Gas densi e IEC 60079-10-1:2015

Un gas denso rilasciato in atmosfera tende a manifestare dinamiche di dispersione molto particolari che si differenziano dalla maggioranza delle situazioni connesse alla classificazione di zone a rischio di esplosione.

Di quali gas discutiamo? Non di tutti quelli che possiedono una densità superiore a quella dell’aria, ovviamente. In prima ipotesi pochi sono i gas con potenzialità tali da generare nubi dense (nelle normali condizioni tecnologiche di stoccaggio e/o utilizzo). Un piccolo elenco è il seguente: GPL, GNL, ammoniaca, cloro, acido fluoridrico. Questo riepilogo è naturalmente da considerarsi non completo e, come si vede, include pure specie chimiche non infiammabili.

Le situazioni dalle quali si origina tale particolare forma di rischio sono riassumibili in tre tipologie di rilascio:

  • da contenimento pressurizzato;
  • da contenimento refrigerato;
  • a getto bifase.

Cosa accade, quindi, successivamente al rilascio[1]? Più o meno dovrebbero generarsi le seguenti dinamiche:

  1. collasso gravitazionale. La nube si schiaccia a terra allargando velocemente il proprio raggio e riducendo conseguentemente l’altezza;
  2. diffusione gravitazionale. La nube si diffonde sul terreno ancora gravata da una spinta negativa;
  3. dispersione passiva. La diluizione originata dall’aria trascinata conduce ad una dispersione avente spinta di galleggiamento neutra.

La nube densa appare tipicamente bianca ma questo NON è il colore reale del gas (nella figura la nube densa causata da una valvola aperta in un deposito di GPL).

Questi gas non hanno colore ma, in fase di rilascio, l’espansione causa un forte sottoraffreddamento che condensa l’umidità atmosferica. Questo è il motivo del “bianco nebbia” che accompagna l’emissione.

Peraltro quanto più secca risulta l’atmosfera nella quale ha luogo il rilascio, tanto più fredda e meno bianca risulterà la nube. Infatti la condensazione dell’umidità atmosferica tenderà a rilasciare del calore latente che opererà un riscaldamento complessivo della massa di vapore. La dispersione passiva, quindi, avrà luogo più velocemente in presenza di atmosfere umide.

Ora chiediamoci: le pozze di infiammabili liquidi a temperatura ambiente (acetone, benzina, ecc.) generano nubi dense?

In linea di principio NO.

I modelli ingegneristici sui quali ho avuto modo di lavorare (Britter & McQuaid, SLAB Analysis) vanno generalmente in crisi con le dispersioni di nubi di questo tipo. E se siete diffidenti nei miei confronti (cosa certamente legittima!), non lo sarete nei confronti dell’AICHE americana che tratta l’evaporazione da pozza di acetone con modelli di dispersione passiva[2].

Non crediate però di stare leggendo le elucubrazioni di una specie di “filosofia” della dispersione priva di ricadute tecnologiche reali, ok?

Le considerazioni appena svolte ci aiutano ad applicare correttamente i modelli compresi nel nuovo standard di classificazione IEC 60079-10-1:2015. Questa norma, infatti, differenzia e discretizza le modalità di dispersione in tre specifiche tipologie:

  • dispersione a getto;
  • dispersione passiva;
  • dispersione per nube densa.

Facciamo ora una prova.

Immaginiamo, dopo aver svolto i calcoli del caso, di essere in presenza di un rilascio (Wg*), derivante da una pozza di acetone, che emetta vapori con velocità pari a:

Wg* = 1 m3/s (una bella pozza!)

Che distanza di classificazione otterremmo se scegliessimo la dispersione passiva invece della nube densa?

La soluzione viene fornita dalla Figura D.1, IEC 60049-10-1:2016.

Come si può constatare l’utilizzo della nube densa in luogo della dispersione passiva conduce ad un raddoppio della distanza di classificazione (circa 4 metri di classificazione, oltre il bordo pozza, per la dispersione passiva contro gli oltre 9 metri nel caso della dispersione dovuta a gas denso).

Ci siamo quindi?

Nubi dense si.

Ma Cum grano salis.

Alla prossima!

Marzio

Domanda: e l’altezza? Qual è l’altezza di simili dispersioni?

© Marzio Marigo

[1] Ogni scenario ATEX che coinvolga infiammabili possiede sempre due fasi bene distinte: 1) rilascio, 2) dispersione. Remember it!

[2] Si. La mano è la mia.

Corso sulle novità in tema d’ATEX (Bologna, 23/02/2018), le iscrizioni sono aperte: Rischio Atmosfere Esplosive ATEX. Le novità recenti, i metodi e le applicazioni

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