Automazione e ottimizzazione delle operazioni di mining con Rheonics Sensori e soluzioni
L'industria mineraria è sempre stata nota per la sua complessità e gli ambienti difficili. Dal minerale...
Le polveri combustibili rappresentano un rischio significativo di esplosione in settori quali l'industria alimentare, chimica, mineraria e delle polveri metalliche. Questa nota applicativa esplora come Rheonics I densimetri SRD e i viscosimetri SRV certificati EX ia IIIC Da migliorano sia la sicurezza che il controllo di processo negli ambienti Zona 20, 21 e 22 secondo gli standard ATEX e IECEx. Scopri come il monitoraggio in linea intrinsecamente sicuro di densità e viscosità contribuisce a prevenire i rischi di ignizione, migliorando al contempo l'efficienza operativa e la qualità del prodotto.
Tabella dei Contenuti
Il rischio di esplosioni di polveri è una preoccupazione significativa in molti settori industriali. Il particolato fine, o polvere, proveniente da materiali come cereali, zucchero, legno, sostanze chimiche e metalli può diventare una potente fonte di combustibile se sospeso nell'aria alla giusta concentrazione ed esposto a una fonte di accensione. Affinché si verifichi un'esplosione di polveri, devono essere presenti cinque condizioni: combustibile (polvere combustibile), ossigeno, confinamento (in un recipiente o in un edificio), dispersione (una nube di polvere) e una fonte di accensione. Un'esplosione di polveri può causare rapidi aumenti di pressione, danni catastrofici agli impianti e gravi rischi per il personale. Di conseguenza, l'utilizzo di apparecchiature certificate che eliminano o controllano le potenziali fonti di accensione è un elemento fondamentale della sicurezza industriale.
In questo contesto, il monitoraggio accurato e in tempo reale dei parametri di processo quali densità e viscosità gioca un ruolo cruciale. Questi parametri sono indicatori fondamentali della consistenza, della concentrazione e della fluidità di un materiale. Il monitoraggio continuo in linea fornisce dati immediati, aiutando gli operatori a ottimizzare i processi, garantire la qualità del prodotto e ridurre gli sprechi. Il campionamento manuale, al contrario, può essere lento nel rilevare le deviazioni e può comportare rischi o imprecisioni.
Oltre all'ottimizzazione dei processi e al controllo qualità, i dati di densità e viscosità possono fornire un ulteriore livello di informazioni sulla sicurezza. Ad esempio, nella movimentazione dei cereali, le variazioni di densità del materiale possono essere correlate alle variazioni del contenuto di umidità. È noto che i livelli di umidità influenzano la generazione di polvere e la sua esplosività. Analogamente, nei processi basati su fanghi, le deviazioni di densità o viscosità possono segnalare problemi come sedimentazione delle particelle o blocchi. Se non affrontate, queste condizioni potrebbero portare ad un accumulo anomalo di polvere o a problemi operativi, aumentando indirettamente il rischio complessivo dell'impianto. Utilizzando sensori certificati per monitorare queste variabili, gli operatori non solo garantiscono che il sensore stesso non rappresenti un pericolo di innesco, ma ricevono anche un avviso tempestivo sulle condizioni che potrebbero contribuire a un rischio più ampio di esplosione di polvere, consentendo un intervento proattivo.
Rheonics offre misuratori di densità di processo (SRD) e viscosimetri (SRV) in linea progettati per questi ambienti industriali difficili. Una caratteristica fondamentale di questi sensori è la certificazione EX, che include le omologazioni per l'uso in aree in cui sono presenti polveri combustibili. Ciò garantisce che possano essere integrati in sicurezza nei processi senza diventare una fonte di ignizione.
