Esplosione di vapori, gas e polveri.

Presentazione sul tema: "Esplosione di vapori, gas e polveri."— Transcript della presentazione:

1 Esplosione di vapori, gas e polveri.
Dott.Ing. Cristiano Cusin

2 …. doverosa precisazione …
Il presente elaborato è stato pensato solo per il supporto alla lezione dell’Autore e quindi non altro valore che per “memoria” per i discenti presenti alla lezione. …. ciò che è riportato non potrà essere usato contro di me …. CRISTIANO CUSIN

3 non è solo farina del mio sacco! ma anche contributi di …..
Ing. Matteo Carretto VV.F.-Venezia Ing. Paolo Maurizi VV.F.-Parma Prof. Almerida Di Benedetto Univ. Napoli …… e tanti - tanti altri CRISTIANO CUSIN

4 ESPLOSIONE ESPLOSIONE
Liberazione rapidissima, incontrollata di energia, con produzione di un’onda meccanica (sovrapressione) e spesso anche di luce e calore (esplosioni termiche). SCOPPIO Rottura meccanica di un recipiente per aumento, non istantaneo, della pressione interna. CRISTIANO CUSIN

5 SOVRAPPRESSIONE CRISTIANO CUSIN

6 EFFETTI FISICI DELLE ESPLOSIONI
CRISTIANO CUSIN

7 ESPLOSIONE TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

8 ESPLOSIONI TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

9 ESPLOSIONE TERMICA ESPLOSIONE TERMICA
Liberazione rapidissima, incontrollata di energia, con produzione di un’onda meccanica (sovrapressione) e anche di luce e calore. L’ENERGIA SI LIBERA PER UNA RAPIDISSIMA REAZIONE CHIMICA ESOTERMA (combustione – decomposizione)

10 Superficie Contatto Combustibile-Comburente

11 Superficie Contatto Combustibile-Comburente

12 ESPLOSIONE

13 ESPLOSIONE VELOCITA’ PROPAGAZIONE FRONTE FIAMMA -REAZIONE

14 ESPLOSIONE

15 CRISTIANO CUSIN

16 ESPLOSIONE TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

17 MISCELA COMBUSTIBILE-COMBURENTE
PER AVERE LA COMBUSTIONE BISOGNA RICADERE NEL CAMPO D’INFIAMMABILITÀ!!! MA IN CERTE CONDIZIONI SI OTTIENE UN’ ESPLOSIONE….

18 CRISTIANO CUSIN

19 ESPLOSIONE DI MISCELE DI GAS CONDIZIONI -> LIMITI INFIAMMABILITA’
Miscela in campo infiammabilità Gas combustione Zona combustione VELOCITA’ PROPAGAZIONE FIAMMA CRISTIANO CUSIN

20 SOVRAPPRESSIONE CRISTIANO CUSIN

21 ESPLOSIONE DI MISCELE DI GAS CONDIZIONI -> LIMITI INFIAMMABILITA’
ONDA SOVRAPPRESSIONE Miscela in campo infiammabilità Gas combustione Zona combustione VELOCITA’ PROPAGAZIONE FIAMMA CRISTIANO CUSIN

22 VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE DELLA FIAMMA
CRISTIANO CUSIN

23 ESPLOSIONI TERMICHE MISCELE INFIAMMABILI DI GAS O VAPORI
- PARAMETRI DI INFIAMMABILITA’ FLASH – POINT (temp. di infiammabilita’) Campo di infiammabilità Temperatura di autoaccensione Energia minima di innesco 0,2 ÷ 1,5 mJ per idrogeno 0,01 mJ per acetilene 0,02 mJ un interruttore elettrico che si chiude emette circa 100 mJ) CRISTIANO CUSIN

24 PENTAGONO DELL’ESPLOSIONE
·       CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI UNA COMBUSTIONE ESPLOSIVA (sovrappressione) SONO: 1.    COMBUSTIBILE 2.    COMBURENTE 3.    ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco) MISCELAZIONE CONFINAMENTO-CONGESTIONAMENTO MISCELAZIONE CONFINAMENTO INNESCO Ing. Cristiano Cusin

25 RILASCIO GAS INNESCO IMMEDIATO INNESCO RITARDATO ASSENZA CONFINAMENTO
JET-FIRE ASSENZA CONFINAMENTO CONGESTIONAMENTO CONGESTIONAMENTO CONFINAMENTO UVCE CVE FLASH-FIRE CRISTIANO CUSIN

26 EVENTI JET FIRE FENOMENO CONDIZIONI NECESSARIE EFFETTI PRINCIPALI
PERDITA DI GAS DA RECIPIENTE IN PRESSIONE INNESCO IMMEDIATO JET FIRE IRRAGGIAMENTO CRISTIANO CUSIN

