esplosione di vapori, gas e polveri

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Esplosione di vapori, gas e polveri.

Dott.Ing. Cristiano Cusin

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…. 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 ….

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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

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ESPLOSIONE

ESPLOSIONELiberazione rapidissima, incontrollata di energia, con produzione di un’onda meccanica (sovrapressione) e spesso anche di luce e calore (esplosioni termiche).

SCOPPIORottura meccanica di un recipiente per aumento, non istantaneo, della pressione interna.

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SOVRAPPRESSIONE

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EFFETTI FISICI DELLE ESPLOSIONI

p=p1 - patm[kg/cmq=bar]

Danni o effetti

0,7 distruzione muri cemento armato0,6 gravi danni al macchinario industriale0,5 ribaltamento carri ferroviari0,45 distruzione totale case0,25 rottura serbatoi0,16 distruzione 50% case0,07 distruzione totale vetri0,025 distruzione 50% vetri0,007 rotture lastre vetro grandi dimensioni0,0014 vibrazioni stoviglie e finestre

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ESPLOSIONE

TERMICHE FISICHE

Combustione veloce con comburente

Scoppi da sovrappressione

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ESPLOSIONI

TERMICHE FISICHE



ESPLOSIONE TERMICA

ESPLOSIONE TERMICALiberazione 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)

Superficie Contatto Combustibile-Comburente

ESPLOSIONE

ESPLOSIONE

VELOCITA’PROPAGAZIONE FRONTE FIAMMA -REAZIONE

ESPLOSIONE

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ESPLOSIONE

TERMICHE FISICHE



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MISCELA COMBUSTIBILE-COMBURENTE

PER AVERE LA COMBUSTIONE BISOGNA RICADERE NEL CAMPO D’INFIAMMABILITÀ!!!

MA IN CERTE CONDIZIONI SI OTTIENE UN’ ESPLOSIONE….

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• CONDIZIONI -> LIMITI INFIAMMABILITA’

ESPLOSIONEDI MISCELE DI GAS

Miscela in campo infiammabilità

Zona

co

mbu

stion

e

Gas combustione

VELOCITA’ PROPAGAZIONE FIAMMA

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SOVRAPPRESSIONE

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• CONDIZIONI -> LIMITI INFIAMMABILITA’

ESPLOSIONEDI MISCELE DI GAS

Miscela in campo infiammabilità

Zona

co

mbu

stion

e

Gas combustione

VELOCITA’ PROPAGAZIONE FIAMMA

ONDA SOVRAPPRESSIONE

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VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE DELLA FIAMMA

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ESPLOSIONI TERMICHE• MISCELE INFIAMMABILI DI GAS O VAPORI

- PARAMETRI DI INFIAMMABILITA’

a) FLASH – POINT (temp. di infiammabilita’)b) Campo di infiammabilitàc) Temperatura di autoaccensioned) Energia minima di innesco

0,2 ÷ 1,5 mJ per idrogeno 0,01 mJper acetilene 0,02 mJ

un interruttore elettrico che si chiude emette circa 100 mJ)

Ing. Cristiano Cusin 24

·

PENTAGONO DELL’ESPLOSIONE

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI UNA COMBUSTIONE ESPLOSIVA (sovrappressione) SONO:

1. COMBUSTIBILE

2. COMBURENTE

3. ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco)

4. MISCELAZIONE

5. CONFINAMENTO-CONGESTIONAMENTO

INNESCO

MISCELAZIO

NE

CON

FIN

AMEN

TO

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RILASCIO GAS

INNESCO IMMEDIATO

JET-FIRE

INNESCO RITARDATO

ASSENZA CONFINAMENTO

CONGESTIONAMENTO

CONGESTIONAMENTO

FLASH-FIRE UVCE

CONFINAMENTO

CVE

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EVENTI

PERDITA DI GAS DA RECIPIENTE IN PRESSIONEINNESCO IMMEDIATO

JET FIRE

IRRAGGIAMENTO

FENOMENO CONDIZIONI NECESSARIE EFFETTI PRINCIPALI

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EVENTI

RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILIINNESCO RITARDATONON CONFINAMENTO E MODESTE QUANTITA’

FLASH FIRE

IRRAGGIAMENTO


Q < 5ton luoghi aperti

Q < 1,5 TON luoghi parzialmente confinati

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EVENTI

RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILIINNESCO CONFINAMENTO

C.V.E. DANNI MECCANICI CONTENITOREE MODESTOIRRAGGIAMENTO


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EVENTI

RILASCIO GAS –VAPORI INFIAMMABILI – GRANDI QUANTITA’ - CONGESTIONAMENTO

U.V.C.E. SOVRAPPRESSIONE IRRAGGIAMENTO


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ESPLOSIONE

TERMICHE FISICHE



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• 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)

ESPLOSIONI TERMICHE

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• MISCELE POLVERI • (DISPERSIONE O NUBI DI POLVERE)

ESPLOSIONI TERMICHE

CRISTIANO CUSIN 3333INNESCO

MISCELAZIO

NE

CON

FIN

AMEN

TO

NUBI O STRATI DI POLVERE

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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