Per garantire l'uso sicuro delle apparecchiature in atmosfere potenzialmente esplosive, sono stati istituiti quadri normativi e di certificazione completi. Due dei più riconosciuti sono la Direttiva ATEX in Europa e il Sistema IECEx a livello internazionale. Entrambi i quadri sono progettati per armonizzare gli standard di sicurezza e garantire che le apparecchiature destinate alle aree pericolose siano conformi a rigorosi requisiti di sicurezza.
La Direttiva ATEX si compone di due parti principali: la Direttiva 1999/92/CE (nota anche come ATEX 137), che delinea gli obblighi dei datori di lavoro per proteggere i lavoratori dai rischi di atmosfere esplosive, inclusa la classificazione delle aree pericolose in zone; e la Direttiva 2014/34/UE (nota anche come ATEX 114), che specifica i requisiti essenziali di salute e sicurezza e le procedure di valutazione della conformità per le apparecchiature e i sistemi di protezione destinati all'uso in tali aree. Il sistema IECEx fornisce uno schema internazionale per la certificazione delle apparecchiature, facilitando il commercio globale garantendo la conformità agli standard IEC.

Per gli ambienti con rischi di polvere combustibile, sia ATEX che IECEx definiscono le zone in base alla frequenza e alla durata della presenza di una miscela esplosiva di polvere e aria:
Il livello di protezione offerto dall'apparecchiatura è designato dagli EPL secondo IECEx e dalle categorie secondo ATEX:
Un aspetto fondamentale della certificazione per aree pericolose è garantire che la temperatura superficiale massima di qualsiasi apparecchiatura rimanga al di sotto della temperatura di autoaccensione dell'atmosfera esplosiva circostante. Per le polveri combustibili, questo aspetto è particolarmente delicato. La temperatura di accensione di uno strato di polvere può essere significativamente inferiore a quella di una nube di polvere. La polvere può accumularsi sulle apparecchiature, formando strati isolanti che possono bruciare senza fiamma o incendiarsi a temperature inferiori rispetto a una nube dispersa. Pertanto, le apparecchiature destinate ad aree polverose devono essere classificate in base a una temperatura superficiale massima sicura sia per l'accensione della nube che per quella dello strato, con la temperatura di accensione dello strato che spesso rappresenta il valore più restrittivo.
Invece delle classi T1-T6 comunemente utilizzate per i gas, le certificazioni per le polveri spesso specificano direttamente la temperatura superficiale massima, come Tmax 85 °C o Tmax 135 °C. Questa marcatura esplicita della temperatura è fondamentale per consentire agli utenti di adattare correttamente l'apparecchiatura alle specifiche caratteristiche di accensione delle polveri presenti nella loro struttura. La certificazione per Rheonics I sensori, ad esempio, includono un intervallo di temperature superficiali massime specifiche (ad esempio, T85 °C, T100 °C, ecc., come parte della marcatura "Ex ia IIIC T… Da"), a indicare che la selezione deve essere effettuata con attenzione in base alle proprietà della polvere effettivamente incontrata e alle condizioni operative ambientali. Ciò garantisce che la superficie del sensore non diventi una fonte di innesco per gli strati di polvere accumulati.
Il fatto che Rheonics La certificazione EPL Da dei sensori e la loro idoneità per le polveri del Gruppo IIIC sono particolarmente degne di nota. La certificazione per il Gruppo IIIC attesta che i sensori sono adatti alle polveri conduttive più complesse, ampliando significativamente la loro applicabilità oltre le polveri non conduttive del Gruppo IIIB. Allo stesso tempo, la classificazione EPL Da ne attesta l'idoneità per la Zona 20, l'ambiente con polveri più pericoloso, dove le atmosfere esplosive sono presenti costantemente o frequentemente. Questa doppia certificazione per il più alto gruppo di polveri e livello di protezione sottolinea la loro robusta progettazione di sicurezza per un'ampia gamma di applicazioni impegnative.
