurato. Poco dopo la mezzanotte un operatore ha iniziato a scaricare il primo di diversi 1500 lb FIBC di resina nel manway aperto (prima della troduzione di FIBC che avevano usato 50 lb bags). La FIBC è stata appesa a un telaio su una tampone sopra il manway ed è stata progettata con appositi cinghie di messa a terra. Il fondo aveva uno scivolo da 14 pollici esteso nel manway da 20 pollici che è stato aperto con una cravatta di rilascio rapido che ha permesso lo svuotamento della FIBC in 20-30 secondi.

Una dichiarazione di uno dei dipendenti feriti dice di aver visto scintille statiche all’estremità inferiore della FIBC mentre si scarichi durante lo scarico e poi si trovò in fiamme.

Due caricatori hanno subito ustioni di secondo e terzo grado del viso e del corpo. I danni al sito includevano l’inchino di pareti in muratura e una sezione del tetto direttamente sopra la nave e un incendio del tetto è stato bruciato per 45 minuti. Piccoli danni da incendio sono stati sostenuti dal cablaggio e trasferimento delle tubazioni, e molte finestre nella stanza sono state rotte.

Le indagini non sono riuscite a verificare le condizioni del collegamento a terra sulla FIBC a causa di danni da incendio, anche se i dipendenti hanno dichiarato che il collegamento era stato effettuato correttamente.

L’apparente fonte di accensione era lo scarico statico tra la FIBC e la manway a causa di un collegamento a terra improprio o di un sistema di messa a terra difettoso.

L’uso della FIBC è stato sospeso in attesa di valutazione e di indagine OSHA. L’azienda coinvolta ha sviluppato le seguenti raccomandazioni per prevenire il ripetersi:

1. Richiedere un sistema di monitoraggio continuo e allarmato fisso per assicurare un’atmosfera priva di ossigeno nella nave.
2. Gli ugelli di ingresso per la ricarica del solvente nei vasi devono essere orientati nel quadrante opposto dal manway aperto per evitare lo sfiato dei vapori dalla mancia
3. Assicurare la continuità della connessione a terra tra la FIBC e la nave con un sistema di collegamento a terra che indica.
4. Rivedere le procedure operative batch per richiedere il completamento delle aggiunte di solventi e la riconferma del cuscinetto di gas inerte prima di avviare altre aggiunte.
5. Assicurarsi che le procedure elenchino eventuali problemi di sicurezza coinvolti in ogni fase operativa.
6. Fornire un sistema di ventilazione di dimensioni adeguate per i vapori spostati da aggiunte di carica di solidi.
7. Utilizzare un sistema chiuso quando si alimentano uniformemente i solidi nel recipiente.

(Incidente E: 1991)
Un’azienda era in procinto di rielaborare sessanta 960 libbre, 100% FIBC in plastica riempiti con prodotto che era caduto fuori dalle specifiche di viscosità in inventario. Per rielaborare il materiale è stato prima trasferito dai FIBC in tamburi in fibra da 41 galloni. Per svuotare una FIBC è stato issato su una pista e spostato su una fila di sette tamburi di fibra sul pavimento di cemento della sala di carico. Mentre un operatore ha lavorato il paranco un secondo tenuto due tubi sottovuoto vicino alla parte superiore di ogni tamburo di fibra per ridurre al minimo la perdita di polvere nella stanza. Un terzo operatore ha regolato il flusso dalla FIBC. Quaranta FIBC sono stati svuotati e riconfezionati con successo in fusti di fibra.

Al momento dell’incidente il 7o tamburo di fibra veniva riempito e la FIBC veniva “sbuffata” per scuotere la polvere residua. Dopo aver percepito le vibrazioni e il calore, i tre operatori hanno osservato il materiale in fiamme nel tamburo di fibra. La fiamma si propagava nella FIBC attraverso il beccuccio e tutti e tre gli operatori hanno ricevuto ustioni di primo grado sulle mani e sul viso, oltre a minare i capelli. Non c’erano vapori infiammabili coinvolti.

A causa di diverse potenziali fonti di accensione nell’area non è stato possibile identificare con certezza la fonte di accensione. Era chiaro che “sbuffando” la FIBC quando quasi vuota creava una nuvola di particelle di polvere fine e si notava che l’umidità era bassa al momento dell’incidente. Gli operatori e i tamburi in fibra non sono stati a terra e potrebbe essersi verificata una scintilla tra l’operatore che tiene i tubi sottovuoto e il cicalino superiore non messo a terra del tamburo in fibra. I tubi sottovuoto erano non conduttivi e gli operatori hanno riferito shock precedenti da questi tubi. Infine, i comandi del sollevamento non erano di design intrinsecamente sicuro per un ambiente di polvere infiammabile.

(Incidente F: 1991)
Tre persone sono rimaste ferite in un’esplosione di polvere durante lo scarico di un additivo da una FIBC da 2000 libbre. Un resoconto preliminare indicava che tutti e tre erano in gravi condizioni e stavano sudovendo l’innesto cutaneo. Non c’erano vapori infiammabili coinvolti.

Si ritiene ma non confermato che la FIBC era di tipo antistatico, contenente un certo tipo di elemento di messa a terra. Uno scenario iniziale in esame prevedeva l’assenza di una corretta messa a terra al momento dell’incidente. Non sono disponibili ulteriori informazioni.

LETTERATURA SUMMARIES

I seguenti riepiloghi della letteratura sono riportati in ordine cronologico.

Petino e Grelecki [1986] :

Sono stati effettuati test di svuotamento con prill in polietilene di diversi progetti della FIBC, con l’obiettivo di selezionare il progetto dando il più basso potenziale di beccuccio apparente come dedotto da una lettura di campo elettrico (3M “703” misuratore statico). I rivestimenti a terra e alluminati si sono dimostrati i migliori, ma l’uso della FIBC oltre un’operazione di erogazione non è stato raccomandato a causa dell’usura del rivestimento. Il rivestimento alluminato era più efficace quando applicato sul fondo e beccuccio.

