Commenti su ritorni di fiamma, flashback e valvole antiritorno di fiamma

Il settore delle apparecchiature di sicurezza è molto cresciuto negli ultimi anni, poiché i produttori hanno investito molto per promuovere la consapevolezza della sicurezza e l'informazione rivolta agli utilizzatori finali. Tra i vari obiettivi raggiunti, i produttori di attrezzatura per riscaldo e taglio ossi-combustibile sono riusciti ad accrescere la consapevolezza del problema della sicurezza correlata ai loro prodotti. Si tratta di una tendenza positiva che deve essere mantenuta. Tuttavia, anche le attrezzature di sicurezza, se utilizzate impropriamente, possono generare condizioni di pericolo che aumentano il rischio di incidenti e lesioni.

Molti anni di esperienza sul campo hanno dimostrato che, se utilizzati in conformità alle istruzioni del produttore, i cannelli da taglio ossi-combustibile sono sicuri e affidabili senza dover utilizzare dispositivi di sicurezza aggiuntivi come valvole antiritorno di fiamma. Detto questo, è necessario sottolineare l'importanza dell'informazione e della diligenza da parte dell'utilizzatore finale per poter utilizzare l'attrezzatura ossi-combustibile in modo sicuro. Nei luoghi di lavoro moderni, in cui tutto si svolge a ritmi sostenuti, è facile dimenticare alcune procedure di sicurezza, come lo spurgo dei tubi flessibili all'avvio e allo spegnimento o la verifica di tutti i punti in cui fluisce il gas per accertarsi che siano puliti e privi di sporcizia, olio e detriti. 

Alla luce di quanto descritto, i produttori installano valvole di sicurezza sui cannelli e, alcuni di loro, integrano i cannelli con delle valvole antiritorno di fiamma. Tutti questi dispositivi sono utili, ma non sostituiranno mai la responsabilità dell'utilizzatore nell’uso corretto delle attrezzature ossi-combustibili. Se un utente finale trascura o ignora gli accorgimenti per la manutenzione la sicurezza suggeriti dal produttore, con molta probabilità potrebbe verificarsi un incidente in mancanza di dispositivi di sicurezza accessori. Avendo gestito diversi casi di incidenti in passato, posso confermare che la maggior parte di essi non si sono verificati a causa del malfunzionamento dell'attrezzatura ma dalla negligenza, impazienza ed inesperienza nel loro uso in sicurezza.

Valvole antiritorno di fiamma
Le valvole antiritorno di fiamma sono dispositivi di impiego comune per arrestare o impedire l'avanzamento di una fiamma a monte del punto di inserimento. Probabilmente, il 90% di tutte le valvole antiritorno utilizzate sui cannelli da taglio e riscaldo ossi-combustibile sono dotate di elementi in acciaio inossidabile sinterizzato. Il remainder è un dispositivo che utilizza un tubo a bobina per disperdere il calore causato dalla fiamma di ritorno. Questi elementi raffreddano la parte anteriore della fiamma quando questa si propaga verso il cannello e/o il regolatore. Le valvole antiritorno sono generalmente affidabili finché vengono utilizzate seguendo le istruzioni del produttore.

Esistono due tipi di valvole antiritorno di fiamma con elementi sinterizzati. Uno viene montato all'uscita dei regolatori e l'altro all'ingresso dei cannelli. Le valvole per i regolatori sono solitamente più grandi ed hanno una portata più elevata rispetto ai modelli per i cannello, poiché l'elemento sinterizzato è dotato di una superficie maggiore che consente un flusso superiore. Le dimensioni delle valvole montate sui cannelli sono inferiori per ridurre gli ingombri sul cannello. Esse vengono utilizzate per prevenire i ritorni di fiamma nei tubi flessibili. Se vengono utilizzate valvole antiritorno sui regolatori, possono verificarsi ritorni di fiamma nei tubi flessibili con un elevato potenziale di pericolosità. Esse vengono utilizzate quando sono necessari flussi più elevati e proteggeranno i regolatori e le bombole dagli effetti del ritorno di fiamma.

