DM 1934.
Stabilimento con infiammabili, serbatoi interrati cat. A 103 mc.
A un 30 m di distanza, dentro fabbricato produttivo, 3 mc fuori terra in cisterne varie.
Determino 2 classi, 3a e 7a. Applico distanze di protezione, interna ed esterna, diverse.
Mi viene contestato che devo sommate tutto, e applicare le distanze di 3a anche se avessi 1 fusto da 180 l a 100 m di distanza da solo, perché è sommato ai 103 mc di serbatoi interrati.
Che ne pensate?
Classe deposito liquidi infiammabili
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Re: Classe deposito liquidi infiammabili
adiazione termica da fiamme libere
Le fiamme creano danni locali, che possono essere contenuti tramite un efficiente e tempestivo sistema antincendio, ma possono essere causa anche di danni a distanza dovuti all’azione del calore irradiato. Questo aspetto del fenomeno è particolarmente importante nell’industria di processo perché la presenza di sostanze tossiche e/o infiammabili raramente si trova all’interno di una sola parte d’impianto o in una zona circoscritta dello stabilimento e dunque prevedere gli effetti da radiazione termica a distanza equivale a prevenire un probabile effetto domino.
Si pensi, ad esempio, ad un parco serbatoi di prodotti petroliferi. L’incendio di un serbatoio o un incendio accidentale nelle vicinanze dell’area potrebbe surriscaldare un altro serbatoio, per sola radiazione termica senza necessità di attendere la propagazione delle fiamme, e questo a sua volta incendiarsi o esplodere e così via, con un effetto domino disastroso.
Qui di seguito si esaminano i principali aspetti del fenomeno con un accenno ai modelli di calcolo semplificati ma sufficienti per una valutazione di massima.
Il calore che raggiunge un target per radiazione termica (q in W/m2) si può calcolare con la relazione :
ove E è la potenza emissiva della superficie della fiamma (in W/m2), F il fattore di vista geometrico della fiamma rispetto al target, &àx03bd;a è la trasmissività in atmosfera e νt è l’assorbività del target. La potenza emissiva si calcola con la legge di Stefan-Boltzmann quando è nota la temperatura di fiamma (T in °K):
ove:
ε = emissività (valore assunto generalmente unitario)
σ = costante di Stefan-Boltzmann (5,67x10-8 W/m2°K4)
Per temperature di fiamma comprese tra 1.150 e 1.450 °K la potenza emissiva massima può variare tra 99 e 250 kW/m2. Ad esempio, per la benzina E=110 ÷130 kW/m2. Il fattore di vista porta in conto la distanza della fiamma dal target e l’orientamento reciproco per cui va definito caso per caso.
La trasmissività dipende da sostanze presenti lungo il tragitto dalla fiamma al target capaci di assorbire parzialmente la radiazione termica. In pratica si tratta del vapore acqueo (αν) e del biossido di carbonio (αc) in quanto è difficile imbattersi in situazioni ove vi sia una presenza in concentrazioni significative di altre sostanze con simile capacità di assorbimento della radiazione termica. In sostanza:
Senza entrare nei dettagli del calcolo di questi parametri, per il quale si rimanda alle pubblicazioni del TNO, è sufficiente sapere che αν dipende dalla pressione parziale del vapore e questa a sua volta dalla temperatura e dall’umidità relativa, ma anche dalla temperatura della superficie radiante e dalla distanza del target. Orientativamente αν può assumere valori variabili tra zero e 0,4. Analoghe considerazioni valgono per che incide meno sull’intercettazione della radiazione termica assumendo valori che possono variare tra zero e 0,05. Infine, l’assorbività dal target in linea di principio varia tra 0 e 1. Per un uomo nudo è 1, mentre per un vigile del fuoco equipaggiato con tuta ignifuga esso è trascurabile. In pratica, in uno stabilimento industriale gli addetti sono vestiti e in alcuni casi hanno in dotazione equipaggiamenti idonei per far fronte ad eventi accidentali oppure hanno la possibilità di ripararsi all’interno di rifugi da poter raggiungere in pochi secondi. Per quanto riguarda le apparecchiature, per prevenire surriscaldamenti si adottano sistemi di bagnatura continua e/o vernici e colori capaci di riflettere la radiazione incidente. Spesso è difficile conoscere o calcolare la temperatura di fiamma come nel caso di miscele di idrocarburi, oltre alla circostanza che ai fini della radiazione termica trasmessa a distanza è difficile calcolare anche il peso della CO2, del vapore e degli eventuali incombusti.