Britton [Union Carbide Unpublished 1989] :

Una serie di test di svuotamento FIBC è stata eseguita in condizioni molto asciutte (circa il 10% di umidità relativa) all’interno di una grande camera oscura. Sono stati utilizzati due gradi di resina vinile e tre disegni FIBC (100% plastica più due tipi antistatici). La fotografia intensificata dell’immagine e le misurazioni elettrostatiche e del tempo di peso sono state effettuate man mano che venivano svuotati i FIBC. Si è scoperto che con resine in vinile granulari molto poca carica è stata generata a causa apparentemente delle loro eccellenti proprietà di flusso, permettendo “rat-holing” del prodotto attraverso il beccuccio. Questo ha permesso molto poco triboelectrification.

I campi elettrici più alti durante la colata da FIBC in plastica al 100% (100 kV/m) erano meno che semplicemente issando il FIBC dal pavimento (200 kV/m). La ricarica massima è avvenuta durante le basse portate di flusso, ad esempio quando si scuote un FIBC quasi vuoto. L’inversione della polarità si è verificata a causa del cambiamento della superficie contattata durante il flusso, quando la FIBC si è distesa.

L’unica scarica osservata (tipo di scintilla) si è verificata quando le connessioni a terra non sono state deliberatamente effettuate su FIBC antistatici. Un potenziale di circa 10 kV è stato raggiunto sugli elementi conduttivi in pochi secondi quando la messa a terra non era presente su alcuni dei FIBC esaminati, una mancanza di continuità è stata trovata dagli elementi conduttivi al punto di messa a terra fornito sulla FIBC.

È stato raccomandato che i FIBC in plastica 100% siano utilizzati per le polveri nell’aria poiché le disposizioni di messa a terra non sono necessarie e potrebbero fallire, producendo rischi di scintilla. In presenza di gas infiammabili, vapori e miscele ibride, i FIBC in plastica al 100% potrebbero essere pericolosi a causa delle scariche delle spazzole. In questo caso è stata preferita una FIBC completamente conduttiva a condizione che vi fosse la garanzia di una corretta messa a terra. Idealmente, è stato raccomandato un sistema di addizione di polvere chiusa e inertata sia per mantenere l’inerzia della nave ricevente sia per impedire che il vapore infiammabile entri nell’area di lavoro. Non è stata formulata alcuna raccomandazione in merito a una tensione massima di rottura per il materiale della parete (vedere Glor 1989b), poiché in questo momento non vi erano prove che le scariche propaganti del pennello potessero essere prodotte durante le operazioni pratiche FIBC.

Glor [1989a] :

Le scariche di pennello possono normalmente essere evitate mantenendo la resistenza superficiale della plastica al di sotto di 1011 Ohm. Nella gamma 109-1011 Gli scarichi della spazzola Ohm possono essere evitati in tutte le condizioni di umidità senza la necessità di messa a terra. Tuttavia questo vale solo per i sacchetti di plastica fino alle dimensioni dei contenitori per tamburi standard da 55 galloni. Nel caso dei FIBC, la maggiore velocità di ricarica richiede una minore resistenza alla superficie di < 108 Ohm, e questo è inferiore al criterio di 109 Ohm in cui deve essere utilizzata la messa a terra. Per evitare scarichi di pennello dai FIBC devono avere una resistenza al suolo inferiore a 108 Ohm ed essere messi a terra.

Figura 1: Criterio di Glor per la propagazione dei pennelli (schematico)

Spessore pellicola (micron)

In passato era stato raccomandato di addebitare non più di 50 kg di polvere contemporaneamente a un recipiente contenente liquido infiammabile. Questo per evitare scarichi da un mucchio galleggiante carico di polvere. Il criterio è ragionevole per le aggiunte di sacchetti, che sono normalmente 25 kg per borsa. Tuttavia, è impossibile caricare solo 50 kg o meno da una FIBC, quindi si raccomanda che il recipiente sia inerte. Questo deve tenere conto dell’aria allenata con la polvere. Poiché la FIBC si troverà in una zona 1 dell’impianto (circa classe 1, div 1), il criterio di resistenza di 108 Ohm indicato sopra vale ancora per una nave ricevente inertata.

Glor [1989b] :

Un certo numero di studi Ciba-Geigy pubblicati in precedenza sono stati esaminati. Il contributo più importante è stato la delineazione delle condizioni necessarie per la formazione di scariche propaganti della spazzola. È stato dichiarato che questi scarichi sono stati osservati dalla parete di una FIBC mentre venivano riempiti con materiale sfuso altamente carico (forse in riferimento al giornale da Blythe e Reddish [1979] come discusso sopra).

Il criterio di Glor per la propagazione delle scariche delle spazzole è diventato ben noto in Europa ed è stato applicato a una varietà di situazioni. Figura 2 mostra la relazione derivata tra il potenziale della pellicola e lo spessore del livello per la propagazione della produzione del pennello. Viene inoltre mostrata la tensione di scomposizione rispetto allo spessore della pellicola. Chiaramente il potenziale della pellicola non può essere al di sopra della sua tensione di rottura. In tutti i casi, i pennelli propagandischi non potevano essere prodotti a potenziali di pellicola inferiori a 4 kV, quindi se 100% in plastica FIBC sono selezionati per avere tensioni di rottura della parete inferiori a 4 kV, sono immuni al fenomeno della pennellata propagante. Questo è indipendente dallo spessore effettivo della parete mostrato nella figura.

Nota pratica: Applicazione del criterio 4 kV

Per quanto riguarda l’evitare di propagare scariche di pennello utilizzando il criterio di Glor 4 kV descritto sopra, questo può essere impraticabile per i prodotti che sono sensibili all’umidità e ad altri effetti degradanti. Una tensione di scomposizione di 4 kV richiede che lo spessore del rivestimento sia limitato a circa 1 mil e questo di solito non sarà sufficiente a fornire una buona barriera di umidità. Poiché il beccuccio riceve la carica più alta ed è piegato in spedizione, sembrerebbe possibile applicare il criterio di 4 kV solo al beccuccio in questi casi. Tuttavia, questo non è di solito suscettibile al processo di produzione FIBC.