Flashback e ritorni di fiamma prolungati
I cannelli da taglio e riscaldo ossi-combustibile sono soggetti a tre tipi di fenomeni: ritorni di fiamma, ritorni di fiamma prolungati e flashback. È importante conoscere questi termini ed essere in grado di identificare ciascuno di essi quando si verificano. Sfortunatamente spesso vengono confusi dagli utilizzatori finali.

Ritorno di fiamma
Un ritorno di fiamma è la momentanea regressione della fiamma nella punta del cannello. L'utilizzatore sente uno "scoppio" e la fiamma si spegne. La fiamma potrebbe riaccendersi se, nelle vicinanze, è presente una fonte di accensione o se si utilizza un accendino manuale. Normalmente questo fenomeno non comporta problemi di sicurezza, poiché molti produttori prevedono i ritorni di fiamma durante la progettazione e i test di qualità, per garantire l'integrità dei cannelli e delle punte anche nel caso in cui si verificassero.

Ritorno di fiamma prolungato
Si tratta di un ritorno di fiamma viva e prolungata all'interno del cannello, solitamente in corrispondenza del miscelatore, ma potrebbe verificarsi anche a monte in determinate condizioni. È spesso accompagnato da un sibilo o da uno stridio e/o da una fiamma a punta e fumo. L'utente deve chiudere immediatamente tutte le valvole del cannello per evitare danni o lesioni. Se un ritorno di fiamma prolungato continua senza che le valvole del cannello vengano chiuse, quest'ultimo potrebbe danneggiarsi seriamente con un conseguente rischio di incendio. È possibile contenere i ritorni di fiamma prolungati all'interno del cannello se l'utente chiude il flusso di gas e questo non si disperde all'esterno. Ci sono, tuttavia, modelli di cannello con pareti sottili, che potrebbero essere fuse dalla fiamma, scatenando un incendio in un tempo brevissimo.

Flashback
Un flashback è una regressione momentanea o prolungata della fiamma a monte del miscelatore, solitamente nel cannello o nei tubi flessibili. Si tratta di una situazione potenzialmente pericolosa, specialmente se la fiamma raggiunge i tubi flessibili, all’interno dei quali potrebbe generarsi un'esplosione con conseguente rottura del tubo stesso. Un flashback viene generalmente causato dal flusso inverso di gas a monte nei tubi o in altre attrezzature. Questo flusso inverso è solitamente la conseguenza di 1) procedure di spegnimento e/o accensione inappropriate o 2) pressioni della bombola troppo basse o 3) una valvola di controllo malfunzionante. 

Le valvole antiritorno di fiamma sono normalmente idonee per prevenire i flashback da flusso inverso, tuttavia non saranno in grado di evitare ritorni di fiamma prolungati né di funzionare in tali situazioni. In pratica, le valvole antiritorno possono aumentare la probabilità che si verifichino ritorni di fiamma prolungati. Infatti, i miscelatori di gas ossi-combustibile sono progettati per distribuire volumi appropriati di ossigeno e gas combustibile nella punta del cannello o nel passaggio di miscelazione. Un miscelatore progettato correttamente garantirà velocità di uscita adeguate del gas miscelato in corrispondenza della punta per evitare ritorni di fiamma prolungati. Tutto ciò si verifica solitamente senza incidenti quando vengono osservate le normali procedure di sicurezza e le pressioni vengono mantenute ai livelli stabiliti dal produttore. Le valvole antiritorno con elementi sinterizzati incorporati creano drastiche riduzioni di pressione nell'elemento sinterizzato e nel cannello. Ciò significa che le pressioni in corrispondenza del miscelatore sono anche più basse, con un’inferiore velocità di uscita del gas miscelato in corrispondenza della punta o dell'ugello. Ciò potrebbe provocare un ritorno di fiamma prolungato se il cannello si avvicinasse eccessivamente al pezzo in lavorazione. Le applicazioni che richiedono un riscaldo prolungato sono specialmente soggette a tale processo, poiché le punte da riscaldo utilizzano ampi volumi di gas e sono altamente suscettibili ai ritorno di fiamma, anche prolungati, se le pressioni del miscelatore sono troppo basse. 

