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Ministero dell’InternoCorpo Nazionale dei Vigili del Fuoco

GPL

Servizio Tecnico Centrale

ISPETTORATO PER LA FORMAZIONE PROFESSIONALECORSI MULTIMEDIALI

INDICE

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G.P.L.

1. IDROCARBURI.......................................................................................................7

1.1. CARBONIO .............................................................................................................71.2. LA FAMIGLIA DI IDROCARBURI DEL METANO (ALCANI).................................................91.3. PRODUZIONE DI IDROCARBURI ...............................................................................121.4. PROPANO ............................................................................................................141.5. BUTANO...............................................................................................................161.6. GPL....................................................................................................................17

2. ELEMENTI DI FISICA DEI FLUIDI .......................................................................19

2.1. DIAGRAMMI DI STATO ............................................................................................192.2. TENSIONE DI VAPORE ............................................................................................212.3. LIQUEFAZIONE DEI GAS .........................................................................................232.4. LEGGI DEI GAS PERFETTI .......................................................................................252.5. STATICA DEI FLUIDI ...............................................................................................282.6. CENNI SULLA DINAMICA DEI FLUIDI .........................................................................31

3. IL GPL IN ITALIA..................................................................................................33

3.1. INTRODUZIONE......................................................................................................333.2. LA PREPARAZIONE DEL GPL PER LA DISTRIBUZIONE ...............................................363.3. ELEMENTI DI UN GRANDE DEPOSITO........................................................................383.4. IMPIANTI PER IL TRAVASO STANDARD DI GPL..........................................................393.4.1. Generalità........................................................................................................393.4.2. Trasferimento tra serbatoi fissi e mobili di grande capacità.............................403.4.3. Autobotti e piccoli serbatoi...............................................................................423.4.4. Imbottigliamento ..............................................................................................433.4.5. Stazioni di distribuzione di GPL per autotrazione ............................................453.4.6. Il riempimento “a tappo”...................................................................................46

4. SERBATOI E ACCESSORI ..................................................................................49

4.1. INTRODUZIONE......................................................................................................494.2. GRANDI SERBATOI ................................................................................................504.3. PICCOLI SERBATOI ................................................................................................554.4. BOMBOLE ............................................................................................................57

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4.5. ALTRI DISPOSITIVI PER L’UTILIZZAZIONE DEL GPL................................................... 584.5.1. Riduttori di pressione e vaporizzatori .............................................................. 584.5.2. L’impianto per il GPL nelle auto ...................................................................... 61

5. RILASCIO DI GAS INFIAMMABILI: FENOMENI FISICI...................................... 65

5.1. COMBUSTIONE E LIMITI DI INFIAMMABILITÀ.............................................................. 655.2. DEFLAGRAZIONE ED ESPLOSIONE DI UN GAS........................................................... 675.3. FUORIUSCITA DI GPL DA UN SERBATOIO................................................................ 685.4. BLEVE................................................................................................................. 705.5. SFERA DI FUOCO (FIREBALL)................................................................................. 735.6. ESPLOSIONE DI NUBE DI VAPORE NON CONFINATA (UVCE) ..................................... 75

6. STATISTICA, TIPOLOGIA E MISURE DI PREVENZIONE DI INCIDENTI INITALIA ...................................................................................................................... 77

6.1. INTRODUZIONE ..................................................................................................... 776.2. EVENTI ANOMALI IN IMPIANTI DI STOCCAGGIO ......................................................... 796.3. PICCOLI SERBATOI ............................................................................................... 816.4. DEPOSITO DI GAS GPL PER USO DOMESTICO (BOMBOLE)........................................ 826.5. SEGNALATORI E RILEVATORI DI GAS....................................................................... 836.6. AUTOVETTURE CON IMPIANTO DI ALIMENTAZIONE A GAS GPL COINVOLTE IN UNINCENDIO.................................................................................................................... 856.7. UN ESEMPIO SIGNIFICATIVO DI INCIDENTE: BLEVE AUTOCISTERNA, SICILIA 1996. ...... 86

7. INTERVENTI DEL C.N.VV. F. SU RILASCI DI GPL INCENDIATI E ALTREEMERGENZE ........................................................................................................... 89

7.1. GETTI INFIAMMABILI DI GPL IN FASE LIQUIDA ......................................................... 897.2. INTERVENTI SU GRANDI FIAMME DI GPL ................................................................. 917.3. SERBATOIO ESPOSTO A INCENDIO.......................................................................... 947.3.1. Serbatoi fissi ................................................................................................... 947.3.2. Serbatoi di autovetture alimentate a GPL ....................................................... 967.3.3. Bidoni.............................................................................................................. 987.4. TRAVASI DI GPL IN EMERGENZA ........................................................................... 997.4.1. Il “clarinetto” .................................................................................................. 1007.4.2. Travasi di emergenza tra serbatoi mobili ...................................................... 1017.4.3. Travaso di emergenza di un serbatoio fisso ................................................. 103

8. ANALISI DEI RISCHI E PIANI DI EMERGENZA ESTERNI AI GRANDI IMPIANTIDI GPL.................................................................................................................... 105

8.1. CENNI SULLA VULNERABILITÀ DELL’UOMO ALLA RADIAZIONE TERMICA ................... 1058.2. EFFETTI DELLA RADIAZIONE SUI MATERIALI .......................................................... 1078.3. METODOLOGIE PER L’ANALISI DEL RISCHIO .......................................................... 108

INDICE

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8.3.1. Lo studio sul campo ......................................................................................1098.3.2. La simulazione ..............................................................................................1118.4. SOSTANZE PERICOLOSE ED EFFETTO DOMINO .......................................................1138.5. ELEMENTI DI UN PIANO DI EMERGENZA ESTERNA AD UN DEPOSITO DI GPL...............1158.6. IL COMPUTER PER L’EMERGENZA E IL C.N.VV.F. (PROGETTO SIGEM-SIMMA) .........117

IDROCARBURI

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1. IDROCARBURI

1.1. Carbonio

L’atomo di carbonio, il sesto elemento della tavola periodica, è costituito da seielettroni, sei protoni e sei neutroni (si veda fig. 1), la sua massa è esattamente pari adodici unità elementari1.

Figura 1

Esso costituisce il riferimento attualmente adottato per l’unità di massa atomica (undodicesimo di quella del carbonio) e per l’unità di misura della quantità di sostanza2.Aggregati di soli atomi di carbonio, a seconda della disposizione spaziale degli atomi,possono portare a sostanze assai diverse: la grafite (fig. 2), il diamante (fig. 3) e unmateriale realizzato da Fuller nel 1985 e per questo chiamato fullerene (fig. 4).

Figura 2 Figura 3 Figura 4 1La massa in unità atomiche di un elemento, in prima approssimazione, è pari alla somma del numerodi protoni e neutroni. Queste particelle costituenti il nucleo atomico hanno masse, ad esempioespresse in kilogrammi, con valori molto vicini ed estremamente più grandi di quella dell’elettrone.Storicamente il riferimento dell’unità elementare di massa è stato dapprima l’idrogeno (elemento conun solo protone) posto uguale ad uno. Oggi il valore accettato per l’idrogeno è 1,008.2La mole nel Sistema Internazionale viene definita come la quantità di sostanza di un sistema checontiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012 kilogrammi di carbonio 12. Ovvero unamole di carbonio corrisponde ad una massa di 12 grammi di questo elemento.

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L’importanza di questo elemento è innanzitutto nel ruolo che svolge nei cicli vitali;grassi, proteine, zuccheri contengono elevate percentuali di carbonio el’alimentazione può spesso essere schematizzata con una reazione chimica in cui unatomo di carbonio si lega ad una molecola di ossigeno per dar luogo ad un gas(diossido di carbonio, spesso indicato come anidride carbonica) più una certaquantità di energia che viene utilizzata nei modi più disparati.

L’alterazione del ciclo dell’anidride carbonica1 (rappresentato schematicamente nellafigura 5) è dovuto a un surplus di utilizzo di combustibili contenenti carbonio per ilriscaldamento, la produzione di energia elettrica e il trasporto su strada; combustioneche può essere schematizzata sempre secondo la reazione:

C + O2 → CO2 + energia

Figura 5

Dei milioni di composti del carbonio, molti, come è facile capire dalle considerazioniprecedenti, sono prodotti di piante ed animali; così fino agli inizi del 1800 si pensavache essi fossero la conseguenza di una forza vitale, da cui il nome di chimicaorganica che ancor oggi viene attribuito allo studio dei composti del carbonio.

1Il problema principale di un eccesso di anidride carbonica in atmosfera su scala globale è la suacapacità a trattenere la radiazione infrarossa (il calore riemesso dalla terra) che contribuisce al lentoriscaldamento complessivo della terra: effetto serra.

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1.2. La famiglia di idrocarburi del metano (alcani)

In una sostanza, il singolo atomo di carbonio ha spesso quattro legami semplici conaltri atomi, come nell’esempio del diamante (vedi fig. 3).

Il più semplice composto di idrogeno (elemento caratterizzato da un solo legame) ecarbonio è allora una molecola costituita da un atomo di carbonio e quattro atomi diidrogeno in una struttura che assume una forma spaziale che ricorda un tetraedro(fig. 6).

Figura 6

Tale composto è il metano CH4. La reazione di combustione del metano conl’ossigeno risulta:

CH4 + 2O2 → CO2 +2H2O + energia

(con i numeri davanti ai simboli chimici dei composti, chiamati coefficientistechiometrici, indicanti il numero di molecole che si combinano nella reazione1).

Ossigeno (aria) più metano in determinate condizioni, fiamma libera o scintilla2,possono quindi dare origine ad anidride carbonica, vapor acqueo ed un’energia chepuò essere misurata dal cosiddetto potere calorifico o calore di combustione dellasostanza3.

1Nell’esempio una molecola di metano si combina con due di ossigeno per dar luogo a una molecoladi anidride carbonica e due di acqua.2Facendo fuoriuscire gas a bassa pressione e utilizzando una scintilla o un fiammifero si riesce adottenere la combustione. Operazione familiare a tutti visto l’utilizzo del metano nella maggioranza dellecucine italiane.3Il potere calorifico misura l’energia prodotta nella combustione di un’unità di massa del combustibile.Normalmente si parla di potere calorifico inferiore quando tutta l’acqua che si forma nella combustionesi libera sotto forma di vapore acqueo.

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Il metano costituisce il capostipite di una famiglia chimica, i cui componenti sono dettialcani, di idrocarburi (idrogeno + carbonio) caratterizzati da legami semplici tra gliatomi che compongono l’idrocarburo stesso.La molecola del successivo elemento della famiglia (l’etano) è rappresentatatridimensionalmente in figura 7.

Figura 7

Come è chiaro, per ottenere l’etano C2H6 è come se avessimo aggiunto alla molecoladel metano (CH4) (fig. 8) un gruppo composto da un atomo di carbonio e due diidrogeno (CH2). Il risultato è riportato nella figura 9.

Figura 8 Figura 9

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Si può iterare (ripetere) il procedimento ottenendo il propano (C3H8), il butano(C4H10), il pentano (C5H12), l’esano (C6H14). Nelle figure 10 e 11 sono rappresentatele molecole di questi ultimi due idrocarburi.

Figura 10 Figura 11

APPROFONDIMENTO

Si possono generalizzare le considerazioni precedenti, riportando in una tabella ilnumero di atomi di carbonio e di idrogeno degli idrocarburi della famiglia degli alcani.

Atomi di carbonio Atomi di idrogeno Idrocarburo1 4 metano2 6 etano3 8 propano4 10 butano5 12 pentano6 14 esano

E’ facile capire confrontando i diversi numeri che l’ennesimo componente dellafamiglia si ottiene a partire dalla formula: CnH2n+2. Per n=1 si ha il metano e così viaper gli altri valori di n.

Gli alcani a temperatura ambiente si possono presentare nella forma solida, liquida egassosa a seconda del numero di atomi che lo compongono. Essi in genere nonvengono commercializzati allo stato puro; inoltre costituiscono i componenti principalidella benzina, del gasolio, del gas naturale e della paraffina.

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1.3. Produzione di idrocarburi

L’Italia pur non avendo giacimenti particolarmente ricchi di idrocarburi ha oggi unacerta produzione nazionale. In tabella vengono riportati i valori relativi agli ultimi anni.

Produzione nazionale di idrocarburi liquidi e gassosi

Gas naturale(t)

Olio grezzo(t)

Gasolinanaturale

(t)

Metricomplessivi

perforati(m)

1996 20.218.302 5.429.849 21.778 210.4271997 19.461.505 5.936.297 21.517 157.5491998 19.164.173 5.600.278 22.471 159.116

Nel caso del petrolio, il prodotto grezzo, il greggio, un liquido marrone verdastro,molto viscoso, viene lavorato per separarne le diverse componenti (ad esempioidrocarburi con diversi punti di ebollizione).

Nelle raffinerie le componenti del petrolio, riscaldate a 400°C, divengono vapore;successivamente, all’interno di torri di distillazione (si veda fig. 12) i vaporicondensano a diverse altezze (la torre all’interno ha dei piatti con temperaturecrescenti dall’alto verso il basso).

Figura 12

Le diverse frazioni si raccolgono sui piani della torre. Gli oli pesanti vengono poisottoposti ad un ulteriore processo di distillazione che, ora , avviene sotto vuoto.

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La benzina ricavata nel processo di distillazione non è ancora adatta ad un impiegoimmediato e viene sottoposta ad un processo chiamato cracking (fig. 13) peraumentarne la percentuale di idrocarburi leggeri, consistente in un riscaldamento eriaggregazione di componenti su particolari catalizzatori.

Figura 13

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1.4. Propano

Se si riscalda ad esempio dell’olio di paraffina su alcuni granuli di sostanze chefavoriscono la reazione chimica (catalizzatori) e si raffredda il gas risultante siottengono benzina e gas di cracking (si veda fig. 14).

Figura 14

Questi ultimi contengono alte percentuali di propano, il terzo elemento degli alcani(per la struttura chimica si rimanda alla figura 15)1 .

Figura 15

Il propano è la base per la formazione di diversi prodotti chimici (tra gli altri: etilene,formaldeide, acetone), ma soprattutto può essere liquefatto facilmente alletemperature ordinarie; in tal modo si riesce a concentrare una grande quantità dienergia in un piccolo volume. 1Anche a partire dai giacimenti di metano è possibile ottenere idrocarburi leggeri.

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Si consideri ad esempio una bombola per cannelli di taglio o saldatura con all’internodel propano liquido (fig. 16): se si apre la valvola fuoriesce propano gassoso, mentreall’interno della bombola (fig. 17) il propano allo stato liquido evapora.

Figura 16 Figura 17

Dopo la chiusura della valvola si riforma l’equilibrio tra propano liquido e aeriforme,con valori della pressione non molto distanti da quelli iniziali. A temperature ordinarierisultano pressioni prossime a 10 bar (dieci volte, circa la pressione atmosferica1). Inquesto modo, vista la notevole differenza tra la densità del liquido e del gas, èpossibile ottenere per ogni litro di propano liquido circa 270 litri di vapore.

Tutto ciò ha un prezzo: l’elevata pressione che deve sopportare il recipiente, unitaall’alta infiammabilità del propano, pongono problemi di pericoli potenziali e disicurezza.

1Le unità di misura della pressione saranno trattate in dettaglio nel prossimo capitolo. L’unità delSistema Internazionale per la pressione è il pascal (simbolo Pa); la pressione atmosferica equivale a101.325 Pa, mentre un’altra unità molto utilizzata, il bar, è uguale a 100.000 Pa.

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1.5. Butano

Accendini, bombolette da campeggio (fig. 18) contengono, generalmente butano. Il“gas liquefatto” commercializzato con questo nome non è in realtà la semplicesostanza di cui abbiamo parlato la cui struttura chimica è rappresentata in figura 19,ma una miscela complessa composta da butano e isobutano, butene e isobutene1,idrocarburi aventi proprietà fisiche diverse.

Figura 18 Figura 19

Per rendere liquido il butano alla temperatura ambiente (20°C) è sufficientesottoporlo ad una pressione di circa 3 bar, notevolmente inferiore a quella delpropano. Ne consegue il maggiore impiego del butano rispetto al propano in quellesituazioni in cui non sono necessari grandi quantitativi di combustibile e si impieganocontenitori (serbatoi) con pareti non particolarmente spesse.

La mancanza di azioni corrosive sui metalli, la sua non tossicità2, il suo alto poterecalorifico depongono in favore del suo utilizzo come combustibile; d’altro canto neimesi invernali non sarebbe possibile utilizzare in maniera adeguata vapori di butanoper la pressione troppo bassa, tale da non garantire un flusso sufficiente agliimpianti.

1L’isobutano ha la stessa formula chimica del butano, ma la disposizione spaziale dei suoi atomi è piùramificata rispetto a quella del butano. Il butene presenta, a differenza degli idrocarburi tipo metano,dei doppi legami tra gli atomi di idrogeno e carbonio.2In forti concentrazioni (oltre il 20%) il butano può avere effetti narcotici. La concentrazione massimaammissibile raccomandata per i lavoratori esposti (8 ore per 5 giorni alla settimana) è di 800 parti permilione di volume in aria.