Un problema correlato è se il criterio di 4 kV debba essere rigidamente aderente o se potrebbe essere superato in modo sicuro in alcuni casi. È stato osservato che esiste una regione di transizione rispetto alla quale gli scarichi sono deboli e quindi non un rischio di [Luttgens 1992] accensione per molte polveri nell’aria. È più facile a dirsi che a farsi testare in questa “zona grigia”, dal momento che l’autore non è a conoscenza di eventuali osservazioni dirette di scariche propaganti di pennello durante lo svuotamento delle FIBC, qualunque sia lo spessore della parete. L’energia effettiva degli scarichi prodotti da campioni di tessuto in condizioni di laboratorio sarebbe difficile da determinare e la rilevanza sarebbe comunque discutibile se fossero metodi di ricarica non realistici impiegati.

Un terzo problema è che il criterio di 4 kV di solito non viene dato rispetto a un metodo di prova per la tensione di rottura. Non solo il test deve impiegare un campo uniforme, ma questo deve essere impressionato su una zona prescritta di tessuto. Inoltre, il valore varia in base alla posizione e deve essere prelevato un campione rappresentativo. Poiché lo strato esterno FIBC è una tessinella, potrebbe essere considerato necessario solo per testare la fodera interna. Questo perché un tessuto contenente regolari spazi d’aria come fori non supporterà densità di carica superficiale elevate e quindi le condizioni necessarie per la propagazione delle spazzole. Tuttavia, se testati in serie (come utilizzato nella FIBC) i due strati daranno una tensione di scomposizione più elevata rispetto al solo rivestimento, a causa in parte della spaziatura aggiuntiva. Se il criterio viene utilizzato come parte di una specifica FIBC, è essenziale specificare le condizioni di test esatte.

Il test raccomandato da Ciba-Geigy [comunicazione privata da R. Bruderer] è una variante del DIN 53481 tranne per il fatto che in questa applicazione viene utilizzata la potenza DC piuttosto che quella AC. Ciba-Geigy utilizza un generatore ad alta tensione FUG Model HCN 35-35000, anche se è possibile utilizzare qualsiasi generatore DC adatto. La geometria di prova è tuttavia fondamentale.

Il campione viene posto su un elettrodo circolare di base (terra) di 75 mm di diametro. Il perimetro di base superiore ha un raggio di curvatura di 3 mm, contattando il campione. L’elettrodo ad alta tensione comprende un elettrodo di 25 mm di diametro, con un peso totale di 674 gm sul peso del campione e il perimetro inferiore con un raggio di curvatura di 3 mm (questi bordi arrotondati impediscono il contatto tagliente con il campione e promuovono campi elettrici uniformi). L’alta tensione viene esercitata attraverso il campione di prova per un periodo di 10-20 secondi per determinare se si verifica un guasto (può essere utilizzata una corrente adatta che indica il dispositivo).

Per controllare la tensione di guasto è necessario un campione di 20 cm x 20 cm di spessore non superiore a 3 mm. Sulla base dell’esperienza Ciba-Geigy, i FIBC costruiti con strisce in tessuto polipropilene con un sottile rivestimento interno soddisferanno i requisiti di tipo B (vedi classificazione sotto Bruderer 1992) a condizione che la FIBC non sia dotata di un sacchetto interno isolato aggiuntivo o di fodere spesse.

Wilson [1989] :

Il comportamento di scarico della scintilla è stato studiato per 1 m3 FIBC costruiti in polipropilene 100% o polipropilene contenente fili conduttivi. Poiché questi ultimi FIBC non sono uniformemente conduttivi, il meccanismo di riduzione della carica da fili è stato considerato una combinazione di conduzione, induzione e scarica corona. Cioè, una carica situata vicino a un filo può andare a terra tramite conduzione attraverso il tessuto al filo, mentre una carica situata più lontano è ostacolata dall’alta resistenza del tessuto, ma il suo effetto può ancora essere neutralizzato inducendo un segno opposto di carica sul filo (induzione). Se l’effetto induttivo è abbastanza grande, il filo perderà carica per scarica corona anche se il filo non è collegato a terra. È stato scoperto che, anche se l’effetto corona può limitare la tensione su FIBC non radicati di questo tipo, 2-3 kV è necessario per indurre la scarica corona e il potenziale FIBC rimane sempre al di sopra di questa gamma qualunque sia il disegno di tessitura del filo.

Sono stati testati due progetti che utilizzano fili conduttivi. In un caso i fili circoscrivevano il FIBC distanziato a intervalli di 20 mm e non erano interconnessi. Così, la FIBC non è stato progettato per essere messo a terra. Nel secondo caso i fili sono stati interconnessi alle cuciture FIBC ed era necessaria la messa a terra. Le misurazioni hanno mostrato che la capacità di fili singoli era 32 pF e che dei fili interconnessi era di 259 pF. Quest’ultimo valore è maggiore della capacità tipica di una persona (100-200 pF).

I test di accensione hanno dimostrato che i FIBC 100% in polipropilene potevano dare scariche di pennello in grado di accendere nell’aria comuni vapori di solventi (i campioni di tessuto circolare di 20 cm di diametro sono stati caricati negativamente e le scariche di pennello prelevate da essi utilizzando elettrodi a terra di vari diametri).

Le scintille provenienti da singoli fili isolati potevano accendere l’idrogeno in aria superiore a 2 kV, ma il metano nell’aria non veniva acceso fino a 5,5 kV. Si è concluso che i vapori di solventi comuni (con MIE simili al metano) non sarebbero stati accesi da scarti di pennello o scintille provenienti da FIBC contenenti fili isolati. Questo perché durante le prove di svuotamento della polvere, un massimo di soli 3,5 kV potrebbe essere generato su tali FIBC a causa delle perdite di scarico della corona. 3,5 kV è troppo basso per le scariche delle spazzole e inferiore ai 5,5 kV necessari per le scintille in grado di innescare l’aria metano. Ciò implica che non ci sarebbe alcun pericolo dall’utilizzo di questo tipo non radicato di FIBC nella maggior parte delle atmosfere gas/vapori infiammabili.

Scintille da matrici di filo interconnesse potrebbero infiammare il metano nell’aria sopra 5 kV e le prove di svuotamento della polvere hanno mostrato fino a 6 kV potrebbero essere generate sul sistema di filettatura non messa a terra. Quindi questo tipo di FIBC non poteva essere utilizzato in modo sicuro non radicato in atmosfere tipiche di vapore infiammabile.