In tal caso è facile conoscere invece il calore di combustione il quale si calcola come prodotto della portata massica ( in Kg/s) per il calore di combustione (hsub>c in J/Kg).
Di questo calore solo una frazione (η) si disperde per irraggiamento per cui :
Questo avviene attraverso tutta la superficie di fiamma (Af) che non sempre è facile da quantificare. Il calcolo si semplifica nel caso ipotetico di una fiamma libera “puntiforme” e dunque di una superficie sferica:
ove:
= frazione (η) del calore di combustione trasmesso per irraggiamento
να= trasmissività in atmosfera
νν = assorbività del target
x = distanza tra la fiamma e il target
Fireball
Una palla di fuoco si genera quando si ha una rottura istantanea di grosse dimensioni di un serbatoio di gas liquefatto che nella fase di espansione prende fuoco immediatamente prima di miscelarsi con l’aria per cui la fiamma avvolge tutta la massa di combustibile sollevandola da terra per effetto della densità. In letteratura si trovano diverse formule empiriche più o meno equivalenti, per quantificare le dimensioni di queste p***e di fuoco e la durata della combustione, ricavate con prove sperimentali in campo. Il centro di ricerche TNO olandese suggerisce :
r = 3,24 m0,325
t = 3,24 m0,26
ove r ( in m) è il raggio della palla di fuoco, t (in sec) il tempo necessario perché la fiamma si estingua e m è la massa (in Kg) di combustibile.
Ad esempio, si assuma che un’autocisterna di 45 m3 di volume, riempita all’85% di LPG (essenzialmente propano), subisca un incidente con una conseguente rottura catastrofica alla quale segue un BLEVE che evolve in una fireball. Il rilascio è di 38,25 m3 pari a 19.200 Kg ( &àx03c1; =502 kg/m3) e l’evento da luogo ad una fireball del quale si può calcolare il raggio iniziale e il tempo si esaurimento:
(metri)
(secondi)
La potenza emissiva per il propano si può assumere in 196 kW/m2.
Quanto al fattore di vista questo dipende dalla distanza e dalla posizione più o meno decentrata del target il quale viene a trovarsi esposto solo ad una parte della superficie della sfera e dunque della potenza emessa. Per questo in letteratura sono riportati grafici che aiutano a sviluppare queste valutazioni e consentire di tracciare una mappa a livello del suolo di curve iso-radiazione incidente.
Poolfire
Nel caso di una fiamma che si sviluppa da una pozza per ricavarne la superficie si può assumere che la conformazione sia pressoché cilindrica. Una relazione sperimentale, ricavata dal TNO, tra altezza di fiamma (hsub>f) e diametro della stessa (df) è :
essendo dp il diametro della pozza (che in genere è uguale a quello della fiamma), g l’accelerazione di gravità, ρa la densità dell’aria (Kg/m3) e la portata massica del combustibile per unità di superficie del pool (Kg/m2s).
In pratica il rapporto tra altezza e diametro della fiamma diminuisce all’aumentare del diametro perché diventa sempre più difficile l’apporto di ossigeno al centro del pool. Per avere un ordine di grandezza si consideri che per diametro del pool di 10 m il rapporto è circa unitario, mentre per diametro di 1 Km (ad esempio una chiazza nel caso da versamento in mare di idrocarburi) il rapporto scende a 0,4.
Per il calcolo della portata massica di combustibile, che corrisponde alla quantità di liquido che evapora, per liquidi con punto di ebollizione maggiore della temperatura ambiente, il TNO suggerisce di adottare un semplice rapporto tra calore di combustione e calore di evaporazione al quale va aggiunto il calore necessario per riscaldare il liquido sino alla temperatura di ebollizione :
ove:
hν = calore latente di evaporazione (in J/Kg)
cp calore specifico del liquido (J/Kg °K)
ΔT = differenza tra temperatura del liquido e temperatura di ebollizione
Per liquidi con punto di ebollizione minora della temperatura ambiente il termine cp
ΔT scompare. Ove si voglia avere un valutazione della durata di combustione di un poolfire si può assumere che la portata massica specifica sia pari alla velocità di abbassamento del livello della pozza () per la densità del liquido :
Poiché la pozza cambia nel tempo si può assumere una variazione esponenziale della velocità di abbassamento del livello:
ove k è un coefficiente di estinzione dell’ordine, ad esempio, di 2,7 per il butano. Valori di per idrocarburi variano tra 0,5 e 1 cm/min (0,7 per LNG, 0,8 per butano, 0,2 per metanolo, 1,4 per idrogeno).
