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

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Presentazione sul tema: "Esplosione di vapori, gas e polveri. Dott.Ing. Cristiano Cusin 1."— Transcript della presentazione:

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

2 CRISTIANO CUSIN2 …. doverosa precisazione … …. doverosa precisazione … Il presente elaborato è stato pensato solo per il supporto alla lezione dellAutore 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 ….

3 CRISTIANO CUSIN3 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

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

5 5 SOVRAPPRESSIONE

6 6 EFFETTI FISICI DELLE ESPLOSIONI CRISTIANO CUSIN

7 7 ESPLOSIONE TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

8 8 ESPLOSIONI TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

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

10 Superficie Contatto Combustibile- Comburente

11

12 ESPLOSIONE

13 VELOCITA PROPAGAZIONE FRONTE FIAMMA - REAZIONE

14 ESPLOSIONE

15 ESPLOSIONI TERMICHE DEFLAGRAZIONI Velocità di reazione inferiore alla velocità del suono Aumenti di pressione di circa 8 volte DETONAZIONI Velocità di reazione superiore alla velocità del suono Aumenti di pressione di circa 20 volte 15CRISTIANO CUSIN

16 16 ESPLOSIONE TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

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

18 CRISTIANO CUSIN18

19 CONDIZIONI-> LIMITI INFIAMMABILITA CRISTIANO CUSIN19 ESPLOSIONE DI MISCELE DI GAS Miscela in campo infiammabilità Zona combustione Gas combustione VELOCITA PROPAGAZIONE FIAMMA

20 CRISTIANO CUSIN20 SOVRAPPRESSIONE

21 CONDIZIONI-> LIMITI INFIAMMABILITA CRISTIANO CUSIN21 ESPLOSIONE DI MISCELE DI GAS Miscela in campo infiammabilità Zona combustione Gas combustione VELOCITA PROPAGAZIONE FIAMMA ONDA SOVRAPPRESSIONE

22 CRISTIANO CUSIN22 VELOCITA DI PROPAGAZIONE DELLA FIAMMA

23 ESPLOSIONI TERMICHE MISCELE INFIAMMABILI DI GAS O VAPORI - PARAMETRI DI INFIAMMABILITA a)FLASH – POINT (temp. di infiammabilita) b)Campo di infiammabilità c)Temperatura di autoaccensione d)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) 23CRISTIANO CUSIN

24 24 PENTAGONO DELLESPLOSIONE CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI UNA COMBUSTIONE ESPLOSIVA (sovrappressione) SONO: 1. COMBUSTIBILE 2. COMBURENTE 3. ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco) 4. MISCELAZIONE 5. CONFINAMENTO-CONGESTIONAMENTO Ing. Cristiano Cusin INNESCO MISCELAZIONE CONFINAMENTO

25 CRISTIANO CUSIN25 RILASCIO GAS INNESCO IMMEDIATO JET-FIRE INNESCO RITARDATO ASSENZA CONFINAMENTO CONGESTIONAMENTO FLASH-FIRE UVCE CONFINAMENTO CVE

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

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

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

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

30 30 ESPLOSIONE TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

31 MISCELE POLVERI (DISPERSIONE O NUBI DI POLVERE) - PARAMETRI DI INFIAMMABILITA 1.Granulometria (< 420 μm) 2.Umidita 3.Contaminazione (polveri inerti) 4.Concentrazione (lim. inf. di esplos. da 15 a 100 mg/l) 5.Energia minima di innesco (10 ÷ 150 mJ) 31CRISTIANO CUSIN ESPLOSIONI TERMICHE

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

33 CRISTIANO CUSIN33 INNESCO MISCELAZIONE CONFINAMENTO NUBI O STRATI DI POLVERE

34 34 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. V = Kst) (Kst costante caratteristica della miscela in esame) C) Classi di esplosioni St0Kst = 0 non esplosiva St1 Kst = da 0 a 200 debole St2Kst = da 200 a 300 forte St3Kst = > 300 molto forte 35CRISTIANO CUSIN

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

37 CRISTIANO CUSIN37 ESPLOSIONI DI POLVERI

38 CRISTIANO CUSIN38

39 39 ESPLOSIONE TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

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 40CRISTIANO CUSIN

41 41 ESPLOSIONE TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

42 CRISTIANO CUSIN42 ESPLOSIONI FISICHE EVAPORIZZAZIONI RAPIDE CONTATTO CORPI INCANDESCENTI ROLL OVERBLEVE FIRE BALL BOIL OVER

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) Lintensità del fenomeno dipende: 1.altezza caduta 2.quantità e dimensioni dei frammenti di materiale caldo 3.livello e quantità di acqua nel contenitore 43CRISTIANO 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 Lintensità del fenomeno dipende: 1.Differenza temperatura 2.Volume contenitore 44CRISTIANO 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. Lintensità del fenomeno dipende: 1.Temperatura di sovrariscaldamento 2.Volume liquido surriscaldato 45CRISTIANO CUSIN T > Teb effetto tappo

46 ESPLOSIONI FISICHE BLEVE Improvvisa vaporizzazione di tutta la massa di un liquido surriscaldato per piccolo cedimento contenitore Lintensità del fenomeno dipende: 1.Volume contenitore CRISTIANO CUSIN T > Teb

47 47 Bleve di botte da 9 m 3, 1 m 3 di prodotto Paese di Treviso, 16 Marzo 1996 CRISTIANO CUSIN

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

49 49 SCOPPI TERMICHEFISICHE Combustione veloce con comburente Scoppi da sovrappressione

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 51CRISTIANO CUSIN

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

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

54 EVITARE CONCENTRAZIONI ESPLOSIVE Per i gas e vapori 1.Usare materiali non infiammabili 2.Lavorare sotto il flash point 3.Ventilare per rimanere sotto il LEL Per le polveri 1.Usare materiali ad alta granulometria (> 0,5 mm = 500 μm) 2.Mantenere il materiale umido (acqua) 3.Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti) 54CRISTIANO 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 55CRISTIANO CUSIN

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

57 AGGIUNTA DI DILUENTI INERTI ALLE POLVERI 1.Mantenere il materiale umido (acqua) 2.Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti) 57CRISTIANO CUSIN

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

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

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

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

62 62 VENTING

63 CRISTIANO CUSIN63

64 CRISTIANO CUSIN64 VENTING

65 65 Per strutture chiuse dove rapporto lunghezza / diametro è minore di 5 A v = a V 2/3 K b p red c dove: a = e 2 Pstat b = e Pstat c = e Pstat A v = superficie a minore resistenza V= volume da proteggere K= indice di deflagrazione p red = massima pressione sopportabile P stat = pressione che libera coperchio superficie a minor resistenza DIMENSIONAMENTO VENTING

66 CRISTIANO CUSIN66 DIMENSIONAMENTO VENTING

67 CRISTIANO CUSIN67 BUON PROSEGUIMENTO CORSO


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