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1.6. GPL

Per ovviare agli inconvenienti del propano (alta pressione di esercizio) e a quelli delbutano (opposti al precedente) i due idrocarburi vengono utilizzati come miscela.Il cosiddetto gas di petrolio liquefatto (GPL) è composto per circa il 30% da propanocommerciale e per il 70% da butano commerciale. Tenendo presente che questivalori non sono determinati per legge, che i diversi produttori utilizzano percentualileggermente diverse, che la dizione commerciale sottende a sua volta lacomposizione della sostanza come miscela di idrocarburi, si capisce che l’unicadefinizione possibile per il GPL fissa solo valori limite per la pressione di esercizio ela densità del combustibile ad una temperatura di riferimento, accennando al tempostesso alla composizione chimica.

Secondo le indicazioni ministeriali1, il GPL è un gas liquefattibile a temperaturaambiente, avente tensione di vapore massima di 18 bar a 50°C e densità noninferiore a 440 kg al metro cubo a 50°C, costituito prevalentemente da idrocarburiparaffinici e olefinici2 a tre e quattro atomi di carbonio.

1 Decreto del Ministero dell’Interno 13 ottobre 1994.2 Sinonimo di alcheni, cioè della famiglia del metano.

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APPROFONDIMENTO

Reazioni chimiche di combustione

In condizioni normali, per la combustione di 1 metro cubo di propano sono necessariall’incirca 24 metri cubi di aria, mentre il butano necessita di circa 30 metri cubi diaria. Per spiegare tali valori basta sapere la percentuale di ossigeno in aria (21%) eavere conoscenze chimiche tali da risolvere il problema del bilanciamento di unareazione. Iniziamo con l’esempio del propano C3H8. In analogia alle reazioni dicombustione già trattate in precedenza è facile ottenere (scegliendo i numeri davantiai simboli delle molecole in modo da avere lo stesso numero di atomi a destra e asinistra della freccia):

C3H8 + 5 O2 → 3CO2 +4 H2O

Quindi una molecola di propano si combina con 5 molecole di ossigeno; poiché sitratta di gas un’unità di volume di propano si combina con cinque unità di volume diossigeno. Un metro cubo di propano reagisce con 5 metri cubi di ossigeno. Il volumedi aria corrispondente sarà quasi cinque volte maggiore perché l’ossigeno è il 21%dell’aria1. E’ facile ripetere il calcolo per il butano partendo dalla reazione bilanciata:

2C4H10 +13 O2 → 8CO2 + 10H2O

1 Per ottenere il valore di 24 metri cubi, basta dividere 5/0,21.

ELEMENTI DI FISICA DEI FLUIDI

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2. ELEMENTI DI FISICA DEI FLUIDI

2.1. Diagrammi di stato

Per definire e confrontare le proprietà fisiche e chimiche delle sostanze spesso sonostate scelte come riferimento le caratteristiche dell’acqua. Essa viene utilizzata etrasformata nei suoi diversi stati di aggregazione: solido, liquido, gassoso.

Fissato un certo volume ci si potrebbe chiedere a quale pressione e temperatural’acqua si trovi allo stato liquido, allo stato solido e in quello gassoso. Ovviamente incondizioni di pressione normale (quella atmosferica) al di sopra dei 100°C l’acquasarà nello stato aeriforme, al di sotto di questa temperatura e al di sopra di 0°C sitroverà nello stato liquido e infine al di sotto di 0°C sarà solida.

Ripetendo la stessa operazione a pressioni diverse si possono ottenere diagrammi(temperatura, pressione) in cui in ogni punto viene specificato lo stato diaggregazione della sostanza, i cosiddetti diagrammi di stato.

Ben presto ci accorgeremmo delle difficoltà di classificare alcuni punti del piano in cuicoesistono liquido e vapore (100°C nell’esempio precedente) o liquido e solido (0°Calla pressione normale). Punti che di fatto permettono la costruzione dei termometri,nel piano temperatura-pressione, uniti tra di loro, formano una curva che separa duezone aventi diversi stati di aggregazione. Con riferimento alla figura 20, appena al disotto della curva la sostanza è vapore, mentre al di sopra la sostanza è liquida.

Figura 20

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Limitandoci per ora a queste due fasi (considerando anche il solido esistono anche ipunti tripli in cui coesistono tutte e tre le fasi) analizziamo i diagrammi di stato relativial propano (C3H8), al butano (C4H10) e ai loro relativi prodotti commerciali,rappresentati in figura 21.

Figura 21

A pressione normale (101.325 pascal, 1,013 bar) il propano bolle a –42°C, mentre ilbutano ha una temperatura di ebollizione di -0,5°C. Se si innalza la pressione anchela temperatura di ebollizione aumenta e si ottiene un equilibrio liquido-vapore atemperature più elevate. Per questa stessa ragione, in una pentola a pressione latemperatura di ebollizione dell’acqua è maggiore di 100°C e i cibi si cuociono piùrapidamente, mentre in montagna, con pressioni più basse di quelle a livello delmare, la temperatura di ebollizione è di conseguenza minore1, porta a una cottura piùlenta e, in alcuni casi, peggiore rispetto alle condizioni normali.

Vediamo, sempre con riferimento la figura 2, che il butano commerciale a 0°C ha unvalore della pressione di 2 bar2 e il propano raggiunge 6 bar, mentre a 50°C il valoredella pressione di equilibrio del butano è 8 bar, quella del propano 20 bar.

1Un classico esperimento di laboratorio di fisica mostra la possibilità di far bollire l’acqua a 20°Csemplicemente inserendo un recipiente contenente acqua al di sotto di una campana di vetrocollegata ad una pompa a vuoto. Un termometro all’interno dell’acqua permette il controllo dellatemperatura. Togliendo aria al di sopra del recipiente, riducendo la pressione, incominciano a formarsipiccole bolle che via via divengono più grandi fino all’ebollizione completa dell’intero liquido.2Ritorneremo più volte sulle unità di misura della pressione, qui basti ricordare che in primaapprossimazione la pressione normale è 1 bar.


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Considerando che il GPL è una miscela di butano e propano commerciali si capiscecome negli intervalli di temperature ordinarie serbatoi come in figura 22 debbanosopportare pressioni di esercizio dell’ordine di 10-14 bar1.

Figura 22

2.2. Tensione di vapore

Il contenitore, in genere di forma cilindrica orizzontale o verticale (fig. 23), è riempitoper circa l’80% di GPL nella fase liquida, mentre nel restante 20% di volume vi sono ivapori di GPL.

Figura 23

1In realtà il recipiente è pensato per resistere a pressioni più elevate. Nel capitolo dedicato ai serbatoine vengono date le caratteristiche tecniche.

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L’equilibrio tra le due fasi è dinamico, nel senso che alla pressione di equilibrio (dettaanche tensione di vapore saturo) la massa del liquido e del vapore non cambiano(fig. 24) anche se continuamente molecole del liquido si trasformano in vapore(vaporizzazione) e molecole del vapore si trasformano in liquido (liquefazione).

Figura 24

Il termine tensione di vapore saturo sta ad indicare che nemmeno una goccia diliquido, a quella temperatura, può aggiungersi al vapore e viceversa. Per romperel’equilibrio bisogna togliere del vapore. Ad esempio, mentre si utilizza il GPL, sisottrae vapore e questo viene prodotto a scapito della massa di liquido che, quindi,durante l’utilizzazione evaporerà.

Ovviamente un altro modo di modificare l’equilibrio dinamico è variare la temperaturaesterna: in questo caso, come abbiamo già detto, varierà la tensione di vapore e diconseguenza lo stress al quale è sottoposto il recipiente metallico.


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2.3. Liquefazione dei gas

A pressione atmosferica è abbastanza semplice liquefare il butano: basta far passarein un recipiente immerso in una soluzione a bassa temperatura del butano gassoso(fig. 25).

Figura 25

Un metodo alternativo per raggiungere lo stesso scopo, potrebbe essere quello diprovare a sottoporre il gas, a temperatura ambiente, a pressioni crescenti (fig. 26).

Figura 26

Lo studio di un gas reale (mantenuto a temperatura costante in un termostato) in unrecipiente a volume variabile porta a scoprire che in realtà solo al di sotto di una datatemperatura è possibile liquefare la sostanza aeriforme per sola compressione.

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Al di sopra di tale temperatura aumentando la pressione si riduce il volume del gasseguendo approssimativamente una legge che porta il nome di Robert Boyle (fig.27):

a temperatura costante, pressione e volume del gas sono grandezzeinversamente proporzionali

ovvero, in simboli:PV = costante1

Figura 27

Il grafico risultante nel piano volume-pressione è un’iperbole.

Abbassando la temperatura del termostato e ripetendo l’esperimento, la curvarisultante si allontana sempre più dalla regolarità di un’iperbole fino a raggiungereuna temperatura critica (Tc) al di sotto della quale vi è un’ampia zona in cuicoesistono liquido e vapore.

Le curve risultanti sono riportate nella figura 28.

Figura 28

1Raddoppiando la pressione si dimezza il volume, triplicando P il volume V si riduce a 1/3, ecc.


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Nella tabella che segue vengono indicati i valori approssimati delle pressioni critichee delle temperature critiche del propano, butano e GPL.

Sostanza Temperatura critica (°C) Pressione critica (bar)propano 97 42butano 152 38GPL1 136 39

Come si vede alla temperature ordinarie il GPL e i suoi componenti possono esseresempre liquefatti esercitando la pressione opportuna.

2.4. Leggi dei gas perfetti

E’ possibile cercare di generalizzare la legge di Boyle, ottenendo un’equazione chedescriva le curve sperimentali di figura 28. Le curve teoriche (fig.29) ottenute da Vander Waals approssimano in modo sufficientemente preciso l’andamento di molti gasreali.

Figura 29

Tuttavia, data la relativa complessità delle equazioni corrispondenti, ha avuto moltopiù successo una legge approssimata descrivente non il gas reale, ma un suomodello ideale, chiamata per questo legge dei gas ideali. Essa permette dieffettuare rapidi calcoli e di raggiungere in fretta a conclusioni sufficientementeapprossimate rispetto a molte situazioni reali.

Poiché un gas può essere caratterizzato da una certa pressione, da una temperaturae dal volume (del recipiente che lo contiene), lo studio dei gas, per semplicità, vienerealizzato mantenendo costante una grandezza e variando le altre due.

1Si tenga presente che i valori del propano e del butano si riferiscono alle sostanze pure, mentre ilGPL è una miscela, con percentuali non fissate a priori di butano e propano commerciali.

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Abbiamo già trattato il caso in cui la temperatura è costante.

Vediamo ora la legge approssimata relativa alle trasformazioni a volume costante,associata in genere al nome di Gay Lussac (fig. 30) e quella relativa alletrasformazioni con pressione costante studiata dallo scienziato Charles (fig.31).

Figura 30 Figura 31

Ancora oggi, è facile ottenere dei valori sperimentali utilizzando solo un recipienterigido (volume costante) contenente aria (una miscela di gas) e misurando lapressione al variare della temperatura.

Riportando i valori della temperatura e della pressione su un grafico si ottengono deipunti allineati; il grafico risultante è una retta che non passa per l’origine (fig. 32).

Figura 32


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Prolungando questa retta dalla parte delle temperature Celsius negative si ricava chel’intersezione con l’asse orizzontale (pressione con valore nullo) vale –273°C (vedifig. 33).

Figura 33

Dunque avvicinandosi teoricamente1 alla pressione nulla la temperatura dei gas2

tende a –273°C. Appare allora naturale passare dalla scala Celsius dellatemperatura ad un’altra scala traslata (spostata) di 273 gradi in modo da ottenereuna retta passante per l’origine (vedi fig. 34).

Figura 34

L’unità di misura della temperatura termodinamica è oggi il kelvin (simbolo K3) che siottiene dal grado Celsius aumentandolo di un valore pari a 273,154. Con questa unitàper i gas ideali, pressione e temperatura a volume costante sono grandezzedirettamente proporzionali; ovvero, in simboli, la legge di Gay-Lussac diviene: P/T =costante5. 1Se i valori sperimentali fossero presi su un ampio intervallo di temperature questi non sarebbero piùallineati.2In realtà i gas a bassa temperatura liquefa, quindi il discorso è puramente teorico.3In passato si utilizzava la notazione gradi kelvin, oggi abolita dal Sistema Internazionale. Ancora inmolti vecchi testi e nei libri americani (che non adottano il SI) è possibile trovare °K.4L’intervallo (le variazioni di temperatura) di un grado Celsius corrisponde comunque a 1 kelvin.Ovvero dire che la temperatura è aumentata di un kelvin o di 1°C è equivalente. Spieghiamolo con unesempio: una sostanza passa da 20°C a 21°C, quindi la sua temperatura iniziale di 293 K raggiunge294 K.5Raddoppiando la pressione si raddoppia il valore della temperatura (espressa in kelvin), ecc.

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Così è infine possibile arrivare a dimostrare che anche volume e temperatura (apressione costante) sono grandezze direttamente proporzionali; in simboli la legge diCharles si esprime nella forma: V/T = costante. Raddoppiando la temperatura(kelvin) di un gas in un recipiente che può variare il suo volume, questo a sua voltadiviene due volte il valore di partenza1.

APPROFONDIMENTO

Equazione di stato dei gas

Le tre leggi dei gas (Boyle, Charles e Gay Lussac) possono essere riassunte inun’unica equazione che prende il nome di equazione di stato dei gas ideali. Insimboli:

P V = n R T

con P = pressione misurata in pascal2; V = volume espresso in metri cubi; T =temperatura misurata in kelvin; n = quantità della sostanza misurata in moli3, R =costante dei gas che vale nel Sistema Internazionale 8,3154.

2.5. Statica dei fluidi

Se la temperatura e la sua unità di misura rappresentano argomenti importanti deiprecedenti paragrafi, qui parleremo di altre grandezze: la densità, chiamata oggimassa volumica per indicare che si ottiene dal rapporto tra massa e volume, e,ancora, la pressione.

Per ricavare la massa volumica dell’aria è sufficiente misurare le masse di unrecipiente pieno d’aria e quella dello stesso recipiente svuotato dall’aria (ad esempiotramite una pompa). Si trova così che un contenitore capace di trattenere un metrocubo d’aria ha una differenza delle masse pari a circa 1,27 kg. Il rapporto massavolume dell’aria a pressione ordinaria è quindi 1,27 kg/m3.

1Un esempio numerico può chiarire meglio questa legge. Un gas a 300 K (circa 27°C) e volume 1(l’unità è inessenziale) raggiunge 330 K (mantenendo la pressione costante). Il volume finale si ottienesemplicemente come rapporto tra le due temperature 330/300=1,1. Quindi percentualmente il volumeiniziale del gas è variato del 10%.2Come è stato già ricordato la pressione convenzionale di riferimento è 101.325 Pa, pari a 1,013 bar.3Si ricorda che una mole di idrogeno corrisponde a due grammi, ovvero una quantità di sostanzamisurata in grammi equivalente alle unità elementari atomiche (numero di protoni e neutroni checompongono la sostanza).4Le costanti in fisica hanno generalmente un’unità di misura, l’unità di R si può ricavare dall’equazionedi stato: pascal x metro cubo/mol x kelvin.


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In genere non ci si rende conto che in una stanza vi sono decine di kilogrammi diaria perché il valore di riferimento della densità nelle esperienze comuni è quellodell’acqua, pari a 1000 kilogrammi/metro cubo1. Ovviamente le densità vannomisurate secondo una temperatura di riferimento, poiché il volume, specie dei gas,dipende fortemente dalla temperatura.

Nella tabella che segue sono riportati i valori delle masse volumiche di alcunicombustibili gassosi con indicate la pressione e la temperatura di riferimento.

Sostanza Massa volumica (kg/m3) alla temperatura di 0°C ealla pressione normale (101.325 Pa)

Isobutano 2,67Propano 2,02Metano 0,72

Come è chiaro il propano e il butano (e quindi il GPL) hanno una densitànotevolmente superiore a quella dell’aria. Così in caso di fuga delle tubazioni o deicontenitori di GPL, le miscele gassose di propano e butano, in mancanza diventilazione, ristagnano vicino ai luoghi dove si è verificata la perdita conconseguenti pericoli. Viceversa il metano, in spazi aperti, avendo una densità minoredell’aria si può disperdere più facilmente. Da ciò deriva inoltre la ragione per cui irivelatori di gas in ambienti chiusi vengano posizionati in basso nel caso del GPL e inalto nel caso di metano2.

Un’altra grandezza caratteristica dei combustibili gassosi, essenziale per lasicurezza, è la tensione di vapore, ovvero la pressione nei serbatoi. Il controllo di talegrandezze viene affidata a strumenti chiamati manometri. Nella loro forma piùsemplice, adatta solo per gas con pressioni prossime a quelle dell’atmosferaterrestre, è sufficiente utilizzare un manometro costituito da un tubo a forma di Uriempito di mercurio e misurare il dislivello del mercurio stesso (fig. 35).

Figura 35

1Una piscina di dimensioni 25 m, 10 m, 3 m, riempita contiene allora 750.000 kg di acqua.2Ritorneremo in seguito sulle caratteristiche dei rivelatori di gas.