27 EVENTI FLASH FIRE FENOMENO CONDIZIONI NECESSARIE EFFETTI PRINCIPALI
RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILI INNESCO RITARDATO NON CONFINAMENTO E MODESTE QUANTITA’ FLASH FIRE IRRAGGIAMENTO Q < 5ton luoghi aperti Q < 1,5 TON luoghi parzialmente confinati CRISTIANO CUSIN

28 EVENTI C.V.E. FENOMENO CONDIZIONI NECESSARIE EFFETTI PRINCIPALI
RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILI INNESCO CONFINAMENTO C.V.E. DANNI MECCANICI CONTENITORE E MODESTO IRRAGGIAMENTO CRISTIANO CUSIN

29 EVENTI U.V.C.E. FENOMENO CONDIZIONI NECESSARIE EFFETTI PRINCIPALI
RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILI – GRANDI QUANTITA’ - CONGESTIONAMENTO U.V.C.E. SOVRAPPRESSIONE IRRAGGIAMENTO CRISTIANO CUSIN

30 ESPLOSIONE TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

31 ESPLOSIONI TERMICHE MISCELE POLVERI - PARAMETRI DI INFIAMMABILITA’
(DISPERSIONE O NUBI DI POLVERE) - PARAMETRI DI INFIAMMABILITA’ Granulometria (< 420 μm) Umidita’ Contaminazione (polveri inerti) Concentrazione (lim. inf. di esplos. da 15 a 100 mg/l) Energia minima di innesco (10 ÷ 150 mJ) CRISTIANO CUSIN

32 ESPLOSIONI TERMICHE MISCELE POLVERI (DISPERSIONE O NUBI DI POLVERE)
CRISTIANO CUSIN

33 NUBI O STRATI DI POLVERE
MISCELAZIONE CONFINAMENTO INNESCO CRISTIANO CUSIN 33

34 SEZIONI IMPIANTISTICHE INTERESSABILI
ESPLOSIONI DI POLVERI SEZIONI IMPIANTISTICHE INTERESSABILI Depositi (Sili / Bunkers) Filtri separatori, cicloni Mulini di ogni tipo Trasportatori (nastri, coclee, tazze , pneumatici) Essiccatori a letto fluido Miscelatori Setacci e vagli CRISTIANO CUSIN

35 PARAMETRI DELL’ ESPLOSIONE
A) Pressione massima di esplosione (7 ÷ 8 bar deflagrazione) B) Velocità massima di aumento della pressione legge cubica (dP/dt)max . V⅓ = Kst) (Kst costante caratteristica della miscela in esame) C) Classi di esplosioni St0 Kst = 0 non esplosiva St1 Kst = da 0 a debole St2 Kst = da 200 a 300 forte St3 Kst = > molto forte CRISTIANO CUSIN

36 POLVERI DI PRODOTTI AGRICOLI
PARAMETRI DELL’ ESPLOSIONE POLVERI DI PRODOTTI AGRICOLI I dati riportati nelle tabelle possono differire in base a: Granulometria Forma dei grani Contenuto di umidità

37 ESPLOSIONI DI POLVERI CRISTIANO CUSIN

38 CRISTIANO CUSIN

39 ESPLOSIONE TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

40 ESPLOSIONI TERMICHE ESPLOSIVI (prodotto CE – eccetto militari)
La classificazione è in base al Testo Unico di Pubblica Sicurezza 1^ cat. Polveri 2^ cat. Dinamiti 3^ cat. Detonanti 4^ cat. Artifici 5^ cat. Munizioni di sicurezza e giocattoli pirici CRISTIANO CUSIN

41 ESPLOSIONE TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

42 ESPLOSIONI FISICHE ESPLOSIONI FISICHE EVAPORIZZAZIONI RAPIDE
CONTATTO CORPI INCANDESCENTI ROLL OVER BOIL OVER BLEVE FIRE BALL CRISTIANO CUSIN

43 ESPLOSIONI FISICHE CONTATTO CORPI INCANDESCENTI
Vaporizzazione di liquido per contatto con una massa calda (es. versamento in acqua di metallo fuso come Al o Fe) L’intensità del fenomeno dipende: altezza caduta quantità e dimensioni dei frammenti di materiale caldo livello e quantità di acqua nel contenitore CRISTIANO CUSIN

44 ESPLOSIONI FISICHE ROLL OVER
Intensa veloce evaporazione di un liquido raffreddato per ingresso di altro stesso liquido a temperatura più fredda nella parte superiore L’intensità del fenomeno dipende: Differenza temperatura Volume contenitore CRISTIANO CUSIN