Rogers [1991] :

Il documento ha prima esaminato i diversi tipi di scarico possibili dai FIBC e ha suggerito che 10 mJ è l’energia massima effettiva di una scarica di pennello di massa (nessun riferimento al metodo di prova MIE). Questo settore del documento era in ampio accordo con altre opinioni contemporanee. Successivamente sono stati discussi i benefici e i rischi dei FIBC antistatici. Elementi:

I primi progetti di FIBC antistatici prevedevano sistemi di fili metallici intrecciati nel tessuto. Questi introduscono ulteriori pericoli rompendo e formando occasionalmente lacune di scintille. I fili di polipropilene rivestiti con un antistatico hanno mostrato degradazione nel tempo e il rivestimento potrebbe lisciviare nel prodotto causando contaminazione. Un altro progetto che utilizza un sottile rivestimento metallico è stato dimostrato nei test per essere inclini alla rottura del rivestimento durante il ripiegamento, portando a grandi aree conduttive isolate e generando scariche di scintille pericolose. Il tipo più efficace di FIBC è stato dichiarato essere un tipo di polipropilene contenente fili conduttivi. Tuttavia, ci sono un gran numero di varianti su questo disegno di base.

Sono state discusse le diverse modalità di neutralizzazione della carica da fili conduttivi. La discussione è stata molto simile a quella di Wilson [1989] .

ICI ha condotto test su un particolare progetto di FIBC utilizzando fili conduttivi e ha dimostrato che a condizione che la ricarica non fosse grande, un gas infiammabile con MIE di 0,2 mJ non poteva essere acceso anche se la FIBC era infondata. Le densità di carica “grandi” sono state considerate durante la fresatura di materiale polimerico o nel trasporto pneumatico. La tessitura del filo conduttivo era fondamentale per ottenere questo risultato, e i fili dovevano sporgere sopra la superficie del tessuto. Questa constatazione è stata confrontata con il lavoro precedente di Wilson e altri. È stata evidenziata l’importanza di consentire il guasto della messa a terra, suggerendo che ciò sia fornito tramite l’attrezzatura di riempimento o di svuotamento piuttosto che mediante l’attaccamento manuale. Il lavoro ICI è stato successivamente riportato nel Journal of Electrostatics [Nelson et al. 1993].

In sintesi, alcuni disegni FIBC contenenti fili conduttivi possono essere utilizzati in modo sicuro senza messa a terra, ma solo se viene adottato un numero specifico, spaziatura, resistenza, capacità e design di tessitura. L’ultima relazione disponibile [Nelson et al. 1993], implica che sono ancora necessari ulteriori test su vasta scala per verificarlo.

Ebadat e Cartwright [1991] :

Sono stati effettuati esperimenti con il 100% di polipropilene FIBC e due tipi di FIBC contenenti fili conduttivi. L’ambito del lavoro di prova e dei risultati ha praticamente duplicato [1989] Wilson, anche se quest’ultimo non è né citato né discusso.

Dahn et al [1991] :

Gli esperimenti condotti in una FIBC 100% plastica di dimensioni 2,6 m di altezza per 1,6 m quadrati hanno mostrato che durante il carico con 2200 lb di polvere ad alta resistenza c’è stato un improvviso calo della forza del campo sopra il cumulo di polvere quando la FIBC era circa mezzo pieno. Questo è stato preso come prova per una scarica di pennello di massa, dal momento che il campo veniva misurato sopra il centro del mucchio. Alcune prove teoriche sono state citate anche che il raggio FIBC era abbastanza grande da permettere che questo fenomeno si verificasse. In esperimenti di tribocarica separati “scivolo inclinato”, è stato dimostrato che la polvere ha un rapporto carica-massa insolitamente elevato (2 c/kg) rispetto ad altre polveri testate (tipicamente 0,2-0,6 c/kg).

Le conclusioni di questo riferimento sottovalutano il risultato sperimentale per quanto riguarda gli scariche di pennello di massa. Si sarebbe potuto concludere che sembra possibile che durante il caricamento delle scariche di pennello di massa compariranno scarichi di spazzola ad alto tasso di tariffazione. Ciò suggerirebbe che l’accensione potrebbe essere possibile durante il caricamento di polveri facilmente ignibili o per polveri grossolane contenenti una frazione di finezze facilmente ignibili.

È stato suggerito che anche le FIBC a terra non devono essere utilizzate in presenza di solventi o vapori infiammabili.

Figura 3: Classificazione Glor-Bruderer

Bruderer [1992] :

Questo documento era simile al precedente di Glor [1989b] con del materiale aggiuntivo. Una versione riveduta è stata successivamente pubblicata [Bruderer 1993] .

1. Le scariche delle spazzole di massa sono scariche se la massa di polvere è limitata a un nominale di 1 m³ (35 ft³).
2. Gli scarichi della spazzola propagandica non si sviluppano se la tensione di rottura della parete del sacchetto non supera i 4kV. Ciò è stato confermato in una serie di test.
3. Tutte le polveri con MIE inferiore a 10 J (10000 mJ) sono considerate esplosive.
4. Le atmosfere di vapore infiammabili sono attese se è presente un liquido con un punto di infiammamento al di sotto dei 55 gradi centigradi.
5. Le polveri nei FIBC devono avere contenuto di solventi inferiore al 1wt%.

Con riferimento alla figura 3, tipo “A” FIBC (senza elementi di messa a terra e tensione di scomposizione parete illimitata), sono applicabili solo per le polveri non esplosive (come pellet o ossidi metallici) in ambienti non infiammabili. I FIBC di tipo “B” con la tensione di scomposizione massima di 4 kV sono adatti in ambienti “solo polvere”.

Il tipo universale “C” FIBC contiene una resistenza complessiva al suolo massima di 100 MO da qualsiasi punto a terra, comprese le imunce. Richiede almeno una linguetta di messa a terra chiaramente marcata. La concentrazione di solventi della polvere deve essere limitata a 1 wt% o meno.