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PARAMETRI DELL’ ESPLOSIONE

A) Pressione massima di esplosione (7 ÷ 8 bar deflagrazione)

B) Velocità massima di aumento della pressionelegge cubica (dP/dt)max . V⅓ = Kst)(Kst costante caratteristica della miscela in esame)

C) Classi di esplosioniSt0 Kst = 0 non esplosivaSt1 Kst = da 0 a 200 debole St2 Kst = da 200 a 300 forteSt3 Kst = > 300 molto forte

POLVERI DI PRODOTTI AGRICOLI

I dati riportati nelle tabelle possono differire in base a:• Granulometria• Forma dei grani• Contenuto di umidità

PARAMETRI DELL’ ESPLOSIONE

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ESPLOSIONI DI POLVERI

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ESPLOSIONE

TERMICHE FISICHE



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ESPLOSIONI TERMICHE

• ESPLOSIVI (prodotto CE – eccetto militari)

• La classificazione è in base al Testo Unico di Pubblica Sicurezza1^ cat. Polveri2^ cat. Dinamiti3^ cat. Detonanti4^ cat. Artifici5^ cat. Munizioni di sicurezza e giocattoli pirici

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ESPLOSIONE

TERMICHE FISICHE



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ESPLOSIONI FISICHE

ESPLOSIONI FISICHE

EVAPORIZZAZIONI RAPIDE

CONTATTO CORPI INCANDESCENTI ROLL OVER BLEVE

FIRE BALL

BOIL OVER

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ESPLOSIONI FISICHE

CONTATTO CORPI INCANDESCENTIVaporizzazione di liquido per contatto con una massa calda (es. versamento in acqua di metallo fuso come Al o Fe)L’intensità del fenomeno dipende:

1. altezza caduta2. quantità e dimensioni dei frammenti di materiale

caldo3. livello e quantità di acqua nel contenitore

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ESPLOSIONI FISICHEROLL OVER

Intensa veloce evaporazione di un liquido raffreddato per ingresso di altro stesso liquido a temperatura più fredda nella parte superioreL’intensità del fenomeno dipende:

1. Differenza temperatura2. Volume contenitore

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ESPLOSIONI FISICHEBOIL 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:

1. Temperatura di sovrariscaldamento2. Volume liquido surriscaldato

T > Teb

effetto tappo

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ESPLOSIONI FISICHEBLEVE

Improvvisa vaporizzazione di tutta la massa di un liquido surriscaldato per piccolo cedimento contenitoreL’intensità del fenomeno dipende:

1. Volume contenitore

T > Teb

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

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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.

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SCOPPI

TERMICHE FISICHE



SCOPPI

SCOPPIORottura meccanica di un recipiente per aumento, non istantaneo, della pressione interna.

- PROIEZIONE DI FRAMMENTI

- RILASCIO CONTENUTO RECIPIENTE

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SCOPPI DA SOVRAPRESSIONI

Cedimenti meccanici in tubazioni o recipienti attraversati o contenenti fluidi sotto pressione

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RIDUZIONE RISCHIO ESPLOSIONI

• Misure di prevenzione

• Misure di protezione

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MISURE PREVENZIONE ESPLOSIONI

• Evitare le concentrazioni esplosive

• Eliminare le sorgenti di innesco

• Rimuovere l’ossigeno (inertizzazione)

• Aggiunta di diluenti inerti alle polveri (umidità)

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EVITARE CONCENTRAZIONI ESPLOSIVE

Per i gas e vapori1. Usare materiali non infiammabili2. Lavorare sotto il “flash point”3. Ventilare per rimanere sotto il LEL

Per le polveri4. Usare materiali ad alta granulometria (> 0,5 mm = 500 μm)5. Mantenere il materiale umido (acqua)6. Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti)

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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

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RIMUOVERE L’OSSIGENO

• Ridurre il contenuto di ossigeno in aria attraverso due procedurea. inertizzazione a pressioneb. inertizzazione a lavaggio

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AGGIUNTA DI DILUENTI INERTI ALLE POLVERI

1. Mantenere il materiale umido (acqua)

2. Aggiungere un materiale inerte (polveri inerti)

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MISURE PROTEZIONE ESPLOSIONI

• Soppressione di esplosione

• Contenimento

• Sfogo di pressione

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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

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CONTENIMENTO DELLE ESPLOSIONI

Tutti gli elementi del contenitore devono resistere alla massima pressione

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SFOGO DI PRESSIONE

• Si basa su porte o pannelli di facile cedimento

per sfogare l’esplosione

• Non adatto per sostanze tossiche

• Zone di rispetto

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VENTING

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VENTING

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Per strutture chiuse dove rapporto lunghezza / diametro è minore di 5

Av = a V2/3 Kb predc

dove:

a = 0.000571 e2 Pstat b = 0.978 e-0.105 Pstat

c = -0.687 e0.226 Pstat

Av = superficie a minore resistenzaV = volume da proteggereK = indice di deflagrazionepred = massima pressione sopportabilePstat = pressione che libera coperchio superficie a minor resistenza

DIMENSIONAMENTO VENTING

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DIMENSIONAMENTO VENTING

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BUON PROSEGUIMENTO CORSO

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