45 ESPLOSIONI FISICHE BOIL OVER
Improvvisa vaporizzazione di un liquido surriscaldato sottostante un liquido con una temperatura di ebolizzione più alta e più leggero. L’intensità del fenomeno dipende: Temperatura di sovrariscaldamento Volume liquido surriscaldato effetto tappo T > Teb CRISTIANO CUSIN

46 ESPLOSIONI FISICHE BLEVE
Improvvisa vaporizzazione di tutta la massa di un liquido surriscaldato per piccolo cedimento contenitore L’intensità del fenomeno dipende: Volume contenitore T > Teb CRISTIANO CUSIN

47 Bleve di botte da 9 m3, 1 m3 di prodotto
Paese di Treviso, 16 Marzo 1996 CRISTIANO CUSIN

48 FIRE BALL Se a seguito di un esplosione fisica il liquido vaporizzato fuori del contenitore è un liquido infiammabile questo si miscela con l’aria e se innescato forma una PALLA DI FUOCO. CRISTIANO CUSIN

49 SCOPPI TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente
Scoppi da sovrappressione TERMICHE FISICHE Combustione veloce con comburente

50 SCOPPI SCOPPIO Rottura meccanica di un recipiente per aumento, non istantaneo, della pressione interna. PROIEZIONE DI FRAMMENTI RILASCIO CONTENUTO RECIPIENTE

51 SCOPPI DA SOVRAPRESSIONI
Cedimenti meccanici in tubazioni o recipienti attraversati o contenenti fluidi sotto pressione CRISTIANO CUSIN

52 RIDUZIONE RISCHIO ESPLOSIONI
Misure di prevenzione Misure di protezione CRISTIANO CUSIN

53 MISURE PREVENZIONE ESPLOSIONI
Evitare le concentrazioni esplosive Eliminare le sorgenti di innesco Rimuovere l’ossigeno (inertizzazione) Aggiunta di diluenti inerti alle polveri (umidità) CRISTIANO CUSIN

54 EVITARE CONCENTRAZIONI ESPLOSIVE
Per i gas e vapori Usare materiali non infiammabili Lavorare sotto il “flash point” Ventilare per rimanere sotto il LEL Per le polveri Usare materiali ad alta granulometria (> 0,5 mm = 500 μm) Mantenere il materiale umido (acqua) Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti) CRISTIANO CUSIN

55 ELIMINARE SORGENTI DI INNESCO
Fiamme libere (permessi di lavoro, divieto di fumo, fiammiferi) Scariche elettriche Scariche atmosferiche Scariche elettrostatiche Attriti meccanici Superfici calde Scintille da impatto CRISTIANO CUSIN

56 RIMUOVERE L’OSSIGENO Ridurre il contenuto di ossigeno in aria attraverso due procedure a. inertizzazione a pressione b. inertizzazione a lavaggio CRISTIANO CUSIN

57 AGGIUNTA DI DILUENTI INERTI ALLE POLVERI
Mantenere il materiale umido (acqua) Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti) CRISTIANO CUSIN

58 MISURE PROTEZIONE ESPLOSIONI
Soppressione di esplosione Contenimento Sfogo di pressione CRISTIANO CUSIN

59 SOPPRESSIONE DELL’ESPLOSIONE
Rivelatore inizio esplosione Iniezione rapida di estinguente (esempio ad inibizione chimica bicarbonato di sodio, fosfato di ammonio, succedanei degli halon) Il contenitore dell’estinguente viene fatto esplodere Adatto per sostanze tossiche CRISTIANO CUSIN

60 CONTENIMENTO DELLE ESPLOSIONI
Tutti gli elementi del contenitore devono resistere alla massima pressione CRISTIANO CUSIN

61 Non adatto per sostanze tossiche Zone di rispetto
SFOGO DI PRESSIONE Si basa su porte o pannelli di facile cedimento per sfogare l’esplosione Non adatto per sostanze tossiche Zone di rispetto CRISTIANO CUSIN

62 VENTING CRISTIANO CUSIN

63 CRISTIANO CUSIN

64 VENTING CRISTIANO CUSIN

65 Per strutture chiuse dove rapporto lunghezza / diametro è minore di 5
DIMENSIONAMENTO VENTING Per strutture chiuse dove rapporto lunghezza / diametro è minore di 5 Av = a V2/3 Kb predc  dove: a = e2 Pstat b = e Pstat c = e0.226 Pstat Av = superficie a minore resistenza V = volume da proteggere K = indice di deflagrazione pred = massima pressione sopportabile Pstat = pressione che libera coperchio superficie a minor resistenza

66 DIMENSIONAMENTO VENTING
CRISTIANO CUSIN

67 BUON PROSEGUIMENTO CORSO
CRISTIANO CUSIN