Quella appena esposta è una traccia di modello che può essere reso più complesso introducendo ad esempio il caso in cui il pool venga alimentato da nuovo combustibile e/o che vi sia uno scambio significativo di calore anche attraverso il terreno e/o che vi sia presenza di vento, ecc.
Nello schema che segue sono richiamate le diverse forme di esplosione.
Qualunque sia l’origine dell’esplosione nell’analisi di rischio, in fase di valutazione delle conseguenze, l’interesse è di disporre di strumenti per prevedere e valutare i possibili effetti conseguenti al rilascio di energia. Questi sono illustrati qui in figura.
In particolare, gli effetti dell'esplosione sono:
- il cratere
- il carico differenziale di picchi di pressione su strutture
- la pressione dinamica
- i missili
- l'onda di shock nel suolo
- la radiazione termica
- gli effetti secondari.
ampèi Tutto questo si può valutare nel caso di esplosione di una massa nota di trinitrotoluolo (TNT) poichè si dispone di numerosi dati da sperimentazione diretta riportati in letteratura ma non è possibile per un numero imprecisabile di sostanze esplosive in situazioni imprevedibili. D'altra parte una trattazione fisico-matematica rigorosa di questi problemi sarebbe estremamente complessa e in pratica poco affidabile in sede previsionale. Per questo si ricorre ad una ragionevole esemplificazione assumendo che in questi casi gli effetti dell'esplosione (non noti) dell’esplosione di una massa nota di una sostanza esplosiva (Mcin Kg) siano riconducibili a quelli di una massa equivalente di TNT (MTNT).
Mc ΔHc
MTNT = α -----------
4,198 x 106
ove ΔHc e 4,198 x 106 sono il calore di combustione in J/Kg rispettivamente della sostanza e del TNT. α è la resa in termini di TNT rispetto agli effetti dannosi dell'esplosione, un fattore empirico compreso tra 0 e 1.
Nel caso, ad esempio, di una nube non confinata di idrocarburo in aria gli effetti da sovrappressione in genere sono molto bassi e α può assumere valori compresi tra 0,01 e 0,1; potrebbe arrivare a 0,3 con velocità di propagazione della fiamma superiore a 100 m/s. E' facile infatti immaginare che a parità di energia contenuta in una nube e in una massa di TNT, il volume della prima è molto maggiore della seconda. In teoria una massa di TNT confinata in condizioni adiabatiche potrebbe generare una sovrappressione di mezzo milione di atmosfere, mentre una nube equivalente nelle stesse condizioni in genere non supera le 8 atmosfere.
Ciò premesso, avviene che l'onda d'urto, più comunemente chiamata onda di pressione, che nasce nel punto di esplosione, si allontana ad elevata velocità nel mezzo circostante. L'andamento di quest'onda è molto ripido sul fronte e decrescente nel verso del centro dell'esplosione.
In un punto fisso l'onda che passa ha l'aspetto qui in figura.
So osserva che esiste una fase positiva dell'onda di pressione, sino a quando è maggiore della pressione ambiente, e una fase negativa quando l'onda passa creando un vuoto parziale e risucchiando l'aria invece di spingerla.Quando si esaurisce anche questa fase si ritorna alla condizione di normalità, in verità con un andamento oscillante che si smorza abbastanza presto. I danni sono dovuti intanto alla massima sovrappressione e poi alla pressione dinamica creata dall'azione del vento generata dallo spostamento dell'onda di pressione.
Questo avviene in un mezzo omogeneo e infinito come l'aria. In pratica se l'onda impatta su una superficie a maggiore densità del mezzo si genera un'onda riflessa che si può combinare in vario modo con quella incidente. In alcune zone le due onde possono fondersi e formare un unico fronte.
Per quanto riguarda la sovrappressione vale la legge della radice cubica di correlazione con la massa equivalente di TNT. Nella figura è riportato l'andamento della sovrappressione (in bar) in funzione di una distanza ridotta Z, pari al rapporto tra la distanza di un generico punto dall'epicentro dell'esplosione e la radice cubica della massa equivalente di TNT (in t), e nella successiva tabelle si accenna al tipo di danni che si possono prevedere in rapporto alla sovrappressione.