Luttgeni [1992] :

Questo articolo ha discusso le scariche propaganti del pennello come un grande rischio di accensione della polvere delle FIBC. I FIBC conduttivi elettricamente devono avere una resistenza al terreno inferiore a 108 Ohm da ogni punto. La misura utilizza un elettrodo circolare di 5 cm di diametro. Nel caso di FIBC in plastica al 100%, la ionizzazione sopra la polvere caricata può trasferire carica alle pareti interne e vari meccanismi (compresa la ionizzazione) possono trasferire un controcarico elettrico all’esterno del tessuto, creando un doppio strato elettrico (capacitore) attraverso la parete. In questo modo gran parte della carica trasferita al FIBC risiede nel doppio strato a parete.

Sono state fornite descrizioni di fori e modelli di polvere trovati sui FIBC usati che erano indicativi di scariche di pennello che propagavano le scariche dei pennelli. Il materiale fuso sul lato interno dei fori era un’ulteriore indicazione della rottura elettrica. Questo tipo di scarico considerato l’unica fonte di accensione realistica per le polveri e i fori sono stati ulteriormente considerati una fonte di contaminazione per le polveri sterili. Gli scarichi di scintille da persone non erano considerati abbastanza energici da accendere polveri.

(l’autore non condivide quest’ultima opinione con il Dr. Luttgens)

Se la parete ha una tensione di rottura di 4 kV o meno, non si verificheranno scariche propaganti del pennello. 4 kV è in grado di forare una pellicola da 30 micron di polietilene, quindi questo spessore di polietilene è sicuro per foderare la pesicosa esterna porosa dei FIBC in polipropilene. Se la tensione di rottura supera leggermente i 4 kV (ad esempio, un controllo di scarsa qualità nello spessore del rivestimento) non si presenterà alcun pericolo di accensione della polvere poiché le scariche sono deboli vicino alla loro tensione minima di attivazione.

Quando i FIBC sono utilizzati in atmosfere gas/vapori infiammabili, è possibile utilizzare due approcci per evitare scariche di pennello:

1) Trattamenti antistatici su entrambi i lati del tessuto

2) Tessitura di fili conduttivi nell’ordito e riempimento

Se i FIBC di entrambi i tipi vengono riutilizzati, questi sistemi possono essere compromessi. I trattamenti antistatici possono usurare, sciogliere o contaminare il prodotto. I fili conduttivi possono rompersi e creare un maggiore pericolo di scarichi di scintille. È responsabilità dell’utente garantire che i FIBC siano accessibili dal punto di vista elettrostaticco e siano radicati in modo affidabile.

Viene fornito un protocollo di selezione per le FIBC in termini di prodotto e ambiente, che è più o meno lo stesso dei criteri Glor-Bruderer sopra indicati. L’unica avvertenza aggiuntiva è nel caso di Liners flessibili a forma, che saranno sempre troppo spessi per soddisfare il criterio di 4 kV e devono quindi essere conduttivi.

Wurr [1992] :

Questo documento ha sostenuto un particolare disegno FIBC (ECOTAINER LF) da parte della società di Wurr (EUREA). Ha aperto esaminando le carenze dei trattamenti antistatici topici, che hanno limitato l’uso della FIBC a un viaggio di andata e ritorno. Il problema tradizionale di rottura dei fili conduttivi è stato considerato, e una soluzione parziale è stata data per aumentare la resistenza della tensione filando fibre d’acciaio in filati di poliestere o poliamide. Questi fili sono stati poi intrecciati nell’ordito o nella trama. Tuttavia, questo ha introdotto un problema di riciclaggio poiché la FIBC conteneva metallo.

Per evitare questi problemi è stato sostenuto un filo di polipropilene conduttivo altamente elastico (PP). L’elasticità ( > 40%) dei fili caricati in nero-carbonio hanno superato quello dei tipici tessuti FIBC in polipropilene (18-22%). I fili sono stati intrecciati in ordito e trama con un reticolo inferiore a 20 cm2, che ha soddisfatto le disposizioni “conduttive” del DIN 53482 (resistenza testata con elettrodo di 5 cm di diametro in modo che questo elettrodo toccherà sempre un filo conduttivo). Ulteriori fili garantivano un sistema completamente conduttivo che includeva il beccuccio e le imunce. Il progetto includeva certificati di prova per ogni FIBC e connessioni a terra ben segnalate. La < resistenza di 108 Ohm a terra è risultata essere raggiunta da ogni punto della FIBC. I test hanno mostrato 104 Ohm tipici.

Per i prodotti di qualità alimentare (FDA), in cui il contatto con il nero fumo è vietato, i test hanno dimostrato che un rivestimento in polietilene bianco da 20 micron è stato in grado di dissipare la staticità in questo tipo di FIBC. EUREA ha condotto

test per dimostrare che più viaggi (70 cicli con capacità di sovraccarico) non hanno causato una degradazione delle proprietà conduttive dei fili di PP caricati in carbonio.

Codici di pratica pubblicati

Raccomandazioni riguardanti l’uso della FIBC sono state pubblicate dalla British Standards Institution in BS 5958 (1991). Lo Standard fissa i MIE in polvere al di sotto dei quali deve essere impiegato il personale e al di sotto dei quali i FIBC in plastica 100% non devono essere utilizzati per la movimentazione della polvere nell’aria. Questi limiti MIE sono rispettivamente 100 mJ e 25 mJ utilizzando il metodo di test descritto in BS 5958. La prima restrizione è molto conservativa, dal momento che è improbabile che il personale sia mai fonte di accensione energetica. In quest’ultimo caso, lo Standard afferma che gli scarichi che si verificano durante l’uso di FIBC in plastica al 100% possono accendere polveri con MIE inferiori a 25 mJ. L’autore presume che questo sia in riferimento alla possibilità di spazzole di massa durante il riempimento FIBC, poiché non è stata dimostrata l’accensione della polvere per scarico della spazzola (ad esempio dalle superfici del sacchetto). A causa della diversità dei progetti FIBC e dello sviluppo di nuovi concetti come la tensione del filo corona-limitata, l’ampio tentativo di descrivere le limitazioni FIBC in BS 5958 è di scarso uso pratico.

