Rilevare il cloro in modo più efficiente e sicuro Suggerimenti di esperti per l'applicazione pratica
Il cloro è una delle più comuni sostanze prodotte e lavorate nelle industrie chimiche. Tuttavia, per gli analisti dei gas e i tecnici della sicurezza il cloro rappresenta anche una vera e propria sfida. Vediamo come è possibile aumentare l'affidabilità e l'efficienza delle procedure di rilevazione del cloro. © Drägerwerk AG & Co. KGaA
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Un tuttofare onnipresente
Il suo odore caratteristico fa rivivere ricordi infantili di grandi nuotate in piscina, tuffi dalla piattaforma di 10 metri e scivoli d'acqua, ma nell'industria questo stesso odore rappresenta un segnale di allerta per i dipendenti o tecnici della sicurezza. Stiamo parlando del cloro o Cl.
La capacità di produzione mondiale di cloro ammonta a milioni di tonnellate.1
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1 www.worldchlorine.org; http://www.worldchlorine.org/wp-content/themes/ brickthewp/pdfs/sustainablefuture.pdf (29/1/2015)
Nella tavola periodica degli elementi il cloro si trova al numero atomico 17 nel settimo gruppo principale con gli alogeni. In greco il termine "Chlorós" significa "verde chiaro, fresco" – un riferimento al colore della sostanza gassosa a temperatura ambiente.
Il lungo percorso verso il sensore
Nel linguaggio tecnico il termine "assorbimento" (dal latino adsorbere, ovvero attirare a sé) descrive lo stato di un gas (o un liquido) quando viene fatto aderire alla superficie di un'altra sostanza - e questo è spesso proprio il caso del cloro. L’alta reattività delle molecole di cloro le spinge a creare dei legami con altri elementi, anche se infine si diffondono nella direzione del sensore di Cl.
CI 0,02 – 0,05 ppm
Soglia di odore
0,5 ppm
Soglia nell'ambiente di lavoro (AGW, NIOSH)
1,0 ppm
Valore di tolleranza dell'applicazione (ETW)
3,0 ppm
Attività a lungo termine intollerabile
20 ppm
Stato di incoscienza dopo un breve periodo di tempo
50 ppm
Morte in meno di 100 minuti
La principale proprietà del cloro è la sua reattività: si lega a molti elementi, anche a temperatura normale, e spesso in modo esplosivo. Il cloro è presente in una vasta gamma di composti organici e inorganici, dai cloruri innocui come il cloruro di sodio (sale da cucina) fino alla diossina, un clorocarburo altamente tossico. Lo stesso semplice gas di cloro rappresenta un rischio quotidiano fondamentalmente controllabile nell'industria a condizione che la sua presenza venga rilevata in modo affidabile. Ma questo non è sempre facile...
Maggiori informazioni sul cloro e altre sostanze pericolose sono disponibili nel database delle sostanze pericolose Dräger VOICE www.draeger.com/voice
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Molto più pratico dell'esposizione manuale al gas: bump test in una stazione di prova.
''Il problema del gas di cloro è che esso viene catturato rapidamente sulle superfici del dispositivo, per esempio sul diaframma di un rilevatore di gas, sul supporto del test funzionale (bump test) o nelle valvole di una stazione di calibrazione", spiega Ulf Ostermann, esperto di sensori presso Dräger. Di conseguenza, le molecole impiegano molto più tempo per raggiungere il sensore, indipendentemente dal fatto che si utilizzi un rivelatore di gas personale, misurazioni dei valori limite o un test funzionale. In particolare, le molecole di cloro tendono ad accumularsi sulle superfici interne dei tubi. Il risultato è che molti dispositivi non sono approvati per le misurazioni dei valori limite del cloro. Un motivo di tale accumulo è la contaminazione sui dispositivi o sui tubi. ''Chi lavora nel settore sa che un rilevatore di gas portatile non è mai completamente pulito'' afferma Ostermann. "Una certa contaminazione, che sia lieve o grave, a seconda del tipo di ambiente in cui si utilizza il dispositivo, è impossibile da evitare. I depositi sono formati da particelle, vapori o anche solo dalla pelle dell'utente". Se una superficie presenta tracce di grasso, le molecole di cloro vengono immediatamente catturate. Il cloro ama soprattutto accumularsi sulle particelle di fuliggine.