In letteratura si trovano molte informazioni più specifiche sul tipo di danni. C'è da notare che le piccole strutture sono esposte per breve tempo all'onda di pressione e magari sono in grado di sopportarla, in funzione della loro elasticità, mentre su grandi strutture si può creare un carico differenziale di sovrappressione che pùò portare alla completa distruzione.
Anche le dimensioni (in m) del cratere prodotto da una esplosione si possono valutare in termini di massa equivalente di TNT (in kg) in accordo con le seguenti relazioni:
d = k MTNT0,3
per d uguale al raggio k può variare tra 0,3 per terreni molto duri e 1,2 per terreni molto morbidi, mentre per d uguale alla profondità k varia tra 0,12 e 0,5. Si tratta di valutazioni di massima poichè la stessa massa equivalente distribuita in una nube estesa non procurerà alcun cratere.
La previsione di rilascio e ricaduta di proiettili è assai difficile. Proiettili di grosse dimensioni possono ricadere anche oltre un chilometro di distanza dal punto di esplosione.
Nel caso di esplosione di notevole potenza occorre prevedere anche i danni da calore nelle aree più prossime al centro e da radiazione termica a distanza dallo stesso.
Danni ai beni inanimati e alla salute delle persone esposte, anche a distanza dal punto di esplosione, possono derivare dalla formazione di gas tossici e/o di polveri.
Infine, è bene tenere presente che gli effetti correlabili a esplosioni, terremoti, incendi, dispersione di sostanze tossiche non sono mai uniformi e omogenei e dunque per valutazioni più approfondite è bene portare in conto anche il fattore probabilità.
Ad esempio, una onda di pressione potrà investire in pieno una persona in piedi completamente esposta, mentre non avrà effetti su una che in quel momento si dovesse trovare casualmente piegata a terra o parzialmente coperta da una ostruzione. Ad esempio, nella figura che segue è riportata la probabilità di rottura del timpano in funzione della sovrappressione.
Questa figura è tratta da una pubblicazione del cosiddetto Libro verde del TNO olandese ( http://www.tno.nl/index.cfm )“Methods for the determination of possible damage to people and objects resulting from releases of hazardous materials”, che tratta a fondo il problema dei danni non solamente da esplosione.
Le fiamme creano danni locali, che possono essere contenuti tramite un efficiente e tempestivo sistema antincendio, ma possono essere causa anche di danni a distanza dovuti all’azione del calore irradiato. Questo aspetto del fenomeno è particolarmente importante nell’industria di processo perché la presenza di sostanze tossiche e/o infiammabili raramente si trova all’interno di una sola parte d’impianto o in una zona circoscritta dello stabilimento e dunque prevedere gli effetti da radiazione termica a distanza equivale a prevenire un probabile effetto domino.
Si pensi, ad esempio, ad un parco serbatoi di prodotti petroliferi. L’incendio di un serbatoio o un incendio accidentale nelle vicinanze dell’area potrebbe surriscaldare un altro serbatoio, per sola radiazione termica senza necessità di attendere la propagazione delle fiamme, e questo a sua volta incendiarsi o esplodere e così via, con un effetto domino disastroso.
Qui di seguito si esaminano i principali aspetti del fenomeno con un accenno ai modelli di calcolo semplificati ma sufficienti per una valutazione di massima.
Il calore che raggiunge un target per radiazione termica (q in W/m2) si può calcolare con la relazione :
ove E è la potenza emissiva della superficie della fiamma (in W/m2), F il fattore di vista geometrico della fiamma rispetto al target, &àx03bd;a è la trasmissività in atmosfera e νt è l’assorbività del target. La potenza emissiva si calcola con la legge di Stefan-Boltzmann quando è nota la temperatura di fiamma (T in °K):
ove:
ε = emissività (valore assunto generalmente unitario)
σ = costante di Stefan-Boltzmann (5,67x10-8 W/m2°K4)
Per temperature di fiamma comprese tra 1.150 e 1.450 °K la potenza emissiva massima può variare tra 99 e 250 kW/m2. Ad esempio, per la benzina E=110 ÷130 kW/m2. Il fattore di vista porta in conto la distanza della fiamma dal target e l’orientamento reciproco per cui va definito caso per caso.