Un modo di evitare i rischi associati a ritorni di fiamma prolungati è quello di compensare i cali di pressione quando si utilizzano valvole antiritorno di fiamma. La maggior parte dei produttori di queste valvole forniscono tabelle di riduzione della pressione associate ai diversi prodotti (vedere Fig. 1). Queste tabelle devono essere osservate con attenzione quando si impostano le pressioni nell’attrezzatura che utilizza delle valvole antiritorno di fiamma. Modalità di lettura delle tabelle:

Determinare la portata e la pressione richieste in base alla punta e all'ugello in uso (è possibile ottenere tali informazioni contattando il produttore o leggendo le relative istruzioni).

Poiché la maggior parte delle tabelle utilizzano aria o azoto come gas di prova, correggere le portate a seconda della densità del gas effettivo utilizzato (ossigeno, acetilene, propano, gas naturale, ecc...).

Individuare sul grafico la riduzione di pressione prevista a una determinata portata e pressione. Ecco un esempio basato sul grafico seguente: se la punta richiedesse 400 scfh a 80 psig, ciò comporterebbe una riduzione sulla curva p =10 psig e la pressione in corrispondenza del regolatore dovrebbe essere impostata a 90 psig.

Se i dati di questi grafici sulla riduzione della pressione vengono seguiti dagli utenti finali, si garantirà il mantenimento delle pressioni corrette in corrispondenza delle punte e diminuiranno le probabilità di ritorni di fiamma prolungati. Ci sono, tuttavia, alcune applicazioni da riscaldo prolungato in cui i flussi sono talmente elevati che l'utilizzo delle valvole antiritorno di fiamma montate sul cannello sarebbe impossibile. Ad esempio, alcune punte per riscaldo prolungato prodotte da Harris richiedono fino a 1600 scfh di ossigeno e 400 scfh di propano. Le riduzioni di pressione su queste punte sarebbero così drastiche da non poter utilizzare le valvole antiritorno di fiamma montate sul cannello. Anzi, si dovrebbero utilizzare valvole antiritorno di fiamma montate sui regolatori di flusso elevato, accertandosi che le pressioni siano compensate per fornire alla punta i flussi adeguati.
     
Per ulteriori informazioni sull'uso delle valvole antiritorno di fiamma montate sulle attrezzature ossi-combustibile, la Compressed Gas Association ha due (2) pubblicazioni; SB-16 Use of High Flow Oxy-Fuel Gas Heating Torch Apparatus e TB-3 Hose Line Flashback Arrestors disponibili sul proprio sito Web (www.cganet.com). 

Riepilogando, gli utilizzatori devono sempre seguire le procedure di manutenzione e sicurezza raccomandate dal produttore. Nessuno sa meglio del produttore come utilizzare ed eseguire la manutenzione in sicurezza dell'attrezzatura da lui fornita. Inoltre, non si deve pensare che un dispositivo di sicurezza accessorio sia in grado di rendere immune l'attrezzatura da tutti gli incidenti. Ciò può creare una falsa sensazione di sicurezza e provocare disattenzioni. Infine, prestare la massima attenzione all'uso delle valvole antiritorno di fiamma nelle applicazioni da riscaldo prolungato. E’ molto importante che queste valvole, se utilizzate, siano adatte per un flusso elevato, montate sul regolatore e che siano seguite scrupolosamente le tabelle di compensazione delle pressioni appropriate. Ciò dovrebbe garantire un impiego sicuro e privo di incidenti della vostra attrezzatura ossi-combustibile.

David Gailey è il responsabile dei Prodotti speciali per The Harris Products Group, A Lincoln Electric Co.  Ha lavorato in Harris per 27 anni ed è stato presidente del CGA Industrial Gas Apparatus Committee.