Misure di concentrazione di Idrogeno in ambiente chiuso

L'idrogeno è un gas ampiamente utilizzato per diverse applicazioni ed  è  presente  in  ambito industriale sia come prodotto finale che come sottoprodotto di processi tecnologici. È altamente infiammabile e, miscelato in aria in condizioni atmosferiche, può formare atmosfere potenzialmente esplosive quando la concentrazione entra nel campo compreso  fra il limite inferiore (LEL) e superiore (UEL) di esplosività, in presenza di sorgenti di accensione che forniscono l'innesco. L'elevato coefficiente di diffusione e la bassissima densità ne determinano sia la tendenza a risalire velocemente verso l'alto, sia la ridotta persistenza attorno al punto di emissione, una volta che il flusso o la perdita siano stati arrestati.

A seconda delle diverse condizioni in cui avviene l'emissione, il gas può accumularsi più o meno rapidamente all'interno di ambienti ristretti, di involucri (es. vano per l'alloggio della batteria in un carrello elevatore), sotto le coperture degli edifici oppure in prossimità di strutture od ostacoli che si comportano come trappole e ne favoriscono il ristagno e la raccolta, mentre all'aperto esso tende facilmente a  disperdersi.

L'INAIL nel 2015 ha condotto una serie di prove con sensori, simulando un'emissione subsonica di idrogeno in ambiente chiuso anche in presenza di una copertura di raccolta (cappa), per valutare il comportamento del gas, la distribuzione delle concentrazioni pericolose ed i   tempi di persistenza della miscela in aria, una volta interrotta  l'erogazione.-

L'idrogeno miscelato in aria in condizioni atmosferiche normali (1bar, 20°C, 21% di  ossigeno) può creare atmosfere potenzialmente esplosive. Negli ambienti in cui  esiste questa possibilità, riveste particolare importanza il processo di individuazione e classificazione delle zone pericolose. Le scelte fatte ed i risultati ottenuti condizionano sia    le attrezzature di lavoro che l'organizzazione e la gestione delle attività all'interno delle aziende.

Lo scopo di questa attività di ricerca è quello di caratterizzare il comportamento  dell'idrogeno in aria e verificare le condizioni che ne favoriscono l'accumulo  in  concentrazioni pericolose. In particolare la ricerca si propone di valutare, in ambienti chiusi ed in presenza di strutture dove la miscela aria-idrogeno può rimanere intrappolata, i seguenti aspetti:

•  le modalità di diffusione del gas e la direzione del suo  moto;

•    le modalità di interessamento del campo vicino e lontano dalla  sorgente  di  emissione da parte della distribuzione di  concentrazione;

•    la tendenza o meno a raggiungere valori di concentrazione stazionaria in condizioni  di emissione;

•    la forma geometrica della zona interessata dalla concentrazione di idrogeno in aria     e la sua estensione;

•    i tempi necessari al raggiungimento di valori prefissati di concentrazione (che in genere agiscono da trigger per sistemi diagnosi, monitoraggio o  interblocco);

•    i tempi di persistenza dell'atmosfera esplosiva al cessare dell'emissione  e  le  modalità di riduzione progressiva della  concentrazione;

•    la tendenza all'accumulo di miscela esplosiva in prossimità di coperture, strutture concave (rispetto al moto del gas), l'influenza della distanza dal punto di emissione    e della portata. È importante valutare anche le modalità di accumulo, il tipo di stratificazione (laminare o turbolenta), l'influenza della zona  di  interfaccia  con  il resto dell'ambiente;

•    la capacità dei sensori di rilevare una situazione di pericolo in funzione del loro numero e della loro disposizione. A tal proposito la metodologia adottata si presta particolarmente bene allo scopo.

Fonte: INAIL