La trasmissività dipende da sostanze presenti lungo il tragitto dalla fiamma al target capaci di assorbire parzialmente la radiazione termica. In pratica si tratta del vapore acqueo (αν) e del biossido di carbonio (αc) in quanto è difficile imbattersi in situazioni ove vi sia una presenza in concentrazioni significative di altre sostanze con simile capacità di assorbimento della radiazione termica. In sostanza:
Senza entrare nei dettagli del calcolo di questi parametri, per il quale si rimanda alle pubblicazioni del TNO, è sufficiente sapere che αν dipende dalla pressione parziale del vapore e questa a sua volta dalla temperatura e dall’umidità relativa, ma anche dalla temperatura della superficie radiante e dalla distanza del target. Orientativamente αν può assumere valori variabili tra zero e 0,4. Analoghe considerazioni valgono per che incide meno sull’intercettazione della radiazione termica assumendo valori che possono variare tra zero e 0,05. Infine, l’assorbività dal target in linea di principio varia tra 0 e 1. Per un uomo nudo è 1, mentre per un vigile del fuoco equipaggiato con tuta ignifuga esso è trascurabile. In pratica, in uno stabilimento industriale gli addetti sono vestiti e in alcuni casi hanno in dotazione equipaggiamenti idonei per far fronte ad eventi accidentali oppure hanno la possibilità di ripararsi all’interno di rifugi da poter raggiungere in pochi secondi. Per quanto riguarda le apparecchiature, per prevenire surriscaldamenti si adottano sistemi di bagnatura continua e/o vernici e colori capaci di riflettere la radiazione incidente. Spesso è difficile conoscere o calcolare la temperatura di fiamma come nel caso di miscele di idrocarburi, oltre alla circostanza che ai fini della radiazione termica trasmessa a distanza è difficile calcolare anche il peso della CO2, del vapore e degli eventuali incombusti.
In tal caso è facile conoscere invece il calore di combustione il quale si calcola come prodotto della portata massica ( in Kg/s) per il calore di combustione (hsub>c in J/Kg).
Di questo calore solo una frazione (η) si disperde per irraggiamento per cui :
Questo avviene attraverso tutta la superficie di fiamma (Af) che non sempre è facile da quantificare. Il calcolo si semplifica nel caso ipotetico di una fiamma libera “puntiforme” e dunque di una superficie sferica:
ove:
= frazione (η) del calore di combustione trasmesso per irraggiamento
να= trasmissività in atmosfera
νν = assorbività del target
x = distanza tra la fiamma e il target
Fireball
Una palla di fuoco si genera quando si ha una rottura istantanea di grosse dimensioni di un serbatoio di gas liquefatto che nella fase di espansione prende fuoco immediatamente prima di miscelarsi con l’aria per cui la fiamma avvolge tutta la massa di combustibile sollevandola da terra per effetto della densità. In letteratura si trovano diverse formule empiriche più o meno equivalenti, per quantificare le dimensioni di queste p***e di fuoco e la durata della combustione, ricavate con prove sperimentali in campo. Il centro di ricerche TNO olandese suggerisce :
r = 3,24 m0,325
t = 3,24 m0,26
ove r ( in m) è il raggio della palla di fuoco, t (in sec) il tempo necessario perché la fiamma si estingua e m è la massa (in Kg) di combustibile.
Ad esempio, si assuma che un’autocisterna di 45 m3 di volume, riempita all’85% di LPG (essenzialmente propano), subisca un incidente con una conseguente rottura catastrofica alla quale segue un BLEVE che evolve in una fireball. Il rilascio è di 38,25 m3 pari a 19.200 Kg ( &àx03c1; =502 kg/m3) e l’evento da luogo ad una fireball del quale si può calcolare il raggio iniziale e il tempo si esaurimento:
(metri)
(secondi)
La potenza emissiva per il propano si può assumere in 196 kW/m2.
Quanto al fattore di vista questo dipende dalla distanza e dalla posizione più o meno decentrata del target il quale viene a trovarsi esposto solo ad una parte della superficie della sfera e dunque della potenza emessa. Per questo in letteratura sono riportati grafici che aiutano a sviluppare queste valutazioni e consentire di tracciare una mappa a livello del suolo di curve iso-radiazione incidente.