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Infatti la differenza tra la pressione del gas e quella dell’aria risulterà proporzionale aldislivello h misurato in mm di mercurio1. Nel caso di pressioni molto più elevate,come per i vapori nei serbatoi di GPL, bisogna utilizzare manometri diversi in cui ilrivelatore di pressione, ad esempio, è costituito da un piccolo tubo flessibile di acciaioa sezione ellittica, chiuso ad un’estremità, la cui forma ricorda la lettera C.

Sotto l’azione del fluido che penetra all’interno del tubo, gli estremi della C tendono adivaricarsi e la deformazione è segnalata da un indice mobile (fig. 36) collegato adun insieme di leve (manometro tipo Bourdon – fig. 37-).

Figura 36 Figura 37

APPROFONDIMENTO

Nel Sistema Internazionale la pressione si misura in pascal (simbolo Pa). L’unitàequivale all’intensità di una forza di 1 newton (simbolo N) che agisceperpendicolarmente ad una superficie pari a 1 metro quadrato. Se si considera l’ariache si trova intorno alla terra (l’atmosfera), essa esercita in una qualsiasi direzione,su una superficie di 1 metro quadro posta al livello del mare, una forza di 101.325Pa. Al valore di 100.000 Pa è invece associato il nome di bar di modo che lapressione normale risulta 1,013 bar o 1013 mbar (millibar). Infine a questo valorecorrisponde un dislivello di 760 mm di mercurio in un barometro. La pressione hamoltissime altre unità di misura, tra le altre ricordiamo, anche se in disuso, ikilogrammi forza/centimetri quadrati. Poiché un kg corrisponde a 9,81 N e 1 metroquadro è uguale a 10.000 centimetri quadrati si ottiene che 1kg/cm2 = 98.100 Pa,ancora un valore molto prossimo a quello normale.

1La differenza di pressione di 1 atmosfera (101.325 Pa, 1,013 bar) corrisponde a 760 mm di mercurio.


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2.6. Cenni sulla dinamica dei fluidi

In una piscina o al mare la pressione aumenta man mano che si scende inprofondità1, così misurando la pressione 1 metro sott’acqua si ottiene un valore dicirca 1,1 volte la pressione atmosferica; a 2 metri, 1,2 la pressione atmosferica,ecc.2.Nella statica dei liquidi la (variazione di) pressione può essere sostituitadall’altezza. Nei liquidi in movimento la situazione è più complessa, tuttavia le primemisure dinamiche della pressione di un fluido sono state ottenute valutando lediverse altezze che raggiunge il liquido3 in tubicini aperti posti in posizioneperpendicolare rispetto alla conduttura principale. Se il tubo dove scorre il fluido hasezione variabile (come nel caso di fig.38, in cui è rappresentato un tubo di Venturiutilizzato nella ricerca), per brevi tratti si può considerare la portata del fluidocostante.

Figura 38 Figura 39

Prendendo come riferimento lo schema di fig. 39, la quantità di materia cheattraversa la superficie A1 è uguale a quella che attraversa la superficie A2, da ciò siricava che la velocità aumenta nella strozzatura (si pensi all’acqua in un fiume con unimprovviso restringimento). Nella parte centrale del tubo la pressione p2 divieneminore rispetto alla pressione p1.Questo conviene perché deve valere il principio diconservazione dell’energia in modo che l’energia cinetica che aumenta a causa dellamaggiore velocità venga compensata dalla diminuzione di energia connessa allapressione del fluido e viceversa. Affermare che la portata è costante e che l’energiadel fluido è costante significa trascurare gli attriti interni al fluido (viscosità) e gli attritidovuti al contatto del fluido con le pareti.

1In un gas racchiuso in un recipiente le differenze di pressione al variare dell’altezza si possono ingenere trascurare.2Nei liquidi la pressione all’interno del liquido aumenta proporzionalmente alla profondità, indicandoquesta con h, con d la densità del liquido e p la pressione si ha: p-patm = dgh, patm è la pressionenormale, g l’accelerazione di gravità che ha un valore numerico nel SI di 9,81. Valore già incontrato inprecedenza. Il prodotto densità per accelerazione è uguale al peso specifico della sostanza (ilrapporto peso volume).3La misura della pressione sanguigna a cui siamo abituati è dovuta all’ingegno di un medico italianoScipione Riva Rocci alla fine dell’ottocento. Le prime misure mediche della pressione sono dovute aDaniel Bernoulli che nel settecento propose l’uso di tubicini in vetro appuntiti che venivano conficcatiin un’arteria del paziente.

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Normalmente si cerca di ridurre il più possibile le perdite di energia, esistonocomunque dispositivi basati sull’esatto opposto: l’esaltazione degli attriti.

Così nel caso della regolazione della pressione di uscita del GPL di una bombolaimpiegata in una cucina, il valore della pressione del vapore, attraversando unregolatore-riduttore di pressione (fig. 40), raggiunge il valore di pochi centesimi diatmosfera a causa di un brusco restringimento che provoca lo “strozzamento” delfluido.

Figura 40

Nel caso precedente del tubo di Venturi la pressione diminuisce e la velocitàaumenta nella parte centrale per poi tornare quasi al valore iniziale, quando ilrestringimento termina. Se invece il restringimento è brusco (a causa di una valvola,un diaframma, un piccolo foro) la velocità del gas o del vapore, attraversato il foro,ritorna a valori prossimi a quelli iniziali, ma non così la pressione. La turbolenza(l’attrito) che si verifica nel passaggio dissipa gran parte dell’energia del fluido (fig.41).

Figura 41

I dispositivi che portano alla diminuzione del valore della pressione, detti per ciòriduttori, possono essere regolati con un’apposita vite e portano ad esempio lapressione del GPL da valori di 5 bar a valori tra 0,02 bar e 0,13 bar.

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3. IL GPL IN ITALIA

3.1. Introduzione

Gli obblighi di informazione delle imprese, per ragioni fiscali, consentono diconoscere in modo dettagliato i consumi petroliferi nazionali. La direzione generaledell’energia e delle risorse minerarie aggiorna periodicamente le tabelle dei consumie le diffonde con grande celerità1. Nella tabella seguente vengono riportati comeesempio i consumi di GPL (espressi in migliaia di tonnellate) relativi al mese di lugliodel 2000 con il consuntivo gennaio-luglio.

prodotto Luglio2000

Luglio1999

Variazione%

Genn-luglio 2000

Genn-luglio 1999

Variazione%

G.P.L.complessivo

249 250 -0,4 2246 2266 -0,9

G.P.L.autotrazione

115 114 0,9 799 791 1

I consumi di GPL per autotrazione sono pressoché costanti (sia nel 1999 che nel2000) e valutabili nell’ordine delle 114.000 tonnellate al mese. A questi si aggiungeuna quota mensile leggermente superiore di circa 135.000 tonnellate di consumi vari(agricoltura, industria, ristorazione, petrolchimico, privato).

Figura 42

1Al proposito si rimanda alla pagina internet: mica-dgfe.casaccia.enea.it/consumi/consumi.htm.

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La quota di riscaldamento nei mesi invernali è valutabile invece nell’ordine delle180.000 tonnellate al mese1, con una prevalenza di utilizzo di piccoli serbatoi, icosiddetti bomboloni, e delle bombole di piccola capacità2 (fig. 43)

Figura 43

Se la quota per il riscaldamento mensile fosse movimentata solo con bombole di 25kg si avrebbe un parco bombole valutabile nell’ordine di 70 milioni di pezzi. Ilconsumo pro capite mensile risulta di 6,26 kilogrammi a persona che equivalgono acirca 3130 metri cubi di gas al mese3.

Complessivamente in Italia si consumano in un anno 4 milioni di tonnellate di GPLliquido, metà delle quali prodotte nel nostro territorio in raffinerie e l’altra metàimportato. Dei circa due milioni di tonnellate estere, un milione arriva ai depositicostieri di Livorno, Napoli e Brindisi, grazie a grandi navi gasiere (fig. 44).

Figura 44

Il solo porto di Livorno in un anno movimenta seicentoquarantamila tonnellate di GPLche vengono stoccate in caverne sotterranee poste a cento metri di profondità eaventi una capacità di ventimila tonnellate.

1Elaborazione a partire dai dati del periodo gennaio-maggio (1753000 tonnellate complessive di cui562000 di autotrazione). Consumi maggio: 244000 tonnellate di cui 115000 di autotrazione.2Le bombole oggi disponibili sul mercato hanno generalmente una massa di 10 kg, 15, 20, 25, 50 kg emeno diffuse 100 kg. Poiché la densità del GPL liquido è circa la metà dell’acqua, ai valori precedenticorrispondono volumi di GPL variabili tra 20 litri e 200 l, si tenga inoltre presente che la bombola èoccupata per non più dell’80% del suo volume geometrico del GPL liquido.3Per trasformare la massa in volume si è tenuto conto che 1 metro cubo di GPL liquido è all’incirca500 kg e che un metro cubo di GPL liquido si trasforma in circa 250 metri cubi di vapore.

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L’altro milione di tonnellate proveniente dai depositi stranieri è trasportato lungostrada con grandi autocisterne (fig. 45) o per ferrovia1 con ferro cisterne (fig. 46).

Figura 45 Figura 46

Per una serie di ragioni, molto valide, in Italia non è stata sviluppata unacanalizzazione diffusa di GPL, un sistema di condutture occupante una parterilevante del territorio (dette comunemente pipeline – fig. 47-) come ad esempio èavvenuto negli Stati Uniti o in India.

Figura 46

Un limitato numero di aziende (Liquigas, Agip Petroli, Ultragas, …) con depositi,terminali ferroviari, impianti di imbottigliamento (fig. 48), autobotti per il rifornimento diserbatoi (fig. 49) dotate anche di sofisticati controlli (fig. 50), sono i principalidistributori di GPL sul territorio nazionale; a queste si affiancano centinaia di aziendeminori che provvedono alla diffusione capillare sul territorio, alla realizzazione degliimpianti, ai depositi di GPL per uso domestico.

Figura 48 Figura 49 Figura 50

1Facciamo alcuni esempi: per movimentare in un anno centosettantamila tonnellate di GPL in un nodoferroviario utilizzando treni blocco da 12-14 ferro cisterne si devono effettuare oltre 400 viaggi; mentreun quantitativo di GPL pari a trentamila tonnellate trasportato con autocisterne di capacità 20tonnellate, comporta, come è facile calcolare, 1500 viaggi.

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3.2. La preparazione del GPL per la distribuzione

Come abbiamo già ricordato inuna raffineria (fig. 51), attraversovari processi, tra i prodotti finalidella lavorazione del petrolio siottiene il gas di petrolio liquefatto.

Figura 51

Il GPL viene stoccato in grossi serbatoi sferici (fig. 52) con capacità di 5000 metricubi, 10000 metri cubi e oltre; in contenitori cilindrici esterni di capacità notevolmenteinferiori a quelli sferici (fig. 53) o in serbatoi interrati o ricoperti (cosiddetti “tumulati”)(fig.54).


Il parco serbatoi e l’insieme di apparecchiature (sistemi di controllo, valvole etubazioni) ad essi attinenti occupa l’area di stoccaggio. Dallo stoccaggio, prima ditrasferire il GPL alle ferro cisterne o alle autocisterne per il trasporto e passare quindialla distribuzione vera e propria, il combustibile subisce un ultimo trattamento:l’odorizzazione. Così come avviene per il metano, vista l’incapacità dei nostri sensi diavvertire una fuga di combustibile gassoso dal contenitore in atmosfera, il GPL vienemiscelato con una sostanza alla quale il nostro olfatto è sensibile. Per nonpregiudicare l’utilizzo del GPL, le proprietà chimico-fisiche di questa sostanza,devono essere: facilmente infiammabile, non reagente con i metalli dei serbatoi, nontossica o irritante. Inoltre la sua reazione di combustione con l’ossigeno non deveportare a prodotti nocivi per la salute o a scorie. Oggi per l’odorizzazione del GPL siimpiega per lo più etile mercaptanico, dall’odore lontanamente simile all’aglio,chiamato anche etantiolo o GPL etile, avente formula chimica CH5SH.1

1Il composto è indicato anche come CH6S. Il nome deriva dal gruppo CH5 (etile) e dal gruppo SH(mercaptanico ovvero “che reagisce col mercurio”). Il composto zolfo idrogeno oltre che mercaptanicoviene detto tiolico oppure solfidrilico. La sostanza in questione a livello commerciale e scientifico vienechiamata in molti altri modi rispetto a quelli già indicati. Per darne solo alcuni altri esempi: etile tiolico,

IL GPL IN ITALIA

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Le percentuali della miscela richiedono un grammo di etile in oltre 83 litri di GPLliquido. In genere per i nuovi serbatoi e tubazioni, la quantità precedente sale a 1,5grammi.

Un sistema per l’odorizzazione è schematizzato in fig. 55.

Figura 55

L’impianto di odorizzazione è parte di un sistema di trasferimento del gas di petrolioliquefatto dai serbatoi fissi alle cisterne di trasporto. Un’immagine complessiva delleapparecchiature è riportata nella foto di fig. 56; mentre nella fig. 57 vi è lo schemagenerale dell’insieme delle componenti:a) valvole di emergenza; b) prefiltro; c) degasatore a condensazione; d) contatorevolumetrico di flusso; e) valvole per la calibrazione del flusso; f) valvole di controllo;g) bracci di carico; h) sistema di miscelazione etile mercaptanico; i) controllielettronici; l) sistema antincendio.

Figura 56 Figura 57

Al termine del processo, le grandi cisterne con GPL “odoroso” sono pronte peralimentare i depositi di GPL e iniziare la commercializzazione vera e propria delprodotto. Le migliaia di tonnellate dei serbatoi principali saranno così diffuse in milionidi bombole e in migliaia di piccoli e medi serbatoi, sparsi su tutto il nostro territorio.

etile solfidrilico, tioetanolo. Altre sue proprietà fisiche sono le seguenti: temperatura di ebollizione 35°Ce temperatura di solidificazione –147,9°C, alla pressione atmosferica.

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3.3. Elementi di un grande deposito

I treni con le ferro cisterne o le autocisterne alimentano in genere i grandi depositi deiprincipali distributori di GPL. Escludendo le caverne, i depositi criogenici o refrigerati,il decreto del Ministero dell’Ambiente 15 maggio 19961 stabilisce i criteri di analisirelativi alla sicurezza dei depositi di gas di petrolio liquefatto. Senza entrare neidettagli, in questa sede interessa dare una descrizione sommaria degli elementi checompongono un grande deposito ed alcune caratteristiche generali di sicurezza degliimpianti stessi, utilizzando il concetto di unità logiche distinte, proprio del decreto edesemplificate dalla figura 582.

Figura 58

Un terminale ferroviario porta le ferro cisterne all’unità di travaso d’ingresso. Qui deibracci di carico, simili a quelli delle figure precedenti, sono collegati alle condotte ditrasferimento, tramite valvole di intercettazione rapida comandate a distanza3. Lecondotte, capaci di sopportare pressioni fino a 40 bar, non possono presentaresaldature longitudinali, mentre le saldature lungo la circonferenza della sezionedebbono essere ridotte al minimo4. Eventuali protezioni aggiuntive dell’unità ditravaso sono: un secondo sistema di blocco che comanda le valvole diintercettazione sui bracci ed i sistemi di pompaggio in caso di movimento accidentaledel veicolo; la presenza di pareti di separazione dalle altre unità in grado di resistereal fuoco ed anche alle esplosioni.

1Supplemento alla Gazzetta Ufficiale n. 159 del 9 luglio 1996.2Elaborazione dalla figura II/2 del decreto in questione.3Il controllo può avvenire con spie di massimo riempimento, sistemi di pesatura e arresto automatico.4Le saldature sono controllate con radiografie o provate con liquidi penetranti.

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Sono previsti impianti di irrorazione a pioggia con portata minima di dieci litri alminuto per ogni metro quadro da proteggere. Rilevatori di incendio sono installatinelle zone critiche dell’impianto. Per l’esercizio in condizioni di sicurezza deveesistere un manuale operativo riguardante l’avviamento, il funzionamento, l’arresto ela messa in sicurezza dell’impianto.

Le unità di stoccaggio fuori terra (in genere serbatoi cilindrici) oltre ad elevatepressioni devono essere garantite per temperature minime di progetto di almeno –10°C; la distanza di sicurezza tra due serbatoi dev’essere almeno di 15 metri. E’conveniente predisporre una vasca di raccolta per gli eventuali rilasci di GPLlavorando opportunamente la superficie sottostante i serbatoi per convogliarel’eventuale fuoriuscita lontano dai serbatoi stessi. L’unità di imbottigliamento permetteil riempimento con GPL delle bombole, immagazzinate temporaneamente nell’area distoccaggio bombole. I trasferimenti di GPL tra le diverse unità avvengono grazie adun sistema di pompe e di compressori. L’unità di travaso esterna permette infine ilcaricamento di autobotti per il rifornimento, al di fuori dell’impianto, dei serbatoi diGPL. Allarmi per eventuali fughe di gas sono in genere previsti nei punti critici deldeposito. Vediamo ora in dettaglio l’operazione più diffusa e pericolosa dell’interociclo: il travaso di GPL.