La sicurezza intrinseca (IS), o "Ex i", è una tecnica di protezione applicata alle apparecchiature elettriche e ai cablaggi per aree pericolose. Il principio fondamentale della sicurezza intrinseca è limitare l'energia elettrica e termica disponibile all'interno dell'apparecchiatura e dei relativi cablaggi a un livello inferiore a quello che può causare l'innesco di una specifica miscela atmosferica pericolosa, che si tratti di gas, vapori o polveri combustibili.

Questa limitazione energetica viene implementata utilizzando barriere Zener, installate in un'area non pericolosa (sicura) o all'interno di un involucro certificato. Queste barriere includono componenti come diodi Zener per limitare la tensione, resistori per limitare la corrente e fusibili per proteggere gli elementi del circuito. Rheonics sensori, il trasmettitore deve essere posizionato al di fuori della zona pericolosa, mentre la sonda può essere installata nella zona 0/zona 20.
La sicurezza intrinseca è suddivisa in tre livelli, che indicano l'integrità della sicurezza mantenuta in condizioni di guasto:
L'applicazione della sicurezza intrinseca offre diversi vantaggi significativi, in particolare in ambienti carichi di polvere combustibile:
L'efficacia di un sistema di sicurezza intrinseca si basa sulla corretta progettazione e installazione dell'intero "circuito IS", che include l'apparato intrinsecamente sicuro nell'area pericolosa (ad esempio, il Rheonics sensore), l'apparato associato (barriera) nell'area sicura e il cablaggio di interconnessione. I parametri del cavo (come la sua capacità e induttanza massime) e le caratteristiche del sensore e della barriera devono essere tutti compatibili e rientrare nei limiti specificati nella documentazione di certificazione. Manuali – Rheonics
Rheonics offre una gamma di sensori di processo in linea, tra cui l'SRD (Simultaneous Density Meter and Viscometer) e l'SRV (Inline Viscometer), progettati per applicazioni industriali complesse, comprese quelle con rischio di polveri combustibili. Questi sensori utilizzano una tecnologia brevettata con risonatore torsionale bilanciato. L'SRD misura la densità del fluido in base alla variazione della frequenza naturale del risonatore, mentre sia l'SRD che l'SRV determinano la viscosità misurando l'effetto di smorzamento che il fluido esercita sull'elemento risonante.
Caratteristiche principali di Rheonics I sensori SRD e SRV presentano una struttura interamente metallica (con opzioni per acciaio inossidabile 316L o Hastelloy C22 per le parti a contatto con il fluido), design ermeticamente sigillati senza elastomeri e un'intrinseca insensibilità all'orientamento di montaggio o alle vibrazioni. Incorporano inoltre la misurazione integrata della temperatura del fluido, fornendo dati completi per il controllo di processo.
Nelle aree a rischio polvere (zona 20, 21 o 22), Ciò diventa particolarmente importante perché la classificazione della temperatura superficiale certificata del sensore è direttamente collegata al suo intervallo operativo definitoSe il sensore viene utilizzato al di fuori dei limiti specificati, potrebbe superare la temperatura superficiale consentita e rappresentare un rischio di accensione per le polveri combustibili presenti nell'atmosfera circostante.
Pertanto, sebbene l'obiettivo principale sia la selezione di un sensore che operi nelle effettive condizioni di processo, ciò garantisce anche che il sensore mantenga la sua classificazione di temperatura superficiale certificata. Consultare sempre Rheonics documentazione per confermare la compatibilità sia con le condizioni di temperatura sia con le proprietà di accensione della polvere presente nella vostra installazione.
Rheonics I sensori SRD e SRV, con certificazioni EX, sono adatti a una moltitudine di applicazioni in settori in cui le polveri combustibili rappresentano un rischio significativo. La loro capacità di fornire dati di densità e/o viscosità in tempo reale e in linea consente un migliore controllo di processo, una migliore qualità del prodotto, una maggiore efficienza e, soprattutto, operazioni più sicure.