Poolfire
Nel caso di una fiamma che si sviluppa da una pozza per ricavarne la superficie si può assumere che la conformazione sia pressoché cilindrica. Una relazione sperimentale, ricavata dal TNO, tra altezza di fiamma (hsub>f) e diametro della stessa (df) è :
essendo dp il diametro della pozza (che in genere è uguale a quello della fiamma), g l’accelerazione di gravità, ρa la densità dell’aria (Kg/m3) e la portata massica del combustibile per unità di superficie del pool (Kg/m2s).
In pratica il rapporto tra altezza e diametro della fiamma diminuisce all’aumentare del diametro perché diventa sempre più difficile l’apporto di ossigeno al centro del pool. Per avere un ordine di grandezza si consideri che per diametro del pool di 10 m il rapporto è circa unitario, mentre per diametro di 1 Km (ad esempio una chiazza nel caso da versamento in mare di idrocarburi) il rapporto scende a 0,4.
Per il calcolo della portata massica di combustibile, che corrisponde alla quantità di liquido che evapora, per liquidi con punto di ebollizione maggiore della temperatura ambiente, il TNO suggerisce di adottare un semplice rapporto tra calore di combustione e calore di evaporazione al quale va aggiunto il calore necessario per riscaldare il liquido sino alla temperatura di ebollizione :
ove:
hν = calore latente di evaporazione (in J/Kg)
cp calore specifico del liquido (J/Kg °K)
ΔT = differenza tra temperatura del liquido e temperatura di ebollizione
Per liquidi con punto di ebollizione minora della temperatura ambiente il termine cp
ΔT scompare. Ove si voglia avere un valutazione della durata di combustione di un poolfire si può assumere che la portata massica specifica sia pari alla velocità di abbassamento del livello della pozza () per la densità del liquido :
Poiché la pozza cambia nel tempo si può assumere una variazione esponenziale della velocità di abbassamento del livello:
ove k è un coefficiente di estinzione dell’ordine, ad esempio, di 2,7 per il butano. Valori di per idrocarburi variano tra 0,5 e 1 cm/min (0,7 per LNG, 0,8 per butano, 0,2 per metanolo, 1,4 per idrogeno).
Quella appena esposta è una traccia di modello che può essere reso più complesso introducendo ad esempio il caso in cui il pool venga alimentato da nuovo combustibile e/o che vi sia uno scambio significativo di calore anche attraverso il terreno e/o che vi sia presenza di vento, ecc.
Nello schema che segue sono richiamate le diverse forme di esplosione.
Qualunque sia l’origine dell’esplosione nell’analisi di rischio, in fase di valutazione delle conseguenze, l’interesse è di disporre di strumenti per prevedere e valutare i possibili effetti conseguenti al rilascio di energia. Questi sono illustrati qui in figura.
In particolare, gli effetti dell'esplosione sono:
- il cratere
- il carico differenziale di picchi di pressione su strutture
- la pressione dinamica
- i missili
- l'onda di shock nel suolo
- la radiazione termica
- gli effetti secondari.
ampèi Tutto questo si può valutare nel caso di esplosione di una massa nota di trinitrotoluolo (TNT) poichè si dispone di numerosi dati da sperimentazione diretta riportati in letteratura ma non è possibile per un numero imprecisabile di sostanze esplosive in situazioni imprevedibili. D'altra parte una trattazione fisico-matematica rigorosa di questi problemi sarebbe estremamente complessa e in pratica poco affidabile in sede previsionale. Per questo si ricorre ad una ragionevole esemplificazione assumendo che in questi casi gli effetti dell'esplosione (non noti) dell’esplosione di una massa nota di una sostanza esplosiva (Mcin Kg) siano riconducibili a quelli di una massa equivalente di TNT (MTNT).
Mc ΔHc
MTNT = α -----------
4,198 x 106
ove ΔHc e 4,198 x 106 sono il calore di combustione in J/Kg rispettivamente della sostanza e del TNT. α è la resa in termini di TNT rispetto agli effetti dannosi dell'esplosione, un fattore empirico compreso tra 0 e 1.