Fattore di costo dei bump test
Il tipo di stazioni di prova commercializzate dalla maggior parte dei produttori non prevede test sul gas di cloro, perché il percorso che il gas di prova dovrebbe percorrere per raggiungere il sensore è troppo lungo. Di conseguenza, in molte operazioni, i dispositivi vengono esposti al gas manualmente. Tuttavia, questa pratica è soggetta a errori e dispendiosa in termini di tempo e denaro. ''Le molecole spesso vengono catturate nei raccordi del dispositivo'', spiega Ulf Ostermann. ''Con una bombola di gas di prova con 5 ppm di cloro è necessario pompare preliminarmente almeno tre litri di gas solo per sapere se funziona. Se successivamente il gas di prova viene convogliato attraverso altri tubi verso il modulo di gassificazione, il numero di superfici sulle quali il cloro può bloccarsi aumenta ulteriormente. Una procedura piuttosto noiosa, specialmente se i dispositivi da sottoporre a prova sono diversi. E, dal punto di vista commerciale, sia il carico di lavoro che il consumo di gas di prova hanno un impatto significativo''. Una maggiore pulizia non sarebbe in grado di risolvere il problema dell'accumulo? ''Questa è una domanda pratica che ci viene posta spesso", afferma Ostermann, ''ma non si deve dimenticare che
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stiamo parlando di molecole. Anche su un dispositivo che viene pulito scrupolosamente con un panno umido restano ancora minuscoli depositi con i quali le molecole di cloro potrebbero reagire. Perfino l'uso continuo di agenti di pulizia non migliora la situazione".
La soluzione intelligente
Contrastare l'inerzia del gas di cloro durante la rilevazione con un sensore rapido è molto più efficace. Le differenze nei tempi di risposta dei sensori di cloro sono alquanto marcate, e i prodotti disponibili sul mercato variano da 30 a 120 secondi e oltre. L'esperto Ostermann spiega le implicazioni pratiche di un sensore che è 4 volte più veloce rispetto a un altro: la velocità del sensore è un problema particolarmente sentito dai tecnici della sicurezza e dagli analisti dei gas negli stabilimenti: tempi di risposta più rapidi significano più tempo per reagire, maggiore affidabilità quando si devono decidere le precauzioni della sicurezza e, in casi di emergenza, naturalmente anche un minor numero di incidenti, lesioni meno gravi e una minore quantità di danni. "Più veloce significa più sicuro" un'equazione che dovrebbe essere enfatizzata per una sostanza pericolosa come il solfuro di idrogeno. In ultima analisi, pochi secondi possono fare la differenza tra la vita e la morte in caso di esposizione a H2S. Ma quanto è importante la
velocità del sensore nel caso del cloro? Ulf Ostermann spiega: ''L'H2S è ovviamente un caso speciale perché è inodore in concentrazioni pericolose. D'altra parte, il cloro può essere identificato direttamente dal suo odore in tutte le concentrazioni. Questo significa che in caso di esposizione imprevista, ad esempio a causa di una perdita, il proprio naso è in grado di fornire un avviso anche se il sensore non risponde. Tuttavia, l'odore da solo non indica se una concentrazione è inferiore al valore di soglia nel luogo di lavoro o 20 volte superiore a tale limite. E questa concentrazione farebbe una grande differenza già dopo pochi respiri. Non dimentichiamo che si tratta della salute e della sicurezza dei lavoratori". E la velocità del sensore è anche un problema economico. Più rapido sarà il tempo di risposta e minori saranno la durata del test, il tempo di lavoro e il consumo di gas di prova. ''Nella pratica quotidiana vi è una differenza enorme se per rispondere durante una prova funzionale un sensore di cloro impiega 30 secondi o due minuti", sottolinea Ostermann. ''Ogni esperto del settore può facilmente calcolare l’impatto che questo minuto e mezzo di tempo di risposta in meno rappresenta su base annua in relazione alle diverse attrezzature e alla frequenza di utilizzo".
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
UN SENSORE PIÙ VELOCE PAGA Maggiore sarà il numero di unità e più frequentemente verranno utilizzati i rivelatori di cloro, più importanti diventeranno le considerazioni relative ai costi di esercizio. Il gas di prova è costoso e il consumo aumenta con ogni secondo richiesto dal sensore per rilevare in modo affidabile la concentrazione di gas durante un test funzionale. Abbiamo calcolato la differenza totale in un anno utilizzando l'esempio di un sensore con un tempo di risposta di 30 secondi rispetto a uno con un tempo di risposta molto più lungo di 120 secondi.
Presupposti di base: un'azienda utilizza 20 rivelatori di gas portatili per il rilevamento di cloro, che eseguono ciascuno 230 bump test all'anno, per un totale di 4.600 prove ogni anno. Il costo della bombola di gas di prova (da 58 litri) è di 342 euro. Il costo calcolato per un'ora di lavoro è di 40 euro/h.
