Il trasporto stradale e ferroviario di sostanze pericolose è critico dal punto di vista della sicurezza, perché associato ad elevato rischio individuale e sociale. Spesso, infatti, gli itinerari di trasporto utilizzati possono attraversare centri abitati, più o meno densamente popolati, portando le sostanze pericolose a stretto contatto con luoghi altamente vulnerabili come case, scuole, ospedali, uffici, ecc. In queste aree l’analisi di rischio e la sua eventuale riduzione risultano di primaria importanza per la prevenzione di eventi incidentali, che potrebbero dar luogo a conseguenze significative per la popolazione. Tra le sostanze pericolose maggiormente trasportate in Europa, i gas liquefatti in pressione (in prevalenza GPL, cloro, ammoniaca) sono particolarmente critici da questo punto di vista, per la possibilità di incorrere nel fenomeno del “BLEVE” (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), che, nel caso di sostanze infiammabili, è spesso seguito da una “fireball” o “palla di fuoco”, una tipologia di incendio particolarmente severa a causa dell’elevato potere emissivo della fiamma. Nell’ambito del presente studio sono state approfondite le problematiche legate alla sicurezza nel trasporto di gas liquefatti in pressione, in particolar modo del GPL (gas di petrolio liquefatto), in relazione all’adozione di misure di protezione passiva dei serbatoi. L’efficacia di questi metodi di protezione, nell’ambito del trasporto di sostanze pericolose, è basata sulla capacità di ritardare la rottura del serbatoio per un tempo adeguato, tale da permettere alle squadre di emergenza di raggiungere il luogo dell’incidente, attuando misure efficaci di mitigazione (in generale rappresentate dal raffreddamento della cisterna attraverso getti di acqua antincendio). Da dati sperimentali o relativi ad eventi incidentali, nel caso di serbatoi non coibentati il tempo di cedimento può andare da pochi minuti ad un massimo di mezz’ora, senza interventi di mitigazione. Per ottenere maggiori informazioni sull’efficacia del sistema di protezione nel ritardare il BLEVE, è stato sviluppato un approccio modellistico ad elementi finiti (FEM), che ha permesso di calcolare il tempo di cedimento dei serbatoi coibentati, assegnate le condizioni di incendio e la tipologia di coibente e serbatoio. La procedura si basa su un primo stadio, in cui, tramite un modello semplificato a nodi termici, vengono valutate temperatura del liquido, temperatura e pressione del vapore, e portata rilasciata dalla PSV (se presente) in funzione del tempo. Successivamente, i dati ottenuti sono utilizzati per un’analisi FEM di tipo termico, con lo scopo di determinare i profili di temperatura del serbatoio nel transitorio, sotto l’azione dell’irraggiamento dovuto all’incendio esterno. Le mappe di temperatura ottenute sono quindi utilizzate per un’analisi FEM di tipo meccanico. In questa fase vengono applicati, in aggiunta, i carichi derivanti dalla pressione interna e dal peso proprio dell’apparecchiatura, ottenendo le tensioni equivalenti sulla struttura. Per la valutazione del tempo di rottura del serbatoio è stato utilizzato un criterio semplificato di cedimento, mediante una verifica di tipo locale. In particolare, la tensione ammissibile, funzione della temperatura e rappresentativa della resistenza del materiale, è stata confrontata con la tensione equivalente per valutare il “time to BLEVE”. L’approccio modellistico è stato quindi validato utilizzando dati sperimentali riguardanti serbatoi di medie dimensioni, sottoposti ad incendio esterno o avvolti completamente nelle fiamme. Successivamente, il modello è stato esteso a diversi casi studio riferiti ai serbatoi su scala reale, per determinare i tempi di cedimento a seconda del tipo di scarico d’emergenza e di coibente. In particolare, sono stati considerati coibenti di tipo organico (per esempio materiali intumescenti) e di tipo inorganico (cementi speciali, lana di roccia, ecc.), con diversi spessori applicati. I ...