Nel caso, ad esempio, di una nube non confinata di idrocarburo in aria gli effetti da sovrappressione in genere sono molto bassi e α può assumere valori compresi tra 0,01 e 0,1; potrebbe arrivare a 0,3 con velocità di propagazione della fiamma superiore a 100 m/s. E' facile infatti immaginare che a parità di energia contenuta in una nube e in una massa di TNT, il volume della prima è molto maggiore della seconda. In teoria una massa di TNT confinata in condizioni adiabatiche potrebbe generare una sovrappressione di mezzo milione di atmosfere, mentre una nube equivalente nelle stesse condizioni in genere non supera le 8 atmosfere.
Ciò premesso, avviene che l'onda d'urto, più comunemente chiamata onda di pressione, che nasce nel punto di esplosione, si allontana ad elevata velocità nel mezzo circostante. L'andamento di quest'onda è molto ripido sul fronte e decrescente nel verso del centro dell'esplosione.
In un punto fisso l'onda che passa ha l'aspetto qui in figura.
So osserva che esiste una fase positiva dell'onda di pressione, sino a quando è maggiore della pressione ambiente, e una fase negativa quando l'onda passa creando un vuoto parziale e risucchiando l'aria invece di spingerla.Quando si esaurisce anche questa fase si ritorna alla condizione di normalità, in verità con un andamento oscillante che si smorza abbastanza presto. I danni sono dovuti intanto alla massima sovrappressione e poi alla pressione dinamica creata dall'azione del vento generata dallo spostamento dell'onda di pressione.
Questo avviene in un mezzo omogeneo e infinito come l'aria. In pratica se l'onda impatta su una superficie a maggiore densità del mezzo si genera un'onda riflessa che si può combinare in vario modo con quella incidente. In alcune zone le due onde possono fondersi e formare un unico fronte.
Per quanto riguarda la sovrappressione vale la legge della radice cubica di correlazione con la massa equivalente di TNT. Nella figura è riportato l'andamento della sovrappressione (in bar) in funzione di una distanza ridotta Z, pari al rapporto tra la distanza di un generico punto dall'epicentro dell'esplosione e la radice cubica della massa equivalente di TNT (in t), e nella successiva tabelle si accenna al tipo di danni che si possono prevedere in rapporto alla sovrappressione.
In letteratura si trovano molte informazioni più specifiche sul tipo di danni. C'è da notare che le piccole strutture sono esposte per breve tempo all'onda di pressione e magari sono in grado di sopportarla, in funzione della loro elasticità, mentre su grandi strutture si può creare un carico differenziale di sovrappressione che pùò portare alla completa distruzione.
Anche le dimensioni (in m) del cratere prodotto da una esplosione si possono valutare in termini di massa equivalente di TNT (in kg) in accordo con le seguenti relazioni:
d = k MTNT0,3
per d uguale al raggio k può variare tra 0,3 per terreni molto duri e 1,2 per terreni molto morbidi, mentre per d uguale alla profondità k varia tra 0,12 e 0,5. Si tratta di valutazioni di massima poichè la stessa massa equivalente distribuita in una nube estesa non procurerà alcun cratere.
La previsione di rilascio e ricaduta di proiettili è assai difficile. Proiettili di grosse dimensioni possono ricadere anche oltre un chilometro di distanza dal punto di esplosione.
Nel caso di esplosione di notevole potenza occorre prevedere anche i danni da calore nelle aree più prossime al centro e da radiazione termica a distanza dallo stesso.
Danni ai beni inanimati e alla salute delle persone esposte, anche a distanza dal punto di esplosione, possono derivare dalla formazione di gas tossici e/o di polveri.
Infine, è bene tenere presente che gli effetti correlabili a esplosioni, terremoti, incendi, dispersione di sostanze tossiche non sono mai uniformi e omogenei e dunque per valutazioni più approfondite è bene portare in conto anche il fattore probabilità.
Ad esempio, una onda di pressione potrà investire in pieno una persona in piedi completamente esposta, mentre non avrà effetti su una che in quel momento si dovesse trovare casualmente piegata a terra o parzialmente coperta da una ostruzione. Ad esempio, nella figura che segue è riportata la probabilità di rottura del timpano in funzione della sovrappressione.
Questa figura è tratta da una pubblicazione del cosiddetto Libro verde del TNO olandese ( http://www.tno.nl/index.cfm )“Methods for the determination of possible damage to people and objects resulting from releases of hazardous materials”, che tratta a fondo il problema dei danni non solamente da esplosione.
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weareblind
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Re: Classe deposito liquidi infiammabili
La disamina però non risponde alla domanda. Grazie.