Programma di test multi-azienda

Gibson [1992] ha invitato le aziende statunitensi a partecipare a un programma di test europeo sulla progettazione e l’uso della FIBC (Gibson è consulente del Consiglio britannico per il commercio e l’industria e il British Material Handling Board). È stata presentata alla CEE una proposta per il finanziamento di un programma di test FIBC. Questo ha avuto il sostegno delle associazioni di produttori FIBC del Regno Unito e dell’Europa.

La proposta ha riconosciuto che il 70-80% delle polveri utilizzate nell’industria sono combustibili e che la FIBC è in grado di generare un cloud relativamente grande. L’accensione di questo potrebbe causare esplosioni secondarie più distruttive. Raramente è possibile applicare le normali tecniche di prevenzione delle esplosioni alle operazioni di svuotamento della FIBC e, invece, le fonti di accensione devono essere eliminate.

Gli obiettivi del programma di test erano determinare i pericoli statici associati alla costruzione e all’uso della FIBC e prevenire inutili restrizioni all’uso. I FIBC offrono vantaggi rispetto ai fusti e ai sacchi per quanto riguarda la tossicità e la protezione dell’ambiente. Il programma di test è stato detto di essere più prezioso di quelli dei singoli produttori perché questi ultimi sono limitati a prodotti specifici e non porterebbe a linee guida. Il programma di ricerca porterebbe a linee guida sulla progettazione sicura della FIBC, a quantificare i livelli di rischio nel funzionamento effettivo e a portare a linee guida e standard internazionali. Sono state proposte quattro aree tematiche di studio:

• metodi di costruzione per FIBC
• incendiarietà degli scarichi dai FIBC
• livelli statici generati nelle operazioni industriali
• preparazione di linee guida per la costruzione sicura e l’uso dei FIBC

Conclusioni

Considerazioni generali sulla progettazione FIBCGeneral FIBC Design Considerations

(1) Un problema con diversi progetti di FIBC antistatico è possibile guasto del sistema di messa a terra, che può portare a scintille nella regione del beccuccio. Questo è estremamente pericoloso durante il caricamento in un’atmosfera infiammabile, poiché le scintille possono essere prodotte nella zona infiammabile presso la porta di riempimento. I guasti possono essere dovuti a difetti di fabbricazione, errore dell’operatore o disattivazione della clip di messa a terra da accumuli non conduttivi come lacca o gengive. Questo problema può essere attenuato estendendo la regione antistatica alle immicigiane, in modo che con una corretta installazione i FIBC vengano automaticamente apmaccate tramite il sistema di sollevamento. È necessario assicurarsi che gli pneumatici in gomma sui carrelli elevatori della forcella e simili discontinuità del terreno siano valutati accuratamente in anticipo e che si possa prendere in considerazione un sistema positivo di indicatore del terreno. Un criterio di messa a terra raccomandato da Ciba-Geigy è una resistenza massima di 100 megohm a terra da qualsiasi punto della FIBC (utilizzando l’elettrodo di prova prescritto).

• I FIBC antistatici contenenti una pellicola metallizzata (come un rivestimento in polipropilene alluminato a vuoto) hanno particolari vantaggi nel ridurre la trasmissione di umidità e vapore. Tuttavia, la perdita di messa a terra è particolarmente grave a causa della capacità relativamente elevata del sistema e della dissipazione minima della carica tramite la scarica corona, come avviene con fili conduttivi fini. Inoltre, l’applicazione parziale della pellicola (solo spout, o spout plus floor only) non fa nulla per le proprietà statiche dei muri FIBC rimanenti.
• I FIBC antistatici contenenti sistemi di fili conduttivi si stanno dimostrando più popolari in Europa. Con alcuni disegni di filo isolati, la carica sul tessuto è limitata dalla scarica corona anche se il sistema di filettatura non è a terra. Questo è stato trovato per ridurre notevolmente i potenziali, anche se la scarica non può essere sostenuta al di sotto di 2-3 kV e il potenziale diventa autolimitante a un po ‘al di sopra di questo valore. Vi sono alcune prove che i vapori di solvente comuni nell’aria non saranno accesi da alcuni disegni di filo isolato, anche se l’idrogeno e altri gas sensibili possono essere infiammati. Con i disegni dei filettature interconnessi, i FIBC richiedono messa a terra in atmosfere gas/vapor infiammabili.
• Grandi e ovvie istruzioni di messa a terra devono essere stampate sulla parete FIBC in modo che gli operatori non collegare clip di messa a terra ad anelli metallici o altri allegati su sistemi di fionda, et cetera, come è stato riferito per essere stato fatto [comunicazione privata da R. Mancini].

(2) Le FIBC completamente conduttive sono superiori alla maggior parte dei tipi antistatici, poiché le discontinuità nell’accordo di messa a terra interna non dovrebbero essere possibili. La plastica conduttiva può essere facilmente applicata alle imunce per dare un sistema completamente conduttivo. I problemi di messa a terra operativi permangono, ma sono un po’ meno probabili a causa della continuità elettrica delle imunce e del sistema di sollevamento. In caso di messa a terra manuale, deve essere fornito un terminale molto robusto e ben marcato. Per i critici in atmosfere infiammabili, potrebbe essere considerato un sistema di indicatori di terra positivi.

• Due problemi con i FIBC completamente conduttivi sono la compatibilità (e possibilmente l’approvazione FDA) dell’additivo conduttivo e dei costi. Il primo potrebbe essere affrontato da un rivestimento interno sottile e compatibile, a condizione che i test dimostrino che questo è sicuro. Mentre quest’ultimo può essere ridotto da uso multiplo, Questo potrebbe influire negativamente sulla qualità del prodotto.

(3) In molte applicazioni, i FIBC più piccoli (300-500 kg) dovrebbero essere più sicuri dei FIBC più grandi (fino a circa 1000 kg). Questi ultimi introducono la possibilità di scarichi di pennello di massa durante il carico, se la FIBC è a terra o no. Altri problemi come le nubi di polvere, l’ingresso dell’aria e le esplosioni FIBC possono essere amplificati dalla maggiore capacità.