Dispositivo 1 Dati tecnici del dispositivo Durata del bump test (s) Durata del tempo di lavaggio Consumo di gas (ml/min)
Costi di manodopera
Costi del gas di prova
Dispositivo 2
40 15 300
120 15 300
4.600 bump test con tempo di lavaggio di 55 s
4.600 bump test con tempo di lavaggio di 135 s
(bump test di 40 s + tempo di lavaggio di 15 s)
(bump test di 120 s + tempo di lavaggio di 15 s)
= 253.000 s = 70,28 h
= 621.000 s = 172,5 h
70,28 h x 40 euro = 2.811,11 euro
172,5 h x 40 euro = 6.900 euro
4.600 bump test a 40 s = 184.000 s = 3.066,67 min
4.600 bump test a 120 s = 552.000 s = 9.200 min
3.066,67 min x 300 ml/min = 920.000 ml
9.200 min x 300 ml/min = 2.760.000 ml
9.200 ml x 5,90 euro/l = 5.428 euro
2.760.000 ml x 5,90 euro/l = 16.284 euro
Risultato: le spese per le ore di lavoro e il consumo di gas di calibrazione sono significativamente maggiori con un sensore più lento: in totale i costi di entrambe le voci ammontano a 23.184 euro. In confronto: la spesa per il dispositivo 1 ammonta a solo 8.239 euro circa.
14.945€
si possono risparmiare in un anno utilizzando un sensore più rapido. © Drägerwerk AG & Co. KGaA
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RILEVARE IL CLORO IN MODO PIÙ EFFICIENTE E SICURO
Misurare il cloro in modo efficiente e sicuro il modo semplice
Dal bump test alla misurazione dei valori limite: l'esperto di sensori Ulf Ostermann sa cosa è importante. Il cloro è difficile da rilevare a causa della sua elevata reattività. Quali sono i problemi nella pratica e le soluzioni che Dräger propone? Se il problema principale è che le molecole di cloro si accumulano rapidamente e facilmente sulle superfici dei dispositivi significa che ci vuole molto tempo prima che un'atmosfera contaminata diffonda una quantità di molecole adeguata Ulf Ostermann, fino al sensore. In questo caso, l'uso Global Solution Manager – Mobile di un sensore altamente sensibile Gas Detection Systems sarebbe estremamente vantaggioso. Il nostro DrägerSensor® XXS per il cloro, per esempio, ha un tempo di risposta t-90 di 30 secondi, 4 volte più veloce rispetto a molti comuni sensori di cloro.
Allo stesso tempo, X-dock può testare anche il tempo di risposta del sensore di cloro. Se un dispositivo non risponde dopo 60 secondi nella stazione questo significa che il bump test è fallito! Questo risulta utile ad esempio per identificare tempi di risposta più lenti dovuti a superfici contaminate sui dispositivi. Anche le misurazioni dei valori limite per i contenitori o per gli spazi confinati sono problematiche. Che cosa deve essere considerato in questi casi? I tubi tradizionali che vengono utilizzati nelle operazioni di pompaggio non consentono il passaggio del cloro o lo rallentano significativamente. Perciò, in pratica, i dispositivi stessi vengono spesso immessi nello spazio confinato o nel contenitore con una cinghia, un'asta o altri attrezzi simili. Il problema: non si possono leggere i valori. Ecco perché abbiamo sviluppato un nuovo tubo flessibile che consente di eseguire in modo pratico le misurazioni dei valori limite del cloro con i dispositivi di pompaggio.
Un altro punto critico spesso può essere la sensibilità incrociata... Corretto, come con il solfuro di idrogeno. Sul mercato esistono dispositivi in cui il sensore risponde a 10 ppm di H2S in atmosfera con un allarme di cloro e visualizza 30 ppm, e ciò ovviamente può portare ad un elevato numero di allarmi indesiderati, soprattutto negli impianti petrolchimici. Il nostro sensore è molto più robusto a questo proposito: 10 ppm di H2S evidenziano una lettura di cloro inferiore a 0,5 ppm.
FONTE:
www.worldchlorine.org
Più è difficile da misurare una sostanza pericolosa e più importante sarà che un dispositivo funzioni con assoluta affidabilità. Abbiamo visto quanto fosse difficile testare il corretto funzionamento dei sensori di cloro. È cambiato qualcosa? Dräger X-dock® fornisce un metodo fisso e comodo per testare i sensori di cloro. Per prima cosa X-dock presenta percorsi relativamente brevi. Un altro vantaggio è che abbiamo sviluppato e introdotto una valvola in acciaio inox specificamente per l'esposizione al cloro. Questo rende il bump test ancora più veloce. E più economico: per esempio, il nostro sistema permette di eseguire il test di un dispositivo Dräger con sensore di cloro ogni giorno per un anno intero utilizzando una sola bombola da 58 litri di gas di prova.
IMPRINT GERMANIA
Dräger Safety AG & Co. KGaA Revalstraße 1 23560 Lübeck www.draeger.com © Drägerwerk AG & Co. KGaA
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