La gestione del rischio unione degli industriali della provincia bergamo




НазваниеLa gestione del rischio unione degli industriali della provincia bergamo
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Дата05.10.2012
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4.4 Esplosione da BLEVE


4.4 1. L'evento e le possibili cause


L'esame dei resti delle apparecchiature, che prima dell'evento costituivano parte dell'impianto, e delle macerie, sparse ovunque a causa della forte esplosione, evidenzia che il punto dal quale si dipartono a raggiera spostamenti e traiettorie è proprio quello in cui era situato il serbatoio dell'acqua calda. Inoltre non essendo disponibili nelle immediate vicinanze gas combustibili (in rete o in bombole) che possano in qualche modo aver provocato l'esplosione, l'unica valida ipotesi è quella del cedimento del serbatoio che certamente non era dimensionato per resistere a valori elevati di pressione. Era munito di una valvola di sicurezza, di cui peraltro non conosciamo nè lo stato di efficienza nè i valori di taratura, ma, quasi sicuramente, di un tipo non adatto a scaricare grossi volumi in caso di sovrappressioni conseguenti al malfunzionamento delle apparecchiature di regolazione e di controllo della temperatura dell'acqua. Si può quindi lecitamente ritenere che la pressione all'interno del serbatoio sia cresciuta in modo incontrollato fino a raggiungere valori tali da portarlo al collasso meccanico. La successiva e conseguente evaporazione istantanea di parte del liquido contenuto è la causa dell'esplosione che ha praticamente distrutto il capannone in cui si trovava l'impianto di riscaldamento ad olio diatermico.

Un recipiente giunge a rottura quando la pressione interna produce uno stato di sollecitazione non più sopportabile dalle strutture. Se il recipiente contiene un liquido a temperatura ambiente, un eventuale innalzamento della pressione porterà ad uno squarciamento del fasciame o ad un cedimento dei fondi, ma senza produrre effetti di tipo esplosivo poiché la scarsissima comprimibilità dei liquidi praticamente non fa sentire effetti di decompressione (il volume specifico rimane quasi costante). Se invece il recipiente chiuso contiene un liquido a temperatura sufficientemente elevata e la pressione sale a valori intollerabili, il cedimento improvviso delle pareti causa una repentina espansione del liquido che istantaneamente cambia di stato, passando, almeno in parte, alle condizioni di vapore, con un aumento di volume specifico di migliaia di volte. Questo repentino sprigionarsi di grandi volumi di vapore d'acqua è il fenomeno responsabile dell'esplosione del capannone, all'interno del quale si è creata una sovrappressione sufficiente a far cadere le pareti e quindi a far crollare le travature del tetto. Il fatto che il serbatoio abbia raggiunto valori così elevati di pressione e temperatura trova facile spiegazione nel mancato comando di chiusura, da parte del termostato, della valvola a tre vie che consente il passaggio dell'olio diatermico caldo nella serpentina di riscaldamento situata all'interno del serbatoio stesso. Normalmente il calore ceduto dall'olio (ad una temperatura di circa 250 °C) viene controllato tramite la valvola a tre vie che consente o meno il passaggio del fluido riscaldante, mantenendo quindi la temperatura dell'acqua costantemente a 65 °C. Inoltre quando la caldaia, che riscalda l'olio, viene spenta, questo è mantenuto in movimento da una pompa di circolazione finché la temperatura dell'olio stesso non scende a 150 °C. Supponendo dunque che la valvola a tre vie si sia bloccata aperta (e questo potrebbe anche essere avvenuto prima dello spegnimento della caldaia, visto che non è dato sapere se la valvola fosse parzialmente o completamente aperta e quindi non è neppure dato sapere quanto calore si potesse scambiare nell'unità di tempo), a partire dalla sera precedente l'olio in circolazione ha continuato a fornire calore al serbatoio contente acqua inizialmente alla pressione dell'acquedotto (3 ÷ 4 bar).

L'acqua, ricevendo calore continuamente, si è dapprima riscaldata fino a raggiungere la temperatura di circa 140 ÷ 150 °C. A questo punto l'ulteriore calore fornito ha provocato un contemporaneo aumento di pressione, per eventuale formazione di piccole quantità di vapore (liquido in presenza del proprio vapore). La pressione continua a crescere in quanto il liquido all'interno del serbatoio non può trovare sfogo verso l'esterno a causa dell'inadeguatezza della valvola di sicurezza (non adatta allo scopo o addirittura non funzionante o mal tarata) e della presenza della valvola di non ritorno sulla linea dell'acqua di alimento. Continuando dunque ad arrivare calore dall'esterno, la pressione non può far altro che crescere fino a raggiungere il valore di collasso del serbatoio con conseguente evaporazione di parte dell'acqua contenuta.

Il serbatoio, della capacità di 2000 l e del diametro D di 1100 mm, era realizzato in lamiera di spessore s di 3 mm, presumibilmente in materiale all'epoca denominato Fe 37. Al fasciame erano saldati due fondi di tipo torosferico (rapporto H/D = 0,2 se R = D e r = 0,1 x D); aperture erano praticate sia nel fasciame sia nei fondi. Il fasciame, anche se rinvenuto completamente schiacciato dalle macerie, mostrava tuttavia evidenti segni di esplosione ed una linea di rottura lungo una generatrice, sicuramente dove erano praticate le aperture. Anche il fondo superiore veniva poi recuperato e presentava una linea di rottura in corrispondenza della tangenza tra i due raggi di curvatura (dove maggiore è anche lo snervamento). Non conoscendo con certezza se le aperture sul fasciame fossero o meno rinforzate conviene far riferimento più semplicemente alla massima pressione sopportabile dai fondi, con apertura non interessata dalla linea di frattura.

Se il materiale ha una resistenza a rottura sR = 36 kg/mm2 si può calcolare la pressione di collasso mediante l'espressione:


p = 200 x s x sR / D x C


ove C è un coefficiente di forma che nel caso H/D = 0,2 e s/D = 0,0027 vale 2,65. Sostituendo si ottiene:


p = 200 x 3 x 36 /1100 x 2,65 = 7,41 ate (circa 8,5 ata)


cui corrisponde una temperatura di circa 172 °C. Il cedimento del serbatoio a questa pressione libera una quantità di calore pari a:


172 - 100 = 72 kcal/kg (301,5 kJ)


e cioè in totale (per 2000 kg di acqua contenuti nel serbatoio):


72 x 2000 = 144.000 kcal (602.899 kJ).


Essendo il calore latente di vaporizzazione pari a 539,1 kcal/kg (2256,9 kJ/kg) vengono evaporati:


144.000 / 539,1 = 267 kg di vapore


con produzione istantanea (essendo 1,673 m3/kg il volume specifico del vapore) di:


267 x 1,673 = 446,7 m3 di vapore


sicuramente in grado di produrre un'onda di sovrappressione nel locale (di volume poco più che doppio) tale da abbattere facilmente le pareti di contenimento.


4.4.2. Conclusioni


I calcoli svolti evidenziano come l'olio abbia potuto riscaldare, in tempi compatibili con le quantità di calore in giuoco, l'acqua a livelli di temperatura e quindi di pressione tali da portare il serbatoio al collasso.

L'enorme aumento di volume dell'acqua, che passa istantaneamente alle condizioni di vapore quando il serbatoio si squarcia, giustifica gli effetti disastrosi provocati dall'esplosione.





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