3.4. Impianti per il travaso standard di GPL

3.4.1. Generalità

Nella distribuzione capillare del GPL sul territorio, molte sono le operazioni di travasodel combustibile. Per citarne alcune: il rifornimento con GPL dei serbatoi distoccaggio dei depositi maggiori tramite autocisterne di capacità media di ventitonnellate con l’ausilio di compressori (fig. 59); la movimentazione di GPL liquidonelle condutture con pompe (fig. 60); l’imbottigliamento di piccoli recipienti (bomboledi capacità normalmente inferiore ai cento kilogrammi); il riempimento di piccoliserbatoi individuali (fig. 61) tramite autobotti; il rifornimento delle auto nelle stazioni diservizio alimentate con GPL.


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Le operazioni di travaso descritte implicano notevoli rischi a causa dellecaratteristiche del combustibile: alta infiammabilità, media pressione, fase gassosacon densità superiore a quella dell’aria. Per tali ragioni il trasferimento del GPL traserbatoi deve seguire regole assai rigide che vedremo in dettaglio nei diversi casi.

Un’ultima osservazione generale: mentre i recipienti più piccoli (bombole) hanno soloun punto di aggancio con l’esterno per il trasferimento-utilizzo del GPL, i serbatoihanno due entrate-uscite, una per la fase liquida e una per quella gassosa. Perrimanere nella metafora delle bottiglie, le bombole hanno un solo “collo”, i serbatoidue.

3.4.2. Trasferimento tra serbatoi fissi e mobili di grande capacità

Per ridurre al minimo le possibilità di dispersione di GPL nell’atmosfera, il travaso daautocisterne o ferro cisterne a serbatoi fissi (o viceversa) deve essere eseguitomediante due linee, di cui una per la fase liquida ed una per la fase gassosa, conl’ausilio di una pompa o di un compressore1.

Vanno impiegati entrambi gli attacchi del recipiente, per la fase liquida e per quellagassosa, come è mostrato nello schema di fig. 62 relativo all’utilizzo di uncompressore per il travaso tra due serbatoi.

Figura 62

1Tale indicazione è contenuta esplicitamente nella normativa relativa al GPL. Si veda Decreto delMinistero dell’Interno 13 ottobre 1994, Supplemento oridinario alla Gazzetta Ufficiale n.265 del 12novembre 1994, punto 6.1.1, relativo ai depositi di GPL con capacità complessiva > 5m3.

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L’accoppiamento tra attrezzature fisse e quelle mobili (tutte messe a terra tramite unapinza secondo una dettagliata procedura1) viene realizzato generalmente medianteappositi bracci metallici2 e un solo attacco rapido oppure con l’ausilio di un tronchettoflangiato (si veda fig. 63).

Figura 63

Il terminale libero per la fase gassosa deve essere dotato di valvole diintercettazione. Le estremità dell’impianto fisso, cui sono collegati i bracci metallici,devono essere provviste di valvole comandate a distanza e valvole di intercettazionemanuale a monte delle stesse3. Al termine di ogni ciclo di travaso, prima che siascollegato il braccio, il tronchetto di collegamento tra ferro cisterna e valvolaterminale del braccio di carico deve essere svuotato, in area sicura, dall’eventualeliquido residuo, tramite un particolare dispositivo. I punti di travaso debbono inoltreessere ubicati in zone aperte e ventilate, essere disposti in modo da evitareinterferenza di traffico tra autocisterne e permettere l’eventuale entrata di mezzi diemergenza provenienti dall’esterno. 1Il collegamento di terra per l’equipotenzialità elettrica fra l’impianto fisso e i mezzi mobili e le manovredi attacco e stacco dei bracci di carico o manichette flessibili devono avvenire secondo la seguentesequenza: a) collegamento meccanico della pinza; b) chiusura del collegamento elettrico a terra; c)attacco dei bracci e travaso; d) stacco dei bracci; e) apertura del collegamento elettrico a terra; f)scollegamento meccanico della pinza. Decreto del Ministero dell’Interno 13 ottobre 1994, punto13.5.5.2Salvo il caso delle autocisterne munite di pompe di scarico che hanno in dotazione manichetteflessibili resistenti internamente al GPL ed esternamente all’invecchiamento e alle abrasioni. Lapressione di scoppio delle manichette, con raccordi montati, deve essere di almeno 80 bar.3Quando il movimento di GPL avviene nel solo senso da autobotte o ferro cisterna a serbatoi fissi èsufficiente una valvola di non ritorno e una valvola di intercettazione manuale.

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Nello stesso deposito sono ammessi più punti di travaso disposti a pettine ad unadistanza di otto metri nel caso in cui è prevista l’interposizione di muri di schermo; unadeguato impianto di raffreddamento costituisce l’ulteriore misura di sicurezza (fig.64).

Figura 64

3.4.3. Autobotti e piccoli serbatoi

Anche nel caso dei piccoli serbatoi l’autobotte (o autocisterna) dev’essere collegataal serbatoio tramite un cavo elettrico corredato di pinza con interruttore del tipoantideflagrante per realizzare l’equipotenzialità tra i recipienti metallici interessati altravaso ed evitare così la possibilità di scintille. Di nuovo il trasferimento di GPL puòavvenire per mezzo di pompa e/o compressore.

Le tubazioni flessibili dell’autobotte per il travaso sono corredate alle due estremità divalvole, di eccesso di flusso o di ritegno, aventi lo scopo di intercettare, nel caso dirottura, fuoriuscite di GPL; l’estremità di attacco al serbatoio è munita di una valvoladi intercettazione manuale a chiusura rapida avente la funzione di sopperire allarottura o all’inceppamento della valvola di riempimento posta sul serbatoio;un’ulteriore valvola di sicurezza, posta dal lato autocisterna, serve per evitaresovrappressioni.

Infine è possibile, anche per i serbatoi con capacità inferiore ai cinque metri cubi,creare una serie di tubazioni che permettono di allontanare il punto di riempimentodal serbatoio di stoccaggio.

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Nella figura 65 vi è una rappresentazione schematica di una simile eventualità.

Figura 65

3.4.4. Imbottigliamento

Se si potesse considerare un qualsiasi recipiente fisso o mobile adibito al deposito oal trasporto di GPL una “bottiglia”, ogni operazione di travaso sarebbe definitaimbottigliamento. D’altra parte nei depositi gli impianti di imbottigliamento sonoconsiderati strettamente quelli nei quali il GPL viene immesso in un circuitoautomatico, detto giostra o carosello, capace di caricare le bombole. Nella figura 66 èrappresentata una giostra con bilance per il controllo del peso, elemento essenzialedi sicurezza poiché il liquido in pressione all’interno dei contenitori non deveraggiungere l’80% del volume disponibile. Mentre in fig. 67 è riportata una singolabilancia con evidenziato l’attacco per il riempimento della bombola che termina conuna pinza di carico di sicurezza.

Figura 66 Figura 67

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La pinza non consente l’afflusso di GPL quando non è collegata al recipiente dariempire; inoltre è dotata di un comando di apertura (ad esempio un pulsante) chefunziona, ripetiamolo, solo in caso di collegamento ed è sensibile ad eventualidisfunzioni del fluido operatore (ad esempio aria compressa).

Sulla linea di adduzione del GPL liquido alle apparecchiature di imbottigliamento èdisposta una valvola comandata a distanza, così come sulla linea di ritorno aiserbatoi.

A valle delle apparecchiature di imbottigliamento devono essere disponibili sistemiper la prova di tenuta delle valvole e dei rubinetti dei recipienti. Nel caso di controllicon macchine automatiche, la prova di tenuta accerta perdite maggiori o uguali a 5grammi in un’ora. Ciò equivale a 10 centimetri cubi di liquido e a circa due litri emezzo di volume equivalente di gas. Inoltre va di nuovo controllato scrupolosamenteil grado di riempimento dei recipienti stessi.

Le bombole, con capacità generalmente di 10, 15, 20, 25, 50 e 100 kg, vengonoriempite con il prodotto liquido, immagazzinate temporaneamente e successivamentecaricate su camion per la distribuzione.

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3.4.5. Stazioni di distribuzione di GPL per autotrazione

Come è stato già detto nei travasi di GPL di sicurezza i serbatoi sono collegati siaalla linea relativa alla fase liquida che a quella relativa alla fase gassosa. Anche in unimpianto per autotrazione l’alimentazione (ad esempio la tubazione sistemata nellaparte inferiore del serbatoio) del GPL liquido che raggiunge il distributore è seguitada un ritorno di GPL gassoso secondo la tubazione connessa alla parte superiore delserbatoio, così come raffigurato nello schema che segue (fig. 68) in cui sonoevidenziate le componenti essenziali di una stazione di distribuzione di GPL perautotrazione.

Figura 68

E’ ovvio che non si possa utilizzare un simile impianto, per ragioni di sicurezza e nonsolo fiscali, per riempire bombole di uso domestico, anche se nella cronaca recentevi sono esempi di tentativi in tal senso che pongono problemi quali lacommercializzazione di bombole prive di un controllo di riempimento e il rischio didispersione di GPL nell’atmosfera.

Negli attuali impianti, che prevedono esclusivamente serbatoi interrati, la pompa dicomando è di solito sistemata in un’apposita camera detta di pompaggio postaattiguamente al cassone di contenimento in cemento armato del serbatoio. Tuttavia,poiché detta tipologia di installazione del sistema di pompaggio ha dato luogo nelpassato ad alcuni incidenti, anche mortali, è stato autorizzato l’utilizzo di pompesommerse sistemate all’interno del serbatoio insieme con il gruppo motore.

Infine la nuova bozza di normativa di prossima emanazione, non consente larealizzazione di nuovi impianti con le pompe in apposito pozzetto, prevedendoesclusivamente pompe sommerse o pompe esterne di serbatoio.

GPL

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Nella figura 69 vi è la rappresentazione schematica e in sezione di un serbatoio conall’interno una pompa sommersa e nella figura 70 il disegno delle componenti dellapompa.

Figura 69 Figura 70

3.4.6. Il riempimento “a tappo”

Il quantitativo massimo di GPL liquido all’interno di un serbatoio fuori terra deveessere inferiore all’80% mentre per serbatoi interrati il livello di riempimento delliquido non deve raggiungere l’85%1. La spiegazione di questa misura di sicurezzaviene spesso affidata nei testi di divulgazione sul gas di petrolio liquefatto a frasi deltipo: “Il GPL non ha volume specifico costante, ma esso aumenta con l’aumentaredella temperatura (si calcolano aumenti di volume del 10% per aumenti ditemperatura di 30°C). Per permettere questa espansione di GPL all’aumentare dellatemperatura, il riempimento del serbatoio va limitato.

1Per i piccoli serbatoi la normativa prevede esplicitamente tali valori, mentre per i grandi serbatoi ivalori fissati si riferiscono al peso massimo ammissibile di propano, propilene, butano e miscele in unserbatoio di riferimento di un metro cubo.

IL GPL IN ITALIA

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La casistica conta numerosi esempi di rottura a scoppio di recipienti fissi o mobiliriempiti a tappo, per semplice espansione della fase liquida legata alla solaescursione di temperatura tra la notte e il giorno.”

Ciò può generare confusione, fissiamo alcuni punti.Aumentando la temperatura, nel serbatoio coesistono necessariamente le due fasi:liquida e gassosa. Il liquido ha una limitata capacità di espansione, mentre la stessasostanza nello stato gassoso ha proprietà di espansione notevolmente maggiori.Anche in esempi comuni relativi alla ” espansione” dei liquidi (latte che bolle o brodo)sono i gas intrappolati all’interno del liquido (a causa del sottile strato di grassosuperficiale) a causare il repentino aumento di volume. Il fenomeno relativo allasituazione critica di GPL sarà affrontato in dettaglio nel seguito. Qui basti dire che ilfenomeno va interpretato attraverso nuovi concetti rispetto a quelli introdotti nei primidue capitoli.

Le leggi dei gas potrebbero essere applicate solo nel caso in cui nel recipiente fossepresente solo la fase gassosa del GPL. I diagrammi di stato della sostanzapermettono di capire come l’equilibrio liquido-vapore nel caso di aumento ditemperatura implichi un aumento della tensione di vapore (della pressione). Inoltre èben chiaro, attingendo all’esperienza comune, che è tanto più facile riscaldare(aumentare la temperatura) una sostanza quanto più piccola è la sua massa1.

Così se il vapore racchiuso nel recipiente occupa un piccolo volume gli scambitermici con l’esterno potranno provocare rapide variazioni di temperatura. Comequeste si riflettano nell’equilibrio con il liquido è relativamente complesso, masoprattutto per arrivare ad uno stato critico, che porti alla rottura definitiva delserbatoio, è necessaria una brusca trasformazione di una parte consistente delliquido in vapore.

1In termini matematici a parità di calore fornito a due masse diverse della stessa sostanza, levariazioni di temperatura risultano inversamente proporzionali alle masse, nel caso in cui non vi sianopassaggi di stato.

GPL

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SERBATOI E ACCESSORI

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4. SERBATOI E ACCESSORI

4.1. Introduzione

Come è stato già evidenziato nei capitoli precedenti, per concentrare un grandequantitativo di energia in uno spazio limitato il GPL viene commercializzato inrecipienti contenenti, per circa l’80% del loro volume geometrico, combustibile allostato liquido (il valore deve essere inferiore all’80%) e per circa il 20% combustibilenello stato gassoso, con pressioni di esercizio che, a seconda della temperaturaesterna e della miscela di idrocarburi, vanno da valori molto vicini alla pressioneatmosferica fino a 10-15 volte la pressione esterna esercitata dall’aria, con tutti iproblemi di sicurezza che ne derivano.

Gli accessori di cui sono dotati i serbatoi (strumentazione, allarmi, valvole disicurezza e di intercettazione, tubazioni..) debbono allora garantire innanzitutto lasicurezza degli stessi. Inoltre poiché il GPL per il suo impiego deve essere nello statogassoso con pressione spesso dell’ordine di pochi centesimi della pressioneatmosferica, il passaggio dal contenimento all’utilizzazione implica una secondaesigenza soddisfatta da una serie di apparecchiature quali i riduttori di pressione (fig.71), i vaporizzatori (fig. 72), i riduttori-vaporizzatori; dispositivi che, accanto aiserbatoi e ai loro accessori, saranno trattati nel seguito di questo capitolo.

Figura 71 Figura 72

GPL

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4.2. Grandi serbatoi

La normativa italiana distingue i depositi di gas di petrolio liquefatto in base alla lorocapacità1. Un primo insieme è quello che raggruppa i serbatoi fissi di volumesuperiore ai cinque metri cubi e quelli mobili aventi capacità superiore ai cinquemilakilogrammi2. Indicheremo per semplicità tali serbatoi con l’aggettivo grandi3.

Tra questi, i serbatoi fissi possono essere installati fuori terra se coibentati oppure -come riconosciuto solo di recente4 - protetti con un sistema interno costituito dastrutture cellulari di alluminio in grado di trasferire rapidamente e continuamente ilcalore dalle pareti al liquido evitando così riscaldamenti locali all’interno del liquido incaso di incidente (fig. 73).

Figura 73

1La capacità complessiva di un deposito è data dalla somma della capacità geometrica di singoloserbatoio.2Supplemento ordinario alla Gazzetta ufficiale numero 265 del 12 novembre 1994. DecretoMinisteriale 13 ottobre 1994 “Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per laprogettazione, la costruzione, l’installazione e l’esercizio dei depositi di G. P. L. in serbatoi fissi dicapacità complessiva superiore a 5 metri cubi e/o in recipienti mobili di capacità complessivasuperiore ai 5000 kg”.3Il termine è spesso diffuso nella pratica, ma non deriva dalla normativa. Ovviamente chiameremo glialtri depositi, fino ai cinque metri cubi, piccoli serbatoi.4Gazzetta Ufficiale n. 265 dell’11 novembre 1999 Decreto ministeriale 29 ottobre 1999 “Modificazionial decreto ministeriale 13 ottobre 1999”.


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La protezione dei serbatoi fissi avviene anche tramite interramento o ricoprimento(fig. 74).

Figura 74

La coibentazione (il controllo dello scambio termico con l’esterno per ridurre levariazioni di temperatura e di pressione del combustibile) rappresenta dunque unadelle principali misure adottate (specie nel passato) per la sicurezza passiva deidepositi di GPL. Ciò non toglie che la temperatura del “gas liquefatto” all’interno delserbatoio debba essere monitorata con appositi termometri (fig. 75) e la pressionecon manometri (fig. 76), dotati di flangia per l’eventuale taratura-controllo tramite unostrumento campione.

Figura 75 Figura 76

GPL

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Il livello del liquido, altro parametro essenziale per la sicurezza, va misurato conspecifici indicatori di livello, come ad esempio quelli a trasmissione magnetica conscala espressa in percentuale, in genere disposti verticalmente rispetto alla superficiedel liquido (esistono anche dei modelli orizzontali, a proposito si veda la fig. 77). Ladisposizione dei due tipi di indicatori di livello con i rispettivi galleggianti all’interno diun serbatoio è rappresentata nella fig. 78.

Figura 77 Figura 78

Se i parametri fisici più importanti del GPL contenuto nel serbatoio (livello del liquido,pressione) raggiungono soglie di sicurezza, entrano in funzione rispettivamente unsegnalatore di allarme per il massimo livello e un segnalatore di allarme per altepressioni (schema fig. 79).