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:

Applicazione SRD/SRV:
La tabella seguente fornisce una panoramica consolidata dell'idoneità di Rheonics Sensori SRD (misuratore di densità e viscosità in linea) e SRV (viscosimetro in linea) certificati EX per applicazioni chiave in ambienti con presenza di polveri combustibili. Questa tabella è pensata come guida di riferimento rapido per ingegneri e professionisti della sicurezza.
Tabella di riferimento: Idoneità di Rheonics Sensori certificati SRD e SRV EX per applicazioni in ambienti con polvere combustibile
| Segmento industriale | Applicazione/Processo specifico | Tipi e caratteristiche comuni delle polveri combustibili | Gruppo di polvere tipico (ATEX/IECEx) | Zona pericolosa tipica (ATEX/IECEx) | Consigliato Rheonics Sensore | Parametri chiave del processo monitorati | Note sui vantaggi e sull'idoneità per Rheonics Sensore | Pertinente Rheonics Aspetto di certificazione della polvere |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cibo e agricoltura | Macinazione della farina - Condizionamento del grano e miscelazione dell'impasto | Farina di frumento, amido di mais - fine, biologico | IIIB | Zona 20, 21, 22 | SRD, SRV | Densità, Viscosità, Temperatura, Inferenza dell'Umidità | Ottimizza l'umidità per la macinazione tramite la densità; controlla la viscosità dell'impasto per una maggiore consistenza. Disponibile con design igienico. Sicuro in caso di presenza continua di polvere. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico in base all'applicazione) |
| Raffinazione dello zucchero - Cristallizzazione e concentrazione dello sciroppo | Polvere di zucchero - fine, biologica | IIIB | Zona 20, 21 | SRD | Densità, Concentrazione (Brix), Viscosità | Monitora la crescita dei cristalli, controlla la concentrazione dello sciroppo. Design igienico. Sicuro in aree ad alta polvere. | Ex ia IIIC T100∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Produzione di latte in polvere - Essiccazione a spruzzo e movimentazione della polvere | Latte in polvere - fine, biologico | IIIB | Zona 20, 21 | SRD | Densità, Viscosità (del concentrato) | Controllare l'alimentazione del concentrato all'essiccatore; monitorare la densità apparente della polvere. Igienico. Sicuro per polvere esplosiva. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Eccipienti farmaceutici | Miscelazione e granulazione di polveri | API, eccipienti (lattosio, amido) - fini, potenti | IIIB (potenzialmente IIIC per alcuni eccipienti) | Zona 20, 21 | SRD, SRV | Densità, Viscosità, Omogeneità della miscela | Garantisce l'uniformità della miscela tramite la densità; controlla la viscosità del liquido di granulazione. IS per una facile pulizia. Massima sicurezza per polveri potenti. | Ex ia IIIC T85∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Rivestimento della compressa | Polimeri di rivestimento, pigmenti - fini | IIIB | Zona 21, 22 | SRV | Viscosità, Temperatura | Mantenere una viscosità costante della soluzione di rivestimento per ottenere un aumento di peso e un aspetto uniformi delle compresse. | Ex ia IIIC T85∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Trattamento chimico | Produzione e movimentazione di polveri polimeriche | Polveri di polietilene, polipropilene - fini | IIIB | Zona 20, 21 | SRD | Densità apparente, proprietà di flusso (dedotte) | Monitorare la densità della polvere per verificarne la consistenza e l'addensamento. Sicuro per polveri polimeriche infiammabili. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Gestione del nero di carbonio | Carbon Black - molto fine, conduttivo | IIIC | Zona 20, 21 | SRD | Densità della sospensione, densità apparente | Monitorare la densità in fase di produzione e movimentazione. Classificazione essenziale IIIC per polveri conduttive. | Ex ia IIIC T200∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Miniere e minerali | Trasporto e preparazione di fanghi di carbone | Polvere di carbone - fine, conduttiva, abrasiva | IIIC | Zona 20, 21 | SRD | Densità della sospensione, contenuto di solidi, viscosità | Ottimizza la densità del fango per il pompaggio; monitora la sicurezza. Robusto per gli abrasivi. Essenziale IIIC e Da per il carbone. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Lavorazione dei minerali metallici (ad esempio, circuiti di macinazione) | Minerali di solfuro metallico - fini, potenzialmente conduttivi, abrasivi | IIIC / IIIB | Zona 21, 22 | SRD | Densità della sospensione, contenuto di solidi | Controllare la densità del circuito di macinazione per un'efficienza ottimale. Robusto. IIIC se conduttivo. | Ex ia IIIC T200∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Produzione di mangimi per animali | Condizionamento del mosto per la pellettizzazione | Polveri di cereali, farine proteiche - biologiche | IIIB | Zona 21, 22 | SRV, SRD | Viscosità, Densità, Umidità (dedotta) | Ottimizza la viscosità/densità del mosto controllando il vapore/l'umidità per ottenere pellet durevoli. | Ex ia IIIC T100∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Lavorazione del legno e della carta | Estrazione della polvere di legno e stoccaggio in silos | Polvere di legno, segatura - organica | IIIB | Zona 20, 21 | SRD (per densità/umidità del truciolo) | Densità apparente, umidità (dedotta) | Monitorare la densità del truciolo per l'alimentazione del digestore. Sicuro per polvere di legno altamente infiammabile. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Preparazione della pasta di carta | Fibre di cellulosa - organiche | IIIA / IIIB | Zona 21, 22 | SRD | Consistenza della polpa (densità) | Controllare la consistenza della pasta per l'alimentazione della macchina continua. | Ex ia IIIC T100∘C Da (esempio, verificare T specifico) | |
| Polveri metalliche e produzione additiva | Manipolazione e setacciatura di polveri di alluminio/titanio | Polveri di alluminio e titanio - molto fini, altamente conduttive | IIIC | Zona 20, 21 | SRD, SRV (per fanghi) | Densità apparente, viscosità/densità della sospensione | Sicurezza critica per la manipolazione di polveri metalliche altamente esplosive. Requisiti essenziali per EPL e IIIC elevati. | Ex ia IIIC T200∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Vernici e rivestimenti | Produzione di rivestimenti in polvere (macinazione/miscelazione) | Resine polimeriche, pigmenti - organici | IIIB | Zona 20, 21 | SRD (per la densità della miscela), SRV (per i precursori liquidi) | Densità, Viscosità | Assicura l'omogeneità della miscela; controlla la viscosità del precursore. Sicuro per la produzione di vernici in polvere. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
| Produzione di fertilizzanti | Produzione di fertilizzanti granulari (essiccazione/rivestimento) | Polveri di nitrato di ammonio, urea, potassio - organiche/inorganiche | IIIB | Zona 21, 22 | SRD, SRV (per fusioni/fanghiglie) | Densità, Viscosità, Umidità (dedotta) | Controllare la viscosità della sospensione/fusione per la granulazione; monitorare la densità apparente dei granuli. | Ex ia IIIC T135∘C Da (esempio, verificare T specifico) |
Nota: il valore Tmax specifico (ad esempio, T85C, T100C, T135C, T200C, T285C, T485C) dalla certificazione del sensore deve essere scelto in base alla temperatura di accensione effettiva della polvere specifica e alle temperature massime ambiente/di processo. Consultare Rheonics documentazione per una selezione precisa.