(4) Tutti i tipi di FIBC hanno la capacità di intrappolare quantità significative di aria con la polvere durante lo svuotamento. Questo può produrre volumi localmente infiammabili in contenitori inorted e anche passare vapore infiammabile dal contenitore, soprattutto se il tubo di sfiato serbatoio è sottodimensionato. Idealmente, quando sono presenti atmosfere infiammabili, si dovrebbe considerare l’uso di una tramoggia intermedia e di una valvola rotativa come descritto da ESCIS. [1988] Quest’ultimo sistema può essere dotato di una fornitura separata di gas inerte.

Messa a terra dell’operatore

1. Gli operatori non radicati che utilizzano FIBC in plastica al 100% sono particolarmente a rischio di essere caricati per induzione dall’ampia area adiacente di plastica carica. Si noti che campi elettrici superiori a 1000 kV/m sono stati segnalati in prossimità di grandi FIBC di questo tipo [Dahn 1991] . Questo può creare un rischio di accensione della polvere a causa di scintille dall’operatore al suolo (si noti che i FIBC in plastica 100% non devono essere utilizzati in ambienti gas/vapor infiammabili). Non esiste un accordo generale sul MIE delle polveri a rischio. British Standard 5948 raccomanda la messa a terra del personale per polveri con MJE meno di 100 mJ. Shell raccomanda questo essere fatto se il MIE di una polvere è sconosciuto o è inferiore a 50 mJ [Walmsley 1992] . L’autore ritiene che il criterio di 50 mJ sia più ragionevole a causa delle ipotesi molto conservatrici adottate dal comitato britannico per gli standard.
2. Gli operatori devono essere aterrati in ambienti di gas/vapor infiammabili indipendentemente dal fatto che i FIBC siano utilizzati o meno. La zona per la quale è obbligatoria la messa a terra può essere specificata allo stesso modo della classificazione elettrica e altre aree definite per il traffico.
3. Il miglior tipo di sistema di messa a terra del personale dipende dal tipo di funzionamento, poiché se le pulizie o la lacca scarsa si traduce in pavimenti contaminati, calzature conduttive o antistatiche non funzioneranno. Per ambienti puliti, dispositivi come la Legge “Heelstat” si sono dimostrati di successo poiché, a differenza delle scarpe antistatiche, non devono essere indossati esclusivamente da una sola persona. L’operatore a terra “antistatico” deve avere una resistenza totale al terreno nella gamma 105-108 Ohm (compresa la pavimentazione). Le minori resistenze nella gamma “conduttiva” < (105 Ohm) sono necessarie solo per i gas sensibili e potrebbero introdurre un rischio di shock del personale dalle apparecchiature alimentate in caso di guasto. La maggior parte dei dispositivi per mettere a terra il polso o la gamba hanno un resistore megohm incorporato 1 per evitare tali urti.

Aspirazione

1. L’aspirazione viene spesso utilizzata per svuotare i FIBC. Si raccomanda di utilizzare tubi sottovuoto conduttivi per evitare sia l’accensione di polveri infiammabili che gli urti di disturbo del personale. Questi tubi sono realizzati in plastica conduttiva e non sono inclini a dare rischi di shock o scariche incendiarie dal tessuto, che possono verificarsi con tubi non conduttivi. Anche se non vi è alcun pericolo di accensione con pellet nell’aria, tubi conduttivi potrebbero essere specificati per evitare shock fastidiosi.

Polveri in atmosfere gas/vapor infiammabili (comprese le polveri bagnate dal solvente)

1. Può essere pericoloso utilizzare FIBC di qualsiasi tipo in presenza di gas e vapori infiammabili a meno che l’atmosfera infiammabile non sia adeguatamente controllata. I tipi di plastica 100% danno pericoli di pennello che non possono essere evitati, oltre alla possibilità di spazzole di massa e persino di propagare spazzole. Il loro effetto induttivo sui conduttori non radicati e sulle persone nelle vicinanze (rischi di scintille) è maggiore di altri tipi di FIBC. Possono anche dare pericoli di scintille se hanno macchie bagnate sul tessuto. I FIBC antistatici e conduttivi possono essere messi a terra per evitare scarichi statici. Tuttavia, qualsiasi difetto di produzione o errore operativo nel stabilire la messa a terra potrebbe essere disastroso. L’accensione, il fuoco e le lesioni dell’operatore hanno probabilità inaccettabilmente elevate per un singolo guasto, in particolare quando la FIBC scarica in un serbatoio liquido infiammabile.
2. I rischi potrebbero in linea di principio essere sostanzialmente attenuati utilizzando FIBC conduttivi che vengono messa a terra tramite imunture conduttive. In alternativa o in aggiunta, gli indicatori di terra potrebbero essere utilizzati su un terreno indipendente applicato manualmente. Sarebbe essenziale una formazione approfondita del personale e la sperimentazione del sistema di messa a terra. Questo introduce il problema di consigliare i clienti sull’uso sicuro di FIBC.
3. Gli esperimenti di Wilson [1989] hanno suggerito che un certo disegno antistatico FIBC che incorporasse fili conduttivi isolati separati da 20 mm avrebbe soppresso con successo le scariche della pennello pur essendo incapace di immagazzinare abbastanza energia scintilla sui fili per accendere i comuni vapori di solventi nell’aria, anche se la FIBC non è messa a terra. Tuttavia, questa conclusione si basava su test di svuotamento che producevano un particolare tasso di carica che poteva essere parzialmente neutralizzato dalla scarica di corona dai fili. Ad una velocità di ricarica più elevata, potrebbe essere stata generata una tensione più elevata e la generalità del risultato è incerta.
4. Gli esperimenti di ICI [Rogers 1991, Nelson et al. 1993] sostengono quelli di Wilson. Ci sono prove che alcuni FIBC antistatici contenenti fili isolati possono essere intrinsecamente più sicuri a condizione che vengano adottate caratteristiche di progettazione precise per il numero di filettatura, la spaziatura, la resistenza, la capacità e la tessitura e che le miscele di gas sensibili anormalmente non siano coinvolte. Il recente sviluppo di fili in polipropilene conduttivo (nero carbonio caricato) ha migliorato l’affidabilità dei FIBC antistatici dal punto di vista della rottura dei fili. EUREA sostiene un design affidabile in grado di soddisfare i requisiti FDA a causa di un sottile rivestimento PE vergine.