Dispositivi di protezione passiva per la riduzione del rischio nel trasporto di gas liquefatti in pressione
PALTRINIERI, NICOLA;ANTONIONI, GIACOMO;BONVICINI, SARAH;SPADONI, GIGLIOLA;COZZANI, VALERIO
2008
Abstract
Il trasporto stradale e ferroviario di sostanze pericolose è critico dal punto di vista della sicurezza, perché associato ad elevato rischio individuale e sociale. Spesso, infatti, gli itinerari di trasporto utilizzati possono attraversare centri abitati, più o meno densamente popolati, portando le sostanze pericolose a stretto contatto con luoghi altamente vulnerabili come case, scuole, ospedali, uffici, ecc. In queste aree l’analisi di rischio e la sua eventuale riduzione risultano di primaria importanza per la prevenzione di eventi incidentali, che potrebbero dar luogo a conseguenze significative per la popolazione. Tra le sostanze pericolose maggiormente trasportate in Europa, i gas liquefatti in pressione (in prevalenza GPL, cloro, ammoniaca) sono particolarmente critici da questo punto di vista, per la possibilità di incorrere nel fenomeno del “BLEVE” (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), che, nel caso di sostanze infiammabili, è spesso seguito da una “fireball” o “palla di fuoco”, una tipologia di incendio particolarmente severa a causa dell’elevato potere emissivo della fiamma. Nell’ambito del presente studio sono state approfondite le problematiche legate alla sicurezza nel trasporto di gas liquefatti in pressione, in particolar modo del GPL (gas di petrolio liquefatto), in relazione all’adozione di misure di protezione passiva dei serbatoi. L’efficacia di questi metodi di protezione, nell’ambito del trasporto di sostanze pericolose, è basata sulla capacità di ritardare la rottura del serbatoio per un tempo adeguato, tale da permettere alle squadre di emergenza di raggiungere il luogo dell’incidente, attuando misure efficaci di mitigazione (in generale rappresentate dal raffreddamento della cisterna attraverso getti di acqua antincendio). Da dati sperimentali o relativi ad eventi incidentali, nel caso di serbatoi non coibentati il tempo di cedimento può andare da pochi minuti ad un massimo di mezz’ora, senza interventi di mitigazione. Per ottenere maggiori informazioni sull’efficacia del sistema di protezione nel ritardare il BLEVE, è stato sviluppato un approccio modellistico ad elementi finiti (FEM), che ha permesso di calcolare il tempo di cedimento dei serbatoi coibentati, assegnate le condizioni di incendio e la tipologia di coibente e serbatoio. La procedura si basa su un primo stadio, in cui, tramite un modello semplificato a nodi termici, vengono valutate temperatura del liquido, temperatura e pressione del vapore, e portata rilasciata dalla PSV (se presente) in funzione del tempo. Successivamente, i dati ottenuti sono utilizzati per un’analisi FEM di tipo termico, con lo scopo di determinare i profili di temperatura del serbatoio nel transitorio, sotto l’azione dell’irraggiamento dovuto all’incendio esterno. Le mappe di temperatura ottenute sono quindi utilizzate per un’analisi FEM di tipo meccanico. In questa fase vengono applicati, in aggiunta, i carichi derivanti dalla pressione interna e dal peso proprio dell’apparecchiatura, ottenendo le tensioni equivalenti sulla struttura. Per la valutazione del tempo di rottura del serbatoio è stato utilizzato un criterio semplificato di cedimento, mediante una verifica di tipo locale. In particolare, la tensione ammissibile, funzione della temperatura e rappresentativa della resistenza del materiale, è stata confrontata con la tensione equivalente per valutare il “time to BLEVE”. L’approccio modellistico è stato quindi validato utilizzando dati sperimentali riguardanti serbatoi di medie dimensioni, sottoposti ad incendio esterno o avvolti completamente nelle fiamme. Successivamente, il modello è stato esteso a diversi casi studio riferiti ai serbatoi su scala reale, per determinare i tempi di cedimento a seconda del tipo di scarico d’emergenza e di coibente. In particolare, sono stati considerati coibenti di tipo organico (per esempio materiali intumescenti) e di tipo inorganico (cementi speciali, lana di roccia, ecc.), con diversi spessori applicati. I ...I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