Figura 79


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Al tempo stesso il contenitore deve essere dotato di una valvola di sicurezza (unesempio è rappresentato dalla fig. 80a, lo spaccato della stessa valvola è riportatonella figura 80b) e di uno scarico diretto verso l’alto avente la funzione di ridurre lapressione facendo fuoriuscire il gas sovrastante il liquido (fig. 81).

Figura 80a Figura 80b

Figura 81

GPL

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Gli attacchi di prelievo del serbatoio devono essere provvisti di valvola diintercettazione manuale (si veda l’esempio di fig. 82) e di una valvola di eccesso diflusso oppure di una valvola con comando a distanza (di cui un esempio èrappresentato in fig. 83).

Figura 82 Figura83

Negli attacchi per l’immissione nel serbatoio una valvola di non ritorno sostituisce lavalvola di eccesso di flusso. Completano il sistema di valvole e tubazioni quellerelative allo spurgo o al prelievo di campioni. Un esempio di serbatoio per lostoccaggio di GPL predisposto per l’installazione tumulata, di forma cilindricaorizzontale, è riportato nella figura 84. Esso è collaudato con prove idrauliche cheraggiungono pressioni di 23 bar, mentre la pressione di progetto ed esercizio previstaè 18 bar (circa diciotto volte quella atmosferica). L’intervallo di temperature per cui èprogettato va da –10°C fino a 50°C.

Figura 84


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4.3. Piccoli serbatoi

Le norme per la progettazione, la costruzione, l’installazione e l’esercizio dei depositidi GPL con capacità complessiva non superiore a 5 metri cubi sono contenuteprincipalmente nel Decreto ministeriale del 31 marzo 19841; la legislazione relativa aipiccoli depositi precede quindi di oltre dieci anni quella specifica dei grandi depositi2.Anche l’esercizio dei serbatoi fissi di GPL di piccole dimensioni è vincolato anumerosi controlli3: una omologazione di primo o nuovo impianto4, una verificad’esercizio annuale e una verifica decennale.Gli elementi di sicurezza dei serbatoi partono dalla loro ubicazione e dal rispetto diprecise distanze di sicurezza da elementi esterni al deposito che potrebbero essereparticolarmente affollati (scuole, uffici, chiese,…) o essere a loro volta fonte di pericoliin caso di incidente (depositi infiammabili, elettrodotti, ferrovia,..). Le distanzedipendono dal tipo di serbatoio (interrato o fuori terra) e dalla sua capacità. Nellafigura 85 sono rappresentate quelle relative ai depositi fuori terra con capacità fino a3 metri cubi.

Figura 85

1Supplemento ordinario n. 22 alla Gazzetta Ufficiale n. 122 del 4 maggio 1984.Modifiche edintegrazioni al Decreto in questione sono avvenute con i Decreti: 15 ottobre 1992, Gazzetta Ufficiale n.262 del 6 novembre 1992; 20 luglio 1993, Gazzetta Ufficiale n. 204 del 31 agosto 1993 nonché con lelettere circolari nn. P 2168/4106 sott.40 del 27/09/94; P 2004/4106 sott.40 del 27/10/95; P 2005/4106sott.40 del 27/10/95.2Il termine grande e piccolo, come già detto non è utilizzato nella normativa.3Da parte dell’ISPELS e dell’ASL.4In genere realizzata dall’ISPELS presso la Ditta fornitrice.

GPL

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Sono previste inoltre misure di sicurezza volte ad impedire l’accesso agli estranei el’eventuale propagazione di un incendio (rete di recinzione per gli elementi pericolosidel deposito, muretto per la base metallica della rete, area sgombra intorno aiserbatoi fuori terra, cartelli di segnalazione, cartello indicante le norme dicomportamento). Ma la principale sicurezza risiede ancora una volta nel serbatoio enei suoi accessori. Questi non si discostano molto da quelli descritti nel paragrafoprecedente se si esclude la mancanza di segnalatori di allarme e del termometro.Inoltre una parte di accessori può essere raggruppata in un’unica valvola (da cui ilnome multivalvola) che comprende:

a) il controllo del livello massimo ammissibile del liquido;b) l’organo di prelievo della fase gassosa con valvola di intercettazione manuale e dieccesso di flusso;c) la valvola di equilibrio GPL fase gas (facoltativa) corredata con valvola di eccessodi flusso;d) il manometro.Il gruppo multivalvola è in genere accessibile al di sotto di un apposito coperchio diprotezione (fig.86).

Figura 86

La superficie esterna dei serbatoi deve essere opportunamente protetta. Se iserbatoi sono esterni la protezione riguarda i soli agenti atmosferici; se sono interrati(fig. 87) la superficie deve essere trattata in modo da garantire l’isolamento dallecorrenti del terreno circostante (ad esempio con uno strato di vernice di spessoremaggiore di 0,8 mm).

Figura 87


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Gli sviluppi tecnici degli ultimi anni hanno permesso di evitare per i serbatoi interratila costruzione di una cassa di contenimento in conglomerato cementizio con base diappoggio e riporto di sabbia. Un esempio è il serbatoio della figura 88, protetto da unguscio di polietilene termosaldato a tenuta stagna con selle di sostegno.

Figura 88

Analogamente è consentita l’installazione di serbatoi interrati senza cassa dicontenimento in cemento armato, purchè protetti da un rivestimento in resineepossidiche associato ad un sistema di protezione catodica.

4.4. Bombole

Pur se è possibile trovare in Italia esempi di riscaldamento centralizzato di palazzinea partire da serbatoi fissi di GPL (fig. 89) o di fornitura di GPL per usi domestici oriscaldamento ad un intero paese (fig. 90) grazie ad una rete canalizzata (fig. 91),l’utilizzo individuale del GPL si realizza spesso attraverso l’impiego di bombole dalpeso di poche decine di kilogrammi.


GPL

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Alle classiche bombole nere e verdi del passato che continuano ad esserediffusissime, si sono oggi affiancati contenitori dalle forme e dai colori più moderni (siveda la fig. 92).1

Figura 92

Tutte le bombole continuano ad avere le stesse caratteristiche: rubinetto-valvola disicurezza; sigilli in plastica di sicurezza attestanti il primo utilizzo del recipientemobile; cartellino indicante la ditta riempitrice, l’attestazione della prova di tenutadopo il riempimento e la data della prova stessa.L’installazione delle bombole di GPL nelle cucine a gas o per l’alimentazione diimpianti di riscaldamento individuali molto spesso è realizzata, per la relativasemplicità dell’operazione, da persone non specializzate, ossia gli stessi utilizzatori.E’ tuttavia indispensabile, per prevenire incidenti, osservare scrupolosamente tutte leprecauzioni illustrate nella norma UNI 7131.

4.5. Altri dispositivi per l’utilizzazione del GPL

4.5.1. Riduttori di pressione e vaporizzatori

Il sistema di regolazione della pressione e del flusso di gas combustibile ai diversidispositivi che lo impiegano (cucine, caldaie, forni, motori,..) è il cuoredell’installazione di un impianto di GPL. Esso deve compensare le grandi variazioni dipressione nel serbatoio e fornire un flusso costante e di adeguata portata (anche perutilizzi discontinui nel tempo) di gas con pressione, spesso, dell’ordine di pochicentesimi al di sopra della pressione atmosferica.

1Si tenga presente che il Decreto Ministeriale del 7 gennaio 1999 “Codificazione dei colori perbombole per gas trasportabili” ha esonerato le bombole di GPL e gli estintori da adottare un sistemadi codici di colore con lo scopo di identificare in maniera immediata il contenuto delle bombole stesse.La colorazione distintiva nelle altre bombole per gas compressi, liquefatti o disciolti sotto pressioneviene applicata sull’ogiva della bombola stessa, mentre il corpo cilindrico non è interessato allacodifica e può essere colorato per altri scopi.


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Sebbene un riduttore semplice (fig. 93) sia in molti casi sufficiente a tale scopo, comenel caso delle bombole, l’uso di un sistema a due stadi offre una regolazione miglioree più affidabile.

Figura 93

I piccoli serbatoi vengono così collegati all’utenza tramite due riduttori; il primo,capace di sopportare a monte la pressione del gas presente all’interno del serbatoio(5 ÷ 15 bar) e in grado di avere una pressione di uscita di 1 ÷ 2 bar; il secondodimensionato in modo da portare la pressione del gas ai valori di utilizzo (ad esempio0,03 bar). Se i due riduttori sono dislocati uno in prossimità dell’altro (esistono anchedoppi riduttori che formano un unico corpo), si ha una distribuzione del GPL a bassapressione (si veda lo schema di fig. 94); invece nel caso in cui il secondo riduttorevenga collocato in prossimità dell’utenza si parla di distribuzione a media pressione(schema fig. 95).

Figura 94 Figura 95

In questi esempi il prelievo dal serbatoio avviene direttamente nella fase gassosa e levariazioni della pressione di esercizio del GPL contenuto nel serbatoio (dovute allediverse temperature annuali) non comportano particolari problemi. Esistonocomunque impianti dove la necessità di un elevato flusso di combustibile (adesempio forni utilizzati nell’industria) obbliga l’utente, specie nei mesi invernaliquando la pressione nei contenitori è più bassa, a servirsi della linea di prelievo dellafase liquida. L’impianto deve allora contenere un dispositivo per trasformare il GPLliquido in gas: un vaporizzatore.

GPL

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Lo schema di un impianto a vaporizzazione forzata è rappresentato nella figura 96,mentre uno schema di funzionamento di un vaporizzatore che impiega acqua perriscaldare il GPL liquido è rappresentato nella figura 97.

Figura 96 Figura 97

Esistono vari tipi di vaporizzatore, un esempio di vaporizzatore elettrico è riportatonella figura 98.

Figura 98


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4.5.2. L’impianto per il GPL nelle auto

Anche nel caso delle auto alimentate con il GPL il prelievo del combustibile avvienenella fase liquida. Il serbatoio collaudato per pressioni di 45 bar1, in genere di formacilindrica è posto nel bagagliaio, solidamente fissato; oppure, di forma toroidale (aciambella, fig. 99), è ancorato nel vano della ruota di scorta.

Figura 99

La sua lamiera di acciaio di spessore compreso tra tre e quattro millimetri è trattatatermicamente in modo da evitare la creazione di fessurazioni in caso di incidente.Probabilmente il serbatoio omologato costituisce oggi nelle auto, se confrontato conle altre parti dell’impianto, l’elemento più sicuro dato il sovradimensionamento relativoalle pressioni di esercizio e la tenuta relativa agli urti. Gli accessori del serbatoio sonoraggruppati in una multivalvola (la figura 100 ne riporta alcuni tipi adatti per serbatoicilindrici).

Figura 100

Attraverso la multivalvola fluisce il GPL che riempie il serbatoio. Essa assolve uninsieme di funzioni: misura, tramite un galleggiante, il livello del liquido all’interno delserbatoio; blocca l’afflusso al raggiungimento del massimo livello consentito (poco aldi sotto dell’80% del volume complessivo); consente il prelievo del GPL liquidotramite un tubo che pesca nel fondo del recipiente; controlla un eventuale eccesso diflusso. Inoltre è dotata di valvole-rubinetti di intercettazione dei tubi di rifornimento edi prelievo.

1Un campione di ogni serbatoio viene inoltre sottoposto ad una prova di scoppio con pressioniprossime a 100 bar.

GPL

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La multivalvola è racchiusa in un contenitore, una sorta di camera stagna di plasticae/o alluminio (fig. 101), che ha il compito di convogliare eventuali fughe di gas versol’esterno dell’autovettura; il materiale del coperchio del contenitore deve permetterela visione della multivalvola.

Figura 101

Le tubazioni che portano il GPL dal serbatoio al vano motore sono in rame e devonoresistere ad alte pressioni.La trasformazione della fase liquida in vapore a pressione prossima a quellaatmosferica avviene nel riduttore-vaporizzatore, all’interno del quale circola una partedel liquido di raffreddamento del motore.Il dispositivo in questione, particolarmente complesso, regola l’afflusso delcombustibile nei condotti di aspirazione del motore.Il miscelatore prepara infine la giusta combinazione di combustibile e comburente(ossigeno).L’insieme dell’impianto è rappresentato schematicamente nella figura 102. Eventualivalvole e commutatori permettono di passare dall’alimentazione del motore da GPL abenzina. Sonde lambda e centraline di controllo per le auto più recenti controllanol’intero processo.

Figura 102


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La sicurezza dei veicoli alimentati a GPL si basava fino al 1999 sulle disposizioni perl’omologazione dei componenti previste dal regolamento ECE/ONU n.67 risalente al1967. Recentemente l’entrata in vigore dell’emendamento 01 al suddettoRegolamento ha imposto da un lato test molto più severi che in passato, perl’omologazione dei componenti dell’impianto (cicli di temperatura, prove di durata,prove di vibrazione, prove di fuoco, ecc.), e dall’altro ha introdotto una serie didispositivi atti ad accrescere il livello di sicurezza degli autoveicoli in tutte le possibilisituazioni.

I nuovi dispositivi, importanti tra l’altro per la tutela della sicurezza delle squadre disoccorso in caso di incendio di veicoli alimentati a GPL, sono essenzialmente tre:

1. un elettrovalvola posta sul serbatoio, al fine di confinare il GPL all’interno delserbatoio a motore spento;

2. una valvola di sovrapressione che garantisce, anche in caso di sovrariempimento,valori di pressione all’interno del serbatoio compatibili con la resistenza delmateriale;

3. una valvola termofusibile, o altro dispositivo analogo, allo scopo di far fuoriuscire ilGPL in caso di incendio, svuotando il serbatoio ed evitandone lo scoppio.

Nella tabella che segue sono elencate le prove richieste per l’omologazione di uncomponente GPL. Nella colonna di sinistra sono riportate le prove richieste inpassato, in quella di destra, quelle previste ai sensi del nuovo RegolamentoECE/ONU 67/01 in vigore da novembre 1999

Prove sui componenti dell’impianto GPLRegolamento ECE/ONU 67 Regolamento ECE/ONU 67/01

• Compatibilità al GPL• Prova di pressione/perdite• Prova di durata (20 cicli)• Misura isolamento circuito

• Compatibilità al GPL• Prova di pressione/perdite• Prova di durata (6.000 cicli)• Misura isolamento circuito• Prova alta temperatura (120°C)• Prova bassa temperatura (-20°C)• Prova vibrazioni• Resistenza alla corrosione (nebbia

salina 144 ore)• Prova calore secco• Prova invecchiamento ozono• Prova cicli di temperatura.

Per la sola centralina elettronica:• Prova compatibilità elettromagnetica

GPL

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RILASCIO DI GAS INFIAMMABILI: FENOMENI FISICI

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5. RILASCIO DI GAS INFIAMMABILI: FENOMENIFISICI

5.1. Combustione e limiti di infiammabilità

In una miscela di combustibile e comburente in determinate condizioni diconcentrazione, temperatura e pressione può essere innescata una reazione diossidazione.Ad esempio, con aria in condizioni standard: 25°C e pressione atmosferica (1,013bar) la percentuale in concentrazione in volume di GPL necessarie per dar luogo allareazione è compresa tra il 2% e il 9% del volume totale della miscela. Questi valorivengono chiamati limiti di infiammabilità (rispettivamente, inferiore e superiore) delcombustibile.Confrontando il campo di infiammabilità, in condizioni standard, del GPL con quello dialtri combustibili (fig. 103) si nota l’estensione relativamente ridotta del suo intervallodi infiammabilità.

Figura 103

GPL

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Nella tabella che segue sono riportati i valori dei limiti di infiammabilità di alcuniidrocarburi che entrano nella composizione del GPL.

Sostanza Propano Isobutano N butanoLimite di infiammabilitàinferiore (LII)

Limite di infiammabilitàsuperiore (LSI)

2,27%

9,50%

1,80%

8,44%

1,56%

8,41%

I valori di questi limiti dipendono dai valori di pressione e di temperatura e dell’ariatendono ad allontanarsi (l’intervallo diventa più ampio) all’aumentare dellatemperatura, come è evidenziato nella rappresentazione schematica della figura 104.

Figura 104

Con riferimento alla stessa figura, oltre una certa temperatura si ha innescoimmediato della reazione.


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5.2. Deflagrazione ed esplosione di un gas

Se la miscela di gas composta da comburente e combustibile è entro i limiti diinfiammabilità, può essere sufficiente l’innalzamento di temperatura o la scintilla in unsuo punto qualsiasi, perché la reazione si estenda a tutta la miscela. Attorno allazona di innesco si viene a creare gas che ha esaurito la combustione mentre nelresto della miscela incombusta avanza il fronte di fiamma (fig. 105), la cui rapidità dipropagazione dipende dalla velocità di trasmissione del calore di reazione al gasincombusto.

Figura 105

La trasmissione di questa energia può avvenire essenzialmente in due modi:

a) combustione lenta o deflagrazione, quando il fronte di fiamma avanza con velocitàrelativamente piccole (prossime ad 1 metro al secondo);

b) onde di detonazione o esplosione, quando la velocità di propagazione delfenomeno raggiunge elevati valori (migliaia di metri al secondo) superando di alcunevolte la velocità del suono nell’aria.

Nel primo caso le variazioni di pressione rispetto alla situazione normale sonopiccole, mentre nel secondo l’energia viene trasferita alla miscela dall’onda d’urto. Lostato di transizione (miscela incombusta-gas che ha esaurito la combustione) el’onda d’urto non è detto che rappresentino un’unica superficie fisica, anche se inalcuni casi ciò può avvenire.

