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Capitolo 2 – L’esplosione, le sostanze e i parametri 35
2.1 i pa r a m e t r i d i e S p l o S i o n e
2.1.1 I limiti di esplosione
I limiti di esplosione rappresentano i confini del campo di esplosione nel quale la
concentrazione della sostanza infiammabile nell’aria può dar luogo ad un’esplosione
(deflagrazione o detonazione). Esiste pertanto un limite inferiore di esplosione (LEL,
Lower Explosion Limit) e un limite superiore di esplosione (UEL, Upper Explosion
Limit).
I limiti di esplosione sono misurati in miscela con l’aria. Tali limiti, nel caso di gas,
vapori e nebbie, si modificano al variare delle condizioni al contorno nelle quali sono
misurati. In particolare:
l’aumento della concentrazione di ossigeno amplia notevolmente l’UEL, e quindi
il campo di esplosione, mentre ha scarsa influenza sul LEL (Figura 2.1);
un aumento di temperatura tende ad aumentare il campo di esplosione con un incremento
dell’UEL;
un aumento deciso del campo di esplosione si registra invece con l’aumento della
pressione che determina un forte spostamento dell’UEL.
Alcune equazioni empiriche permettono di correlare i limiti di esplosione alla temperatura
(Zabetakis et al., 1959; Crowl et al., 2002):
LEL LEL
H T
075 ,
= 25 − ( − 25)
∆
UEL UEL
H T
075 ,
= 25 + ( − 25)
∆
c
c
dove:
∆H c è il calore netto di combustione (kcal/mole)
T è la temperatura (°C)
Il pedice 25 indica il riferimento alla temperatura dell’ambiente
Anche la pressione influenza il campo di esplosione, con la modifica dell’UEL, secondo
la seguente relazione (Zabetakis, 1965; Crowl et al., 2002):
( )
UELp = UEL + 20, 6⋅ LogP+
1
2.3
dove:
P è la pressione (MPa assoluti)
I limiti di esplosione (LEL, UEL) si esprimono generalmente in % o in g/m 3 . Nel caso
di miscele ATEX composte da più sostanze infiammabili, il LEL (e UEL) complessivo
si determina con l’ausilio della legge di Le Chatelier (eq. 2.4)
LEL
miscela
=
n
∑
i=
1
1
yi
LEL
i
Dove y i è la frazione molare o volumetrica della i-esima sostanza.
2.1
2.2
2.4