L'uso sicuro ed efficace di qualsiasi apparecchiatura certificata EX, inclusi Rheonics I sensori SRD e SRV dipendono dalla corretta installazione, dal funzionamento e dalla manutenzione, eseguiti nel rigoroso rispetto delle istruzioni del produttore e degli standard applicabili alle aree pericolose. Rheonics Manuali
È fondamentale che tutto il personale coinvolto nell'installazione, messa in servizio, funzionamento e manutenzione di Rheonics sensori in aree pericolose leggere attentamente e rispettare il manuale di installazione EX specifico fornito da RheonicsQuesti manuali contengono informazioni essenziali sulle procedure di cablaggio, sulla selezione di apparecchiature compatibili (barriere) e su eventuali "condizioni speciali per l'uso sicuro" che devono essere rispettate. Spesso, i certificati EX presentano un suffisso "X" (ad esempio, TÜV 19 ATEX 8332 X o IECEx TUR 19.0005X). Questa "X" indica che esistono condizioni specifiche, dettagliate nella scheda del certificato o nel manuale di istruzioni, essenziali per il mantenimento dell'integrità di sicurezza dell'installazione. Queste condizioni potrebbero includere limitazioni sui parametri dei cavi, requisiti per la protezione meccanica o intervalli di temperatura ambiente specifici. Il mancato rispetto di queste condizioni può invalidare la certificazione e compromettere la sicurezza.
Rheonics I sensori SRD e SRV sono certificati come dispositivi a sicurezza intrinseca "Ex ia". Ciò significa che fanno parte di un sistema a sicurezza intrinseca. Le considerazioni chiave includono:
Il rischio rappresentato dalle polveri combustibili in ambienti industriali richiede un approccio rigoroso alla sicurezza, e la selezione di apparecchiature adeguatamente certificate è un elemento fondamentale. È essenziale riconoscere che non tutte le certificazioni EX sono equivalenti; considerazioni specifiche sulle polveri, come le Zone di Area Pericolosa (20, 21, 22), i Gruppi di Polveri (IIIA, IIIB, IIIC), i Livelli di Protezione delle Apparecchiature (Da, Db, Dc) e, soprattutto, i limiti massimi di temperatura superficiale considerando l'innesco dello strato di polvere, sono fondamentali per garantire la sicurezza.
Rheonics I misuratori di densità e viscosità in linea SRD e i viscosimetri in linea SRV offrono una tecnologia di misurazione avanzata combinata con una struttura robusta. Soprattutto per le applicazioni in ambienti polverosi, questi sensori sono dotati di certificazioni EX complete e di alto livello, in particolare Ex ia IIIC T(intervallo)° C DaQuesta marcatura ne attesta l'idoneità all'uso con tutti i tipi di polveri combustibili, comprese quelle conduttive (Gruppo IIIC) e nelle aree più pericolose della Zona 20 (EPL Da), con sicurezza intrinseca "ia" che garantisce il massimo livello di tolleranza ai guasti. L'intervallo specificato di temperature superficiali massime consente un adattamento preciso alle caratteristiche di accensione dello specifico pericolo di polvere.
L'adozione di questi sensori certificati offre molteplici vantaggi. Il primo è la maggiore sicurezza, poiché la progettazione a sicurezza intrinseca impedisce al sensore di diventare una fonte di ignizione. Oltre a questa funzione di sicurezza primaria, i dati di densità e viscosità in tempo reale forniti da Rheonics I sensori consentono miglioramenti significativi nell'efficienza dei processi, nella costanza della qualità del prodotto e possono portare a una riduzione degli sprechi e a un utilizzo ottimizzato delle risorse. I vantaggi operativi, come la potenziale facilità di manutenzione dovuta alla sicurezza intrinseca, contribuiscono ulteriormente al loro valore.
Rheonics non esegue la classificazione delle aree pericolose. RheonicsL'ambito di applicazione è limitato alla certificazione Ex dei propri sensori e al gruppo di gas, alla classificazione di temperatura e alla classificazione delle polveri applicabili indicati nella documentazione del prodotto. La valutazione e l'approvazione della zonizzazione delle aree pericolose, sia per i rischi di gas/vapori che per quelli di polveri, devono essere eseguite da un ente qualificato e autorizzato in conformità con gli standard e le normative applicabili.