GPL

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L’esplosione di una miscela comburente-combustibile (fig. 106) è dunque unprocesso nel quale la combustione genera un rapido aumento di pressione.

Figura 106

Le potenti azioni dinamiche dovute all’onda d’urto, non sono quindi lontanamenteparagonabili a quelle dovute ai normali processi di combustione.

5.3. Fuoriuscita di GPL da un serbatoio

Una procedura sbagliata, un incidente, la perdita di una valvola, ecc. possonoportare al rilascio di gas combustibile o di liquido (che nelle normali condizioni tendead evaporare con relativa facilità) nelle immediate vicinanze del serbatoio di GPL.

Il rilascio nell’aria se in bassissime concentrazioni e in mancanza di altre condizioni diinfiammabilità non da luogo a gravi conseguenze. D’altra parte, in condizioniopposte, è possibile l’innesco immediato di una pozza di GPL liquido (si parlerà alloracon termine inglese di pool fire) o la formazione di un dardo di fuoco (jet fire), per ilGPL che ad esempio può fuoriuscire da un serbatoio danneggiato.


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La situazione intermedia porta alla formazione di una nube libera di combustibile earia, il cui innesco può portare, come già accennato, ad una deflagrazione1 (unacombustione lenta) oppure ad un’esplosione indicata con la sigla tecnica UVCE(unconfined vapour cloud explosion, esplosione di nuvola di vapore non confinata). Iltutto come schematizzato nella figura 107.

Figura 107

L’incendio potrà infine essere controllato o degenerare portando, ad esempio,all’esplosione del serbatoio e alla successiva formazione di una palla di fuoco(fireball), a causa di un rapidissimo passaggio dello stato fisico che coinvolge il GPLall’interno del serbatoio, indicato normalmente come bleve (dalle iniziali delle paroleinglesi: boiling liquid expanding vapour explosion).

1La combustione di vapori infiammabili, anche a grande distanza dal serbatoio, senza esplosioneviene indicata col termine inglese flash fire per la rapidità relativa con cui si esaurisce il fenomeno seconfrontata con la durata del fireball (fenomeno che analizzeremo in seguito). Ciò può portare aconfusione visto che la propagazione è lenta nel caso della deflagrazione e veloce nel caso dellacombustione. La spiegazione di questo apparente paradosso risiede nel fatto che le masse della nuberelative al flash fire sono in genere di gran lunga inferiori rispetto a quelle della nube che esplode.

GPL

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5.4. Bleve

Prendiamo in considerazione la figura 108, nella quale è rappresentato un serbatoioche ha subito un danno e da cui fuoriesce un getto di GPL che si è infiammato (jetfire).

Figura 108

Nelle vicinanze dello stesso si trova un secondo serbatoio che è espostoall’irraggiamento termico del primo.In generale un incendio nelle vicinanze di un serbatoio può portare a considerevoliaumenti della pressione (tensione di vapore) del GPL all’interno del recipientecoinvolto anche con scambi termici non elevatissimi. Nell’ipotesi che il serbatoio siacostruito a regola d’arte1,è possibile prevedere il fenomeno con una certa precisione.Lo stress termico e meccanico2 del serbatoio, la temperatura raggiunta dal mantellodel contenitore e quella dei diversi strati di GPL, la quantità di energia accumulata (ilgrado di riempimento del serbatoio), gli scambi termici, sono alcuni dei fattori cheinfluenzano l’evento. Certo è che per il verificarsi dell’esplosione del serbatoio sidevono realizzare alcune condizioni preliminari. Esse sono:

a) l’abbassamento delle pressione

b) il surriscaldamento del liquido

c) la nucleazione spontanea.

L’effetto dipende in modo cruciale da un cambiamento dello stato fisico, da liquido avapore, conseguente ad una perdita di tenuta del serbatoio.

1Corrosioni della superficie di protezione, danneggiamenti per urti, mancanze del costruttore, possonorendere il susseguirsi degli eventi imprevedibili.2Gli acciai dei serbatoi di GPL possono cedere a pressioni comprese tra 15 e 20 bar se le pareti sonoportate a temperature prossime a 700°C.


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Questo è ciò che accade nel fenomeno chiamato bleve1.

Un recipiente che sopporta alte pressioni contenente GPL subisce a causa dellostress termico e meccanico una piccola perdita2, facendo fuoriuscire del vaporeall’esterno e provocando così un repentino abbassamento di pressione.Il GPL liquido viene a trovarsi ad una temperatura più alta rispetto alla situazionenormale di equilibrio per quella determinata pressione (a quella temperatura epressione il GPL dovrebbe essere vapore3); surriscaldando la massa liquida che sitrova all’interno del serbatoio che è cosi pronta a trasformarsi rapidamente in vaporeintorno a certi germi4 o nuclei di ebollizione.Basta che una piccola percentuale del GPL liquido si trasformi in un tempo moltobreve in vapore, per provocare effetti catastrofici.Il tempo in cui avviene il bleve (boiling liquid expanding vapour5 explosion) puòessere estremamente rapido (da pochi millisecondi a un decimo di secondo) oppurepiù lento (qualche secondo).La rapida espansione del GPL liquido trasformatosi in vapore, produce la distruzionedel serbatoio e la conseguente nuvola di combustibile e aria che si infiammaimmediatamente.

La combustione produce una grande quantità di vapore acqueo che appare comeuna nube biancastra a causa della rapida condensazione che trasforma il vapore inminuscole goccioline6 (figura 109).

Figura 109

1Il fenomeno fisico del bleve può riguardare genericamente un liquido qualsiasi (ad esempio acquasurriscaldata in un contenitore); non è legato quindi unicamente ad una particolare reazione chimica diliquidi infiammabili.2La valvola di sicurezza, se mal progettata, aprendosi può provocare lo stesso rapido calo dipressione.3Si ricorda che la pressione atmosferica il propano bolle a –42°C.4Un’esperienza comune nella scuola secondaria è la seguente. Un sale (iposolfito di sodio) vienefuso, riscaldandolo in una provetta. Poi lo si lascia raffreddare lentamente. Passata la suatemperatura di solidificazione, il sale continua a rimanere nella forma liquida. In tali condizioni bastaintrodurre un piccolo cristallo di sale (germe) nella provetta e agitare per ottenere la repentinacristallizzazione di tutto il liquido.5Il termine inglese vapour, viene indicato normalmente dagli americani come vapor.6Il vapor acqueo condensa per effetto del raffreddamento causato dal calore sottratto dal GPL per lasua evaporazione. I vapori di GPL non sono assolutamente visibili e solo se essi condensano a lorovolta si può avere un effetto nebbiolina. In effetti la condensazione dei vapori di GPL contribuisce inpiccola parte alla formazione della nube biancastra di cui dicevamo.

GPL

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Affinché si verifichi la rottura, vale la pena di ricordare inoltre che la temperatura delGPL all’interno del serbatoio debba essere superiore a 53°C (con pressioni maggioridi 16,5 bar1); valore che rappresenta il limite della temperatura di surriscaldamentodel propano liquido alla pressione atmosferica.

Al fine di prevenire il BLEVE occorre allora:

Evacuazione liquido;Limitare la pressione Valvole di sicurezza;

Prevenzione incendio;

Limitare la temperatura Raffreddamento con impianti fissi, schiuma, barriere di acqua;

Coibentazione dei serbatoi;

Uso di acciai duttili ed elastici;

Prevenire gli schocks del serbatoio Inserimento all’interno del serbatoio di struttura alveolare in lega di alluminio;

Uso di additivi che abbassano la probabilità che si verifichi la nucleazione spontanea.

1Da cui la pratica di tarare le valvole di sicurezza a16 bar, una pressione minore del valore che puòcondurre al bleve.


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5.5. Sfera di fuoco (fireball)

La forma e l’innalzamento della palla di fuoco risultante dal bleve, dipendonofortemente dalle grandezze termiche del liquido e dal modo in cui il serbatoio ècollassato.Se il recipiente cede rapidamente, la forma del fireball sarà quella classica di unasfera, al cui interno la concentrazione del combustibile è superiore al limite diinfiammabilità.Il fronte di fiamma è il bordo esterno che si propaga sia dall’esterno verso l’interno,che nella direzione della nube di GPL e aria. Ovvero nella miscela combustibile –comburente (la cui concentrazione è nei limiti di infiammabilità) che si formaprogressivamente.

Nella tabella che segue sono riportati alcuni valori del raggio di estensione deipossibili danni causati dalla combustione di quantità variabili di combustibile a causadel fireball secondo uno dei modelli proposti in letteratura1

Quantità combustibile(tonnellate)

Raggio fireball(metri)

Durata(secondi)

2 29 4,220 60 6,4200 120 9,820000 520 22,5

1Un valore medio tra diversi modelli parte dalle seguenti formule:diametro fireball: D = 6,48 W0,325durata fireball: t = 0,582 W0,26W = quantità di materiale infiammabile nel fireball (kg)

GPL

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Se il cedimento del contenitore è lento, allora il rilascio del GPL dal serbatoio puòportare la palla di fuoco in alto (fig. 110).

Figura 110

Anche il fireball ascendente è in genere preceduto da uno a livello del suolo. Nelcaso di grandi quantitativi di GPL, spesso le dimensioni del fireball a livello del suolo,a causa della massa liquida interessata alla combustione, supera le dimensioni diquello ascendente.

E’ altamente improbabile che una persona sopravviva se si trova ad una distanzadall’incidente pari a quella del raggio del fireball, inoltre i frammenti del recipientepossono raggiungere distanze anche cinque-dieci volte maggiori (in molti casi ledistanze sono tre-quattro volte maggiori) del raggio della palla di fuoco.

I frammenti possono rappresentare quindi dei potenziali proiettili, estremamentepericolosi poiché il 60% circa dell’energia di espansione del vapore si trasforma inenergia cinetica di queste parti metalliche lanciate lontano dal luogo dell’incidente.

D’altra parte la frammentazione di un serbatoio in un numero molto grande di parti(specie per i grandi serbatoi) è estremamente improbabile. La distanza di sicurezzaconsigliata alle squadre di soccorso per l’emergenza è allora dell’ordine di quattrovolte il raggio del fireball previsto.


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Nella figura 111 sono riportate le distanze suggerite dai serbatoi di propano e irelativi raggi di fireball.

Figura 111

5.6. Esplosione di nube di vapore non confinata (UVCE)

Il fenomeno del bleve di un serbatoio di GPL, come detto nei paragrafi precedenti,produce una nuvola di gas e aria che si innesca dando luogo alla conseguente sferadi fuoco. D’altra parte le esplosioni di nubi di gas e aria fuoriuscite da tubazioni,serbatoi, cisterne, ecc. non sono necessariamente associate al fenomeno del bleve epossono avvenire anche lontano dalle sorgenti delle emissioni (ad esempio nel casodi dispersione in fognature o ancora, per la presenza di vento che allontana il gas,ecc.).

Per ogni metro cubo di propano liquido (circa 500 kilogrammi) racchiusi in uncontenitore, si possono ottenere per evaporazione in atmosfera 270 metri cubi di gas.Se nella miscela che si viene a creare con l’aria, il combustibile supera il 2% involume di concentrazione (LFL, lower fiammability limit), la nube può incendiarsi.

Affinché avvenga l’esplosione della nube di vapore non confinata (UVCE, unconfinedvapor cloud explosion) la quantità di GPL rilasciata nell’atmosfera deve però esserenotevole.

GPL

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Se il quantitativo è minore di una tonnellata (due metri cubi di GPL liquido) laprobabilità che si verifichi l’esplosione è bassa (un caso su cento, 1%); conquantitativi di 10 tonnellate (20 metri cubi di liquido evaporato) la probabilità sale al10% (10 casi su cento). Infine si ha la certezza del disastro con un’evaporazione di1000 tonnellate (2000 metri cubi) come riassunto nella tabella che segue.

Quantità di GPL Probabilità di UVCE< 1 tonnellate 0.0110 tonnellate 0.11000 tonnellate 1

La combustione risultante (fig. 112) si propaga all’intera nube grazie alle onde didetonazione che producono una sovrappressione i cui valori decrescono a partiredalla sorgente dell’esplosione (fig. 113).

Figura 112 Figura 113

La zona con elevata probabilità di letalità si estende allora fino a che i picchi disovrappressione raggiungono i valori di 0,6 bar in spazio aperto e addirittura 0,3 barin presenza di strutture ed edifici.

Inoltre si avranno danni gravi alla popolazione fino a distanze corrispondenti a picchidi 0,07 bar e la rottura di vetri fino a distanze con sovrappressioni di 0,03 bar.Nell’ultimo capitolo ritorneremo su questi valori per descrivere i piani di emergenzaesterni a grandi impianti di GPL.

STATISTICA, TIPOLOGIA E MISURE DI PREVENZIONE DI INCIDENTI IN ITALIA

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6. STATISTICA, TIPOLOGIA E MISURE DIPREVENZIONE DI INCIDENTI IN ITALIA

6.1. Introduzione

“Villanova, paura per l’autocisterna carica di GPL: si è ribaltata e ha perso liquido,evacuati gli abitanti”; “Crolla una palazzina per il gas, strage a Foggia”; “Svuotata unacisterna di GPL sull’autostrada, nessun pericolo”; “Incendio in un depositoclandestino di GPL a Chiaiano”; “Riempimento abusivo di bombole di gas da cucina aCollesalvetti”; “Saltano le tubature, tre morti all’asilo di Cicciano”. Questi sono titoli digiornali degli ultimi anni in cui vengono riportate le conseguenze di incidenticoinvolgenti il gas di petrolio liquefatto o alcune delle situazioni che sono fonte dipericoli. Una rassegna completa relativa a incidenti mortali causati da gas GPL èestremamente complessa, perché ad esempio in molte situazioni le indagini nonriescono a stabilire il gas che ha causato l’esplosione. I dati e le tabelle che seguonoprendono in considerazione il periodo 1988-1995 e sono state elaborati da un gruppodi lavoro1 sulla base di dati reperibili dalla stampa e dagli archivi delle aziendedistributrici. Nel periodo considerato il numero medio di incidenti da gas GPL(incendi, esplosioni, intossicazioni ed asfissie2) è di circa 490 eventi/anno. I decessisi avvicinano a sessanta persone all’anno. L’ultimo dato è un numero in sé nongrandissimo, ma che si avvicina al numero di decessi conseguenti all’utilizzo delmetano (80 morti in media all’anno), gas molto più diffuso del GPL. I dettagli, annoper anno, del totale degli incidenti sono riportati nel grafico di figura 114; i decessi nelgrafico di figura 115.


1Gruppo creato dal CIG e formato dalle Associazioni delle Aziende del Gas, dai costruttori diapparecchi e dispositivi, dall’Istituto del Marchio di Qualità e dalla SNAM.2Una delle cause delle asfissie può essere la combustione che avviene in un ambiente nonsufficientemente areato. La combustione povera di ossigeno produce monossido di carbonio (CO),gas letale a particolari concentrazioni perché accumulandosi nel sangue impedisce all’emoglobina ditrasportare l’ossigeno ai tessuti.

GPL

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Anche tralasciando le situazioni di pericolo derivanti da comportamenti illegali (rischidi riempimento a tappo di bombole ancora segnalati nel giugno del 20001, depositiclandestini in cui non vengono osservate le più elementari misure di sicurezzarelative al travaso tra serbatoi) i rischi per l’impiego del GPL sono abbastanza elevati.

La specificità italiana dei trasporti che ha sempre privilegiato il trasporto su ruote,rende difficile assistere in Italia a situazione quali quella rappresentata in figura 116,dove un treno composto da ferro cisterne di GPL è deragliato (Svezia aprile 2000).

Figura 116

Numerosi sono invece gli episodi di autocisterne coinvolte in incidenti conribaltamento delle stesse (si veda ad esempio la figura 117 relativa ad un incidenteaccaduto sull’autostrada Bologna Firenze nell’aprile 1999).

Figura 117

1Chi viene sorpreso a riempire abusivamente le bombole è punito con l’arresto da due mesi a due annie con l’ammenda da £ 100.000 a £ 1.000.000.


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Un elenco molto parziale di gravi episodi coinvolgenti autocisterne può essere ilseguente: incendio di autovetture con successivo bleve della motrice (autostradaFirenze mare, dicembre 1988); perdita di GPL durante il travaso con esplosione deivapori (Casalguidi (Pistoia), febbraio 1985); perdita di GPL e UVCE (Cassinoimpianto di imbottigliamento, luglio 1977); bleve in un tunnel (autostrada Palermo-Punta Raisi, marzo 1996 – fig. 118-).

Figura 118

Solo dell’ultimo caso daremo in seguito una descrizione dettagliata. Si devecomunque tenere presente che non solo grandi quantitativi di GPL produconosituazioni di rischio ma anche gli impianti domestici, se non sufficientementecontrollati (a tal proposito potrebbe avere una funzione importante la diffusione deirilevatori di gas), possono essere la causa di tragedie. Incendi in prossimità di piccoliserbatoi (usati ad esempio per il riscaldamento) o coinvolgenti autovetture alimentatea GPL rappresentano altri esempi frequenti dei pericoli del GPL. Tutte questetipologie di incidente saranno trattate in dettaglio in questo capitolo, insieme adulteriori indicazioni sulle misure di sicurezza da adottare nelle diverse situazioni.