Polveri solo nell’aria

1. A causa del potenziale di errore di messa a terra, è meglio selezionare un FIBC di plastica 100% per la gestione di polveri secche da solo. Questo elimina i pericoli della scintilla dalla FIBC stessa. Le scariche della spazzola dal tessuto non possono accendere polveri e non sono un problema. Permangono problemi dovuti all’assegnazione di spazzole dal prodotto durante il caricamento, alla propagazione delle spazzole durante lo scarico e alle varie sorgenti di scintille.
2. Al di sopra può essere presente una certa dimensione della FIBC, la quale l’accensione della polvere può essere possibile durante il carico attraverso il fenomeno dello scarico della spazzola di massa, senza che sia presente gas/vaporo infiammabile. Questa possibilità non è stata riconosciuta in precedenza per quanto riguarda la dimensione FIBC, che normalmente non è considerata una variabile. Fino a quando non si sa di più, si presume che questa possibilità non esista per i FlBC al di sotto del volume di circa 1,5 m3 (fino a circa 500 kg) e potrebbe apparire come la capacità FIBC aumenta a circa 1000 kg. È rilevante solo per l’accensione di particelle fini con MIE nominalmente inferiore a quella di licopodium (clavatum) o polveri più grossolane contenenti una frazione significativa con un MIE nominalmente inferiore a quello del licopopo. Come discusso nel testo, questo approccio evita alcuni dei problemi associati alla varietà di metodi di test MIE attualmente in uso.
   • Poiché questo fenomeno si verifica solo a causa dell’ingrosso di grandi pile di polvere carica, l’accensione durante il riempimento di grandi FIBC > (1,5 m3) potrebbe essere effettuato con polveri sensibili dopo aver gonfiato il FIBC con azoto piuttosto che con aria. Successivamente è stato possibile svuotare le polveri sensibili a un sistema inerte. Si noti che non esistono case history note di accensioni tramite questo meccanismo.
3. A condizione che le scariche delle spazzole di massa siano evitate utilizzando FlBC più piccoli, i pericoli possono ancora esistere a causa della propagazione di pennelli e scintille, che possono entrambi accendere polveri in aria. Il primo può essere evitato specificando una tensione di scomposizione massima di 4 kV per la parete FIBC. Le scintille possono essere evitate mediante la messa a terra dell’operatore e delle attrezzature e la conservazione delle FlBC possono essere asciutte in modo che le cerne bagnate non possano fungere da fonti di scintille.
   • Per applicare il criterio di 4 kV è necessario un metodo di prova specifico. Il criterio come di solito indicato nella letteratura non chiarisce come condurre il test. Inoltre, mentre alcuni autori applicano il criterio solo al liner FIBC (supponendo che la tessimetria esterna sia porosa), il riferimento è di solito dato alla parete FIBC (tessito esterno più liner).
   • Il criterio di 4 kV non può essere applicato rigorosamente alle polveri che richiedono barriere di umidità superiori, poiché lo spessore del rivestimento è solitamente limitato a circa 1 mil. A causa della comparsa di scariche deboli per tensioni di rottura un po ‘maggiori potrebbe essere possibile utilizzare fodere più spesse, ma questa è attualmente un’area “grigia” poiché l’energia effettiva di tali scarichi è difficile da valutare sperimentalmente.
   • Per quanto riguarda la propagazione delle scariche di pennello dai FIBC, è significativo che tali scariche non siano state segnalate a seguito di nessuno dei numerosi test sperimentali di svuotamento della polvere che sono stati effettuati. Ciò suggerisce che lo scarico si verifica raramente. Un altro punto è che le prove esistenti di tali scarichi (come discusso) si trovano nell’osservazione di fori nei beccucci dei FIBC usati. Occorre stabilire se questi erano effettivamente dovuti alla propagazione di spazzole e non piccole macchie sottili nei beccucci consentono di ing scomposizione ad una tensione inferiore, forse 2-4 kV. Se il fenomeno in realtà non si verifica, un’importante area di preoccupazione per i FIBC in plastica al 100% può essere respinta.

Polveri non infiammabili

1. Questi comprendono pelletizzato e alcuni grossolani materia ls granulari, più qualsiasi polvere identificata come non combustibile. Per il trasferimento dell’aria dovrebbero normalmente essere trattati in FIBC in plastica al 100%.
2. Queste polveri possono dare un pericolo statico nelle atmosfere di gas/vapor infiammabili allo stesso modo delle polveri infiammabili. La differenza essenziale è che il gas / vapore deve essere al di sopra del suo LFL, piuttosto che una frazione di esso Anche, la ricarica del personale e i rischi di shock sono simili.
3. Un possibile pericolo di granulo grossolano e la movimentazione del pellet nell’aria è l’ammortizzatore del personale dai lati di una FIBC di plastica al 100%, in particolare durante o subito dopo il riempimento. In questo caso, potrebbe essere risadito utilizzando il criterio di 4 kV per la tensione di rottura della parete. Altre misure come l’elettrodo di scarico interno descritto da Blythe e Reddish [1979] sarebbero normalmente impraticabili a causa della mancanza di un’apertura disponibile una volta bloccato il beccuccio di riempimento.

Impatto sulla qualità del prodotto di Static

1. Se la tensione di rottura di un rivestimento viene superata, una scarica statica può produrre un foro stenopeico. La comparsa di fori nelle fodere FIBC potrebbe avere un impatto significativo sulla qualità del prodotto, in particolare per i prodotti che sono igroscopici o altrimenti sensibili all’umidità. I fori potrebbero anche essere formati durante il riempimento di pinte in fibra rivestita di plastica.
2. Se si sospetta questo fenomeno, potrebbe essere effettuato l’esame dei rivestimenti per container usati. Se si trovano fori, test potrebbe essere fatto per affrontare il loro effetto sul tasso di permeazione dell’umidità o altra misura. Possibili rimedi potrebbero includere modifiche al sistema di riempimento per ridurre la triboelettrificazione, aumentando lo spessore del rivestimento o l’uso di un sistema di neutralizzazione adatto vicino al punto di carico.

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