6.2. Eventi anomali in impianti di stoccaggio

Per le situazioni di emergenza nei grandi depositi di GPL, deve esistere almeno unastrada per l’accesso a ciascun serbatoio e punto pericoloso del deposito stesso,inoltre è prevista la possibilità di aggredire un incendio, con mezzi fissi o mobili, daalmeno due lati. L’impianto viene realizzato in modo da favorire la ventilazione e ladiluizione di eventuali fuoriuscite di GPL.

GPL

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La progettazione deve prevedere la concentrazione delle più probabili fonti di perdita(connessioni flangiate, valvole, zona collettore e pompe – fig. 119-) in una o più areedi facile accessibilità, separate dalla zona serbatoio con muri di calcestruzzo, capacidi ridurre l’impatto di eventuali incendi sui serbatoi stessi.

Figura 119Deve altresì essere possibile pompare acqua, attraverso la tubazione di prelievo ocarico del GPL in fase liquida, all’interno dei serbatoi. Essi debbono inoltre esserecollegati in modo da permettere di dislocare il contenuto dall’uno all’altro. Anche iltravaso tra serbatoi mobili è ammesso in casi di emergenza1. Nonostante lenumerose e dettagliate misure di sicurezza gli impianti di stoccaggio continuano adar luogo ad eventi pericolosi. Nella tabella che segue, tratta da un precedente corsosul GPL, curato dagli ingegneri Salvatore Buffo e Natale Inzaghi, sono riportati lefrequenze di avvenimento dei diversi eventi anomali relative ad un anno difunzionamento degli impianti.

Evento anomalo Frequenza di accadimentoRottura catastrofica serbatoio tre casi su un milioneRottura parziale serbatoio sette casi su un milionePerdite flange valvole tre casi su diecimilaPerdite tenuta pompa cinque su milleOperazioni di drenaggio una su millePiccole fessurazioni linee sei su milleTraboccamento liquido da valvole disicurezza

uno su diecimila

Perdita da bracci di carico per collisione conautocisterna

otto su un milione

Perdita da bracci di carico per mancatosganciamento del braccio

uno su diecimila

Perdita da bracci di carico per difettosoagganciamento o mancata tenuta

uno su cento

Confrontando le diverse frequenze si deduce la relativa facilità di piccole perdite diGPL, specie nelle manovre di travaso, e l’alta sicurezza raggiunta in genere daiserbatoi.

1 Decreto ministeriale 13 ottobre 1994.


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6.3. Piccoli serbatoi

Il propano, secondo la classificazione delle sostanze pericolose1, è un gas liquefattofacilmente infiammabile (caratteristica rappresentata con l’ideogramma di figura 120)ed i recipienti mobili o fissi di contenimento che lo contengono in fase liquida, vannotenuti in luoghi ben ventilati, lontano da fiamme e scintille. Inoltre va evitatoaccuratamente l’accumulo di cariche elettrostatiche sulle superfici metalliche dioggetti (utensili, serbatoi, bracci di carico) che potrebbero venire a contatto, in casodi incidente, con propano liquido o gassoso.

Figura 120

Per limitare le possibili perdite e prevenire situazioni d’emergenza, i piccoli serbatoi(fig. 121) dovrebbero avere: un numero limitato di attacchi (uno per il prelievo e ilritorno della fase gassosa, l’altro per la fase liquida); flange, valvole e dispositivi didrenaggio posti lontano dal serbatoio stesso, strumentazione di controllo unita in ungruppo multivalvola, valvola di sicurezza (fig. 122) regolata, per quanto detto nelprecedente capitolo in relazione al bleve, ad una pressione di circa 16 bar; ulteriorivalvole di sicurezza nel tratto di tubazione utilizzata ove scorre GPL liquido e postatra valvole di intercettazione.

Figura 121 Figura 122 1Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 116 del 20 maggio 1993, decreto ministeriale 16febbraio 1993 “Modificazioni ed integrazioni ai decreti ministeriali 3 dicembre 1985 e 20 dicembre1989 sulla classificazione e la disciplina dell’imballaggio e dell’etichettatura delle sostanze pericolose,in attuazione delle direttive emanate dal Consiglio e dalla Commissione delle Comunità europee”.

GPL

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A ciò si potrebbe aggiungere un sistema di protezione passiva di sostanze additiveche aggiunte al combustibile rendono estremamente improbabile il verificarsi delbleve, riducendo sensibilmente i possibili nuclei di ebollizione.La tipologia classica di incidente per i piccoli serbatoi è rappresentata da una perditadi GPL liquido o gassoso (ad esempio durante un travaso) e dal successivo incendioche provoca il riscaldamento del recipiente stesso. Se la temperatura esterna porta latensione di vapore ad un valore superiore a quello della pressione di taratura dellavalvola di sicurezza, questa tende ad aprirsi per espellere parte del GPL gassoso. Ilgas potrebbe a sua volta incendiarsi formando una fiamma al di sopra della valvola. Ipericoli di un bleve non sono da escludersi e la procedura operativa da adottare dallasquadra dei vigili del fuoco impegnata sarà esaminata nel prossimo capitolo.

6.4. Deposito di gas GPL per uso domestico (bombole)

La norma UNI 7131 del gennaio 1999 regola l’installazione e l’utilizzo di un depositoindividuale alimentato da bombole di GPL, ovvero un insieme costituito da unserbatoio o bidone1 (nella figura 123 sono rappresentate bombole con diversacapacità), un gruppo di regolazione della pressione (riduttore) ed altri dispositivi(eventuali valvole di intercettazione).

Figura 123

L’insieme dei suddetti elementi ha la funzione di immagazzinare GPL liquido edimmettere GPL gassoso, a pressione determinata, in uno o più impianti per usodomestico (ad esempio una cucina a gas) senza rete di distribuzione intermedia. Lasingola bombola può essere installata all’interno di un locale2, invece se più bombolesono unite tra di loro queste devono essere necessariamente collocate all’esterno.La temperatura della bombola, del regolatore di pressione e del tubo flessibile dialimentazione dell’impianto, a causa dell’irraggiamento solare o per la presenza dipossibili fonti di calore (quali ad esempio un forno da cucina), non devono maisuperare i quaranta gradi.

1La norma definisce bidone un recipiente mobile di capacità geometrica non maggiore di 150 litri.2Oppure all’aperto o in apposito alloggiamento esterno areato.


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Naturalmente le bombole vanno sistemate in posizione verticale (con la valvola inalto); lontane da materiale combustibile e impianti elettrici. Non deve esistere lapossibilità che eventuali perdite possano convogliarsi in locali sottostanti a quellodove è ubicata la bombola stessa. E’ esplicitamente vietato, inoltre tenere in depositobombole piene o vuote non utilizzate o comunque non collegate all’impianto. Ilpericolo maggiore nel caso di piccoli recipienti mobili è la fuoriuscita della fase liquidadovuta ad una non corretta tenuta e ad una posizione sbagliata del recipiente(bombole in posizione orizzontale). L’incidente classico è la fuga di gas consusseguente incendio della sostanza. Anche in questo caso vedremo nel prossimocapitolo i possibili interventi di una squadra di vigili.

6.5. Segnalatori e rilevatori di gas

Un esplosimetro è oggi uno strumento elettronico, spesso di ridotte dimensioni (alproposito si veda ad esempio la figura 124), collegato ad un particolare sensoresensibile ad uno o più gas esplosivi; ossia gas capaci di provocare una rapidacombustione in aria.

Figura 124

La misura effettuata dell’esplosimetro è espressa in percentuale rispetto al limiteinferiore della concentrazione necessaria per provocare la combustione (nel caso delGPL una concentrazione del 2%). Per il controllo delle fughe di gas, invece dieffettuare la misura della concentrazione, si ricorre talvolta nell'uso domestico ad unasemplice segnalazione di allarme, legata al superamento di un certo valore di soglia,con l’aggiunta di un eventuale dispositivo automatico per l’attivazione del blocco,tramite elettrovalvola di intercettazione, dell’afflusso di gas all’impianto.La figura 125 mostra lo schema di un rivelatore, mentre la figura 126 rappresenta unmodello per uso domestico.

GPL

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Figura 125 Figura 126Le sue caratteristiche sono conformi alla norma UNI 70028. I sistemi adatti per il GPLsono posizionati in modo da trovarsi vicino ai possibili punti di rilascio, in basso,tenendo conto, come è stato più volte ripetuto, che la densità dei gas in questione èmaggiore di quella dell’aria. Negli impianti di stoccaggio i rivelatori sono installati neipunti critici del deposito. Nel caso si ritenga opportuno installare un rilevatore in unaabitazione, esso dovrebbe essere posto ad esempio nel locale cucina, su una pareteliscia ad un’altezza di trenta centimetri da terra e a non più di quattro metridall’apparecchiatura che può dar luogo al rilascio (come rappresentato in figura 127).

Figura 127

In tal caso le norme individuali di comportamento consigliate in caso di allarme sonosempre le stesse: spegnere le fiamme libere; chiudere il rubinetto principale del gas odella bombola di GPL; non accendere o spegnere luci; non azionare apparecchi odispositivi azionati elettricamente; aprire porte e finestre per aumentare laventilazione; allontanarsi dal luogo di pericolo (se l’allarme non cessa) ed avvisare iservizi di emergenza. Il Corpo dei vigili del fuoco ha in dotazione appositi esplosimetriper il monitoraggio di zone a rischio.


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6.6. Autovetture con impianto di alimentazione a gas GPLcoinvolte in un incendio

Nel corso degli anni novanta non sono mancati incidenti gravi relativi ad autovetturealimentate a GPL (fig. 128) che hanno coinvolto in modo drammatico il personale deivigili del fuoco.

Figura 128

Come detto nel quarto capitolo, i serbatoi finora installati sulle autovetture sonorealizzati e omologati per resitere a pressioni prossime a 100 bar e le tubazioni adalta pressione in cui scorre il liquido sono capaci di sopportare 45 bar.

Dalle caratteristiche indicate è facile dedurre che l’evenienza dello scoppio delserbatoio (avente ad esempio capacità geometrica di sessanta litri) anche sottopostoad un forte riscaldamento esterno per il coinvolgimento dell’auto in un incendio, siaun’eventualità rara.

Risultati di sperimentazioni di prove distruttive con simulazione di incendio dolosodella sola autovettura hanno mostrato l’insufficienza di tale energia per raggiungere ilbleve.L’incendio iniziale provoca in questi casi generalmente la sola formazione di undardo di fuoco (jet fire) di colore giallo vivo, dovuto al GPL che fuoriesce ad esempiodalla valvola del serbatoio.Solo fornendo ulteriore alimentazione alle fiamme si arriva all’evento critico. Se unasimile eventualità si realizza, il bleve risultante da 25 kilogrammi di GPL e l’innescodella nube combustibile-aria, portano alla formazione di una palla di fuoco di raggioprossimo a dieci metri con valori di sovrappressioni non significativi ed una durata dipochi secondi.Frammenti metallici possono essere lanciati anche a distanze di 50-100 metri. Unasemplice barriera protettiva permette comunque di avvicinarsi con relativa sicurezzaad una distanza di 10-20 metri dall’auto.

GPL

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Esperti del settore ritengono la distanza prossima a 10 metri sufficientemente sicuraper le squadre di intervento che operano con l’equipaggiamento individuale alcompleto e barriere di protezione.

In ogni caso per evitare il cedimento del serbatoio anche qualora il veicolo si trovicoinvolto in un incendio (ad esempio a seguito di un incidente), sono stati previsti alivello europeo ulteriori dispositivi di sicurezza, obbligatori per gli impianti realizzati apartire dal 2001, che consentendo la fuoriuscita del GPL limitano la pressioneall’interno del serbatoio a valori compatibili con la resistenza meccanica dello stesso.In tali impianti il serbatoio ha una pressione di esercizio di 30 bar mentre la pressionedi rottura deve essere superiore a 67,5 bar.

6.7. Un esempio significativo di incidente: bleveautocisterna, Sicilia 1996.

Il 18 marzo 1996 in un tunnel (fig. 129) di 148 metri, tra Punta Raisi e Palermo, aseguito di un bleve occorso ad un’autocisterna con 2500 litri di GPL, muoiono cinquepersone e altre venti rimangono ustionate1.

Figura 129

Il luogo dell’incidente (tunnel senza segnali di attenzione con strada leggermenteinclinata al fine di convogliare l’acqua piovana), il mancato rispetto dei limiti divelocità, il traffico intenso (con punte di diecimila auto all’ora in quel tratto), sonoalcuni degli elementi che concorrono nella dinamica dell’incidente. All’interno deltunnel, nel primo pomeriggio, un’auto sbanda, urta contro il guard rail e si ribalta,bloccando la corsia. Rapidamente l’intero tunnel è interrotto da un ingorgo di sediciauto sopraggiungenti. L’autocisterna, sempre all’interno del tunnel, si ferma e l’autistasegnala con le luci di pericolo. Un pullman, con quattordici persone a bordo, nonriesce invece ad interrompere la sua corsa e urta violentemente contro la parteposteriore dell’autocisterna; seguono una serie di tamponamenti che coinvolgonoaltri quattro veicoli. L’impatto violento tra pullman e autocisterna provoca un danno 1I dati e le immagini di questo paragrafo sono tratte dall’articolo “Fire disaster in a motorway tunnel” inAnnals of Burns and Fire Disasters volume X 44, dicembre 1997. Gli autori dell’articolo sono un’equipedi medici della Divisione Chirurgia Plastica e Terapia delle Ustioni dell’Ospedale Civico di Palermo.


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alla parte superiore del serbatoio e la dispersione di GPL (testimoni oculari ricordanoun pennacchio di “vapori” bianchi al di sopra del serbatoio1). Dopo alcuni secondi siverifica una prima esplosione dovuta probabilmente all’innesco della miscela aria-GPL. Un’onda di calore, senza causare danni gravi alle automobili, investe alcunipasseggeri. Le fiamme coinvolgono la parte anteriore del pullman che a sua volta siincendia, alimentando il riscaldamento del GPL liquido nell’autocisterna. L’autista delpullman e una parte dei passeggeri, trovata bloccata la porta di apertura, escono dalmezzo rompendo il vetro posteriore. Il tunnel è buio e pieno di fumo. Cinque personerimangono bloccate nel pullman. Il fuoco alimenta il riscaldamento del combustibileliquido.

Dopo sei-sette minuti, c’è una tremenda esplosione con fiamme violente (un fireballdella durata di 5-6 secondi) e l’onda d’urto fuoriesce dai due tunnel collegati ( per laconfigurazione interna del tunnel si veda lo schema di figura 130).

Figura 130

La frammentazione del serbatoio (recuperati e fotografati come rappresentato nellefigure 131 e 132) confermano l’ipotesi di un caso di bleve.


1Il GPL nella fase gassosa, come detto, non è visibile. Solo una sua condensazione può portare allaformazione di minuscole goccioline, ossia alla nebbiolina visibile.

GPL

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Il tunnel subisce danni impressionanti (fig. 133) e le fiamme sono estinte solo due oredopo l’intervento della squadra dei vigili del fuoco.

Figura 133

INTERVENTI DEL C.N.VV. F. SU RILASCI DI GPL INCENDIATI E ALTRE EMERGENZE

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7. INTERVENTI DEL C.N.VV. F. SU RILASCI DI GPLINCENDIATI E ALTRE EMERGENZE

7.1. Getti infiammabili di GPL in fase liquida

E’ relativamente frequente la situazione di formazione di piccole pozze di GPL liquidodurante le operazioni di travaso del gas liquefatto.

In passato, le norme di sicurezza, sicuramente meno restrittive delle attuali, hannoalmeno in parte portato alla sottovalutazione del pericolo inerente ai piccoli rilasci.Così ad esempio utilizzando una manichetta di vapore per accelerare le operazioni didispersione del combustibile (il GPL comunque tende alla temperatura ambiente adevaporare) con attacchi metallici senza messa a terra, vi è il rischio della produzionedi scintille che possono causare un incendio.

Anche l’acqua nebulizzata, indirizzata verso liquidi o nubi di vapore infiammabili neltentativo di disperderli, può portare alla concentrazione di cariche elettrostatiche e adun possibile innesco della miscela. I getti di vapore stessi diretti sul GPL possono darluogo a situazioni di pericolo.

Per prevenire un incendio in occasione di versamenti di liquidi infiammabili,normalmente si usa una coltre di schiuma che contrasta l’emissione dei vapori. Nelcaso del GPL, l’applicazione di un simile metodo ritarda solo l’evaporazione. Inoltrepozze di GPL incendiate solo in linea teorica potrebbero essere spente da schiumead alta espansione.

Consideriamo una situazione più grave: una tubazione fessurata da dove fuoriesceun getto liquido compatto di GPL. All’esterno del getto, vi è un’immediataevaporazione che forma con l’aria la miscela infiammabile. Nell’ipotesi di innesco, lagenerazione dell’incendio della miscela riscalda il liquido producendo grandiquantitativi di vapore che in breve tempo, possono estendersi a grandi distanze dalpunto di fuoriuscita del liquido.

GPL

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Gli operatori della squadra dei vigili del fuoco, protetti dalla tenuta completa diintervento1 (giaccone, pantaloni, elmetto con visiera, guanti, fig. 134), devono innanzitutto capire come sia possibile intercettare il flusso del liquido che alimenta il fuoco.

Figura 134

L’intercettazione comporta l’individuazione di valvole o saracinesche che potrebberoessere a loro volta molto prossime a getti di fiamma.

L’avvicinamento va effettuato con molta cautela e ripetiamolo, l’obiettivo iniziale nonè l’aggressione delle fiamme con sistemi antincendio, ma intercettare la fuga dicombustibile dalle tubazioni, ossia l’operazione di spegnimento deve essereeffettuata dopo aver eliminato ogni possibilità di ulteriore rilascio di gas e vaporiinfiammabili, regola di comportamento fondamentale che vale per tutti gli incendi diclasse c coinvolgenti gas2.

1Si vedranno tra breve immagini relative ad alcuni interventi specifici (raffreddamento, spegnimentobombola, auto in fiamme,…) Le immagini sono tratte principalmente dalle fototeche dei Comandiprovinciali dei vigili dl fuoco di Bologna e Novara.2Ricordiamo schematicamente la classificazione degli incendi. Negli incendi della classe a) rientranotutti i materiali solidi a base cellulosica; l’agente estinguente è l’acqua. Classe b), resine, solventi,benzina, catrami, oli vernici, alcoli,…; agenti estinguenti schiume. Classe c), gas; agenti estinguenti,polveri, CO2, alogeni. Classe d), sostanze reattive con l’aria e l’acqua quali i metalli (sodio,potassio,…); si impiegano polveri speciali e tecniche operative particolari. Classe e, apparecchiatureelettriche sotto tensione, pericolo elettrocuzione.


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I getti delle lance (fig. 135) nebulizzatrici, dovranno schermare l’operatore che tenteràdi chiudere le valvole a monte della perdita dall’irradiazione termica.

Figura 135

7.2. Interventi su grandi fiamme di GPL

L’operazione di avvicinamento della squadra di intervento dei vigili del fuoco a grandifiamme provocate da una miscela aria-GPL va effettuata ricorrendo ad adeguataattrezzatura di supporto.

La protezione deve essere realizzata creando uno schermo d’acqua impenetrabilealla fiamma, composto da due lance (45 ÷ 70 mm) che diano origine a due gettid’acqua nebulizzata proveniente da automezzi (APS) (fig. 136-137) o risorse idrichediverse.


Alle due sorgenti dovrebbe essere aggiunta una terza fonte avente la funzione diprotezione supplementare e di sostituzione di una delle due principali, nelmalaugurato caso di malfunzionamento.

GPL

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I getti di protezione di forma conica, devono sovrapporsi per creare uno schermoimpenetrabile alle fiamme e tale da non poter essere aggirato dalle stesse.

Le fasi dell’avvicinamento devono tenere conto della direzione del vento e dellapendenza del terreno.

Non si deve mai operare sotto vento, poiché una parte di miscela ancora nel campodi infiammabilità (miscela che non è visibile) spostata lontana dall’incendio puòrapidamente iniziare la combustione anche a decine di metri dal luogo dove èavvenuto l’incidente.

Ovviamente, nella zona di pericolo non vanno utilizzate apparecchiature elettrichecapaci di produrre scintille ed innescare quindi l’incendio.

Si tenga presente inoltre, per rimanere all’esempio del paragrafo precedente, che ladistanza di danno per un individuo non protetto da appositi indumenti valutata per ilsolo incendio di getti di vapore (jet fire) emessi dalla linea di trasferimento del GPL,può estendersi a 19 metri nel caso di rilascio del diametro di 3’’.Il valore che si assume per definire questa distanza è legato all’energia su unità ditempo (potenza) che si sviluppa a causa dell’incendio su una superficie di un metroquadrato. Una potenza di 3000 watt (3 kW) su un metro quadrato, viene consideratail limite della distanza in cui si possono subire possibili danni. Se tale valoreraddoppia si hanno danni gravi, mentre per una radiazione stazionaria che produceun’intensità di 12,5 kW/m2 si ha un’elevata probabilità di letalità. Le considerazioniprecedenti sono riassunte nella tabella che segue.

Effetti incendi radiazionestazionaria

Elevata probabilitàmorte

Danni gravi Possibili danni

Tipo di zona ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3Distanza corrispondentead una radiazione dipotenza su unita disuperficie pari a:

12,5 kW/m2 5 kW/m2 2,5 kW/m2

Il tessuto speciale del giaccone dei vigili è testato per resistere a temperaturedell’ordine di 150°C - 200°C; mentre tute speciali sono impiegate in situazionieccezionali.


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Nella figura 138 sono rappresentati due vigili durante l’intervento in un incendio inuna raffineria. Nella figura 139 è riportata la foto di una tuta in fibra di vetroalluminizzata, con fodera di cotone trattato ignifugo, capace di sopportaretemperature prossime a 600°C.

Figura 138

Figura 139

GPL

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7.3. Serbatoio esposto a incendio

I più grandi tra i serbatoi fissi per piccole utenze (serbatoi di volume minore di 5m3)riempiti all’80% possono contenere fino ad un valore prossimo a 2.000 kg di GPLliquido, un serbatoio di un’auto alimentata con lo stesso combustibile può contenereinvece una quantità spesso inferiore ai 30 kilogrammi mentre un bidone per impiantidomestici (una bombola) fino a 50 kg.

La combustione, in condizioni normali, di un solo kilogrammo di GPL produce 45,6MJ (megajoule, milioni di joule1) di energia. Il pericolo nei diversi casi, è legatodirettamente alla quantità di combustibile accumulata nei diversi tipi di serbatoi e alrischio dell’esplosione degli stessi con conseguente formazione di una sfera di fuocoe proiezione di frammenti metallici.

A dispetto delle relativamente piccole quantità di energia in gioco, l’incendio di unabombola o di un serbatoio di un’auto è più frequente di un piccolo serbatoio fisso perriscaldamento e non va sottovalutato. Le modalità operative degli interventi di unasquadra di vigili nei diversi casi, saranno trattate nei paragrafi che seguono.

7.3.1. Serbatoi fissi

L’evento incidentale iniziale che può dar luogo al fenomeno del bleve, è l’innesco diuna perdita di GPL in fase liquida o gassosa in prossimità del serbatoio stesso.

L’aumento di temperatura delle pareti metalliche (mantello), se non contrastatoefficacemente, può portare a sovrappressioni della tensione di vapore del GPLcontenuto all’interno del recipiente.

Al di sopra del valore di taratura (in genere compreso tra 16 e 18 bar), la valvola disicurezza inizia ad aprirsi per ridurre la pressione interna. Il gas che fuoriesce può asua volta incendiarsi dando origine ad una fiamma sulla sommità del serbatoio.L’accelerazione del processo di evaporazione, crea all’interno del liquido un fortegradiente di temperatura. Con termine meno tecnico, si viene a formare un liquido astrati con temperature decrescenti che può terminare addirittura con una parte delliquido al di sotto di 0°C, in corrispondenza del fondo del serbatoio.

L’abbassamento di temperatura è dovuto alla rapida sottrazione di calore necessariaper il passaggio di stato fisico2. 1Per trasformare questo valore in kilocalorie, basta tener presente che 1 kcal = 4,186 J.2Esistono molti prodotti in commercio che sfruttano questo principio. Ad esempio spray che spruzzatisulla pelle provocano una rapida diminuzione della temperatura locale a causa del calore che forniscela parte interessata del corpo all’evaporazione del liquido nebulizzato. Anche del semplice alcol,produce sulla pelle un effetto simile.


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Esternamente, la condensazione del vapor acqueo a contatto con la parte fredda delserbatoio, crea uno strato di brina o di ghiaccio, mentre altre particelle di acquaformate durante la combustione (e in piccola parte GPL liquido condensato), sonovisibili come vapore bianco nelle vicinanze dell’incendio (fig. 140).

Figura 140

La miscela combustibile, è invece invisibile all’occhio umano e può essere individuatasolo grazie a particolari strumenti (gli esplosimetri). Se l’esposizione alla fiamma delserbatoio è particolarmente concentrata, la sua resistenza meccanica si riduce e ilpericolo del bleve aumenta.

Gli operatori intervenuti per intercettare eventuali perdite di gas che alimentanol’incendio iniziale, agendo sotto vento, debbono avvicinandosi in direzione ortogonaleal deposito, poiché un eventuale esplosione del recipiente cilindrico lancerebbe ifondi lungo la linea dell’asse del serbatoio.

GPL

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Se la perdita non è intercettabile, l’unica azione possibile è raffreddare con getti diacqua il serbatoio (nella figura 141 è rappresentata l’azione di raffreddamento di unimpianto industriale), fino alla completa combustione del GPL, per far si che nonavvenga l’esplosione, monitorando l’evoluzione della situazione servendosi adesempio del manometro e dell’indicatore di livello del recipiente.

Figura 141

Nel caso di aumento di pressione, con l’avvicinarsi alla situazione critica, vapredisposto l’allontanamento e l’evacuazione rapida della zona in base al raggio delfireball previsto.

Le fiamme (o il dardo di fuoco) devono essere spente solo all’approssimarsidell’esaurimento del GPL.Infine va controllata l’area a rischio per individuare eventuali residui di misceleinfiammabili e va bonificato il contenitore danneggiato con acqua o gas inerti.

7.3.2. Serbatoi di autovetture alimentate a GPL

Si sono già discussi i pericoli di un’esplosione di serbatoi di GPL di auto. L’innesco diun incendio nel vano motore o nell’abitacolo dell’auto nelle ore diurne difficilmentepuò portare al verificarsi dell’evento critico.


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Una reazione immediata con estintore o il pronto intervento dei vigili porteranno lasituazione rapidamente sotto controllo, come riportato nella sequenza di immagini(figure 142, 143 e 144).


Molto più pericoloso è invece il caso di un eventuale incendio doloso che si sviluppanelle ore notturne con materiale infiammabile coinvolgente l’auto alimentata a gas edaltre autovetture.

L’intervento dei vigili sarà effettuato sia con polveri indirizzate al focolaio dell’incendioche espone alle fiamme il contenitore di GPL, sia con l’acqua sul serbatoio perabbassarne la temperatura e ridurre i rischi del bleve. Giaccone, pantaloni, stivali,guanti, casco con visiera, sottocasco, costituiscono la protezione individuale adottatadal vigile nell’intervento. L’automezzo impiegato dovrà avere una capacità di almenoquattromila litri di acqua. Il mezzo di soccorso si deve fermare ad una distanza dicirca 20 metri dall’auto in fiamme (tenendo conto che il deposito di GPL si trova nelvano bagagliaio dell’autovettura).

La squadra d’intervento è composta da due gruppi operativi nei quali due operatori sioccupano del naspo con acqua frazionata e altri due della manichetta con lancia da45 millimetri. L’avvicinamento avviene cercando di tenersi più bassi della sagomadell’auto. A spegnimento avvenuto si opera una sorta di bonifica aprendo ilportabagagli ed agendo con acqua frazionata facendo disperdere eventuali accumulidi gas e chiudendo la valvola del serbatoio di GPL.

L’autovettura viene infine portata in un luogo sicuro tenendo presente il pericolopotenziale rappresentato dal GPL liquido ancora contenuto all’interno del veicolo.

GPL

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7.3.3. Bidoni

L’evento incidentale per antonomasia con il GPL è la fuga di gas o liquido da unabombola e l’incendio della miscela formatasi. Una non corretta posizione (orizzontaleo addirittura verticale con valvola in basso) è la causa più comune della perdita.

In presenza di fiamme il contenitore può pericolosamente riscaldarsi facendoprospettare nuovamente il rischio del fenomeno del bleve.

L’intervento principale di vigili in queste situazioni viene affidato normalmente ad unoperatore diretto oltre ad uno di appoggio (si veda fig. 145).

Figura 145

A questi si può aggiungere un operatore di collegamento tra i due.

L’operatore diretto ha il compito di ripristinare la posizione corretta della bombola edopo aver raddrizzato il recipiente, di chiudere il dispositivo di intercettazione del gas.

Nella manovra va posta molta attenzione alla direzione delle fiamme. Ad esempiol’operatore deve cercare di evitare di dirigere il dardo infuocato verso l’operatore diappoggio.

L’uso dell’estintore o della lancia antincendio va subordinato all’intercettazione e puòessere impiegato per raffreddare altri eventuali bidoni nelle vicinanze. A spegnimentoavvenuto si provvede alla bonifica di luoghi chiusi quali scantinati coinvoltinell’incendio, utilizzando schiume ad alta espansione su eventuali residui di GPL eestrattori di fumo1 per eliminare residui tossici.

1L’estrattore non va impiegato nella fase di aspirazione ma solo in quella di compressione (a spingere)per evitare che eventuali miscele infiammabili trovino una causa di innesco.


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7.4. Travasi di GPL in emergenza

Sulle strade italiane è un evento relativamente frequente il ribaltamento diun’autocisterna contenente liquidi infiammabili (al proposito si veda fig. 146).

Figura 146

Nel caso si tratti di GPL i pericoli sono notevoli. L’intervento in tal caso, non puòessere preliminarmente rivolto al riposizionamento con gru dell’automezzo, ma deveessere mirato al trasferimento del GPL liquido dal mezzo a rischio ad una o piùautobotti.

Solo dopo il travaso di emergenza l’operazione di sgombro della strada potrà essererealizzata (nella figura 147 è rappresentata un’autocisterna di GPL ribaltata nel 1999sull’autostrada Bologna-Firenze).

Figura 147

Altri possibili situazioni che determinano travasi di emergenza, riguardano serbatoifissi a rischio o autobotti che seppur non rovesciate, sono incidentate in posizione dimarcia. I diversi tipi di intervento saranno l’argomento dei prossimi paragrafi, maquesti saranno preceduti dalla descrizione di un gruppo collettore per il travaso, dettoclarinetto che viene impiegato in alcune di queste operazioni.

GPL

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7.4.1. Il “clarinetto”

La funzione del clarinetto è quella di permettere di pompare gradualmente gas inertee o acqua all’interno del serbatoio da svuotare ad una pressione superiore (all’incirca2 bar) della tensione di vapore del GPL. L’operazione va svolta lentamente altrimentile valvole di accesso di flusso, per prevenire una situazione di pericolo, si possonobloccare.

Le componenti del gruppo speciale per travaso di GPL, sono rappresentateschematicamente nella figura 148.

Figura 148

Il gruppo ha due attacchi d’ingresso: uno, per l’acqua proveniente da unamotopompa, ad esempio quella dell’APS d’intervento (fig. 149); l’altro, per le bomboledi gas inerte (azoto).

Figura 149

Il flusso dell’acqua è monitorato da un contatore. Una valvola di non ritornogarantisce l’unidirezionalità del flusso verso la cisterna. Due manometri con scalagraduata a 40 bar, garantiscono il controllo della pressione nei diversi tratti dellatubazione. Valvole di intercettazione prevengono eventuali malfunzionamenti. Unattacco flangiato finale permette il collegamento con l’autobotte.


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7.4.2. Travasi di emergenza tra serbatoi mobili

Per trasferire il GPL tra le due autobotti, nel caso in cui l’autobotte incidentata non èribaltata, si utilizza l’azoto. La situazione è come quella prospettata in figura 150.

Figura 150

L’attacco della fase gassosa della cisterna incidentata viene collegato tramite ilgruppo collettore alle bombole di gas inerte munite di un riduttore e all’acquadell’autopompa. Gli attacchi della fase liquida delle due cisterne sono uniti tra di loro.Per controllare il flusso di GPL, viene inserito un ulteriore tronchetto flangiato con unaderivazione di spurgo (una valvolina). Essa termina sufficientemente lontano dalleoperazioni e permette di esaminare il tipo di fluido che si sta travasando in quelmomento. L’attacco della fase gassosa della cisterna inizialmente vuota va infinecollegato con l’esterno mediante il passaggio in un recipiente pieno d’acqua a pelolibero che ha la funzione di impedire qualsiasi ritorno d’aria nei serbatoi. La spinta delgas inerte al di sopra della fase liquida del GPL produce lo spostamento delcombustibile liquido verso la cisterna vuota.

Nel caso di cisterna ribaltata il metodo precedente non può essere impiegato perchéuna parte del GPL nella fase liquida tenderebbe, a causa della diversa posizione delserbatoio, a rimanere all’interno della cisterna del mezzo incidentato. Viene quindiimpiegata acqua per comprimere il GPL liquido. Un grande quantitativo di acqua,valutabile nell’ordine di almeno mezzo metro cubo (cinquecento litri) per ogni metrocubo del volume del serbatoio di GPL da trasferire1. Per tale motivo più APS devonoraggiungere rapidamente il luogo dell’intervento. Va previsto un collegamentoprincipale e uno di riserva, con l’ausilio, se possibile, di una sorgente idrica reperibilenelle vicinanze dell’incidente.

1 Per un’autocisterna avente capacità di 50 metri cubi sono necessari 25-28 metri cubi di acqua.

GPL

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Lo schema dei collegamenti da realizzare è riportato nella figura 151.

Figura 151

Il fluido in pressione che agisce dall’esterno (ora l’acqua) viene immesso nelserbatoio da svuotare sempre dall’attacco della fase gassosa del GPL. Sotto l’azionedell’acqua, il combustibile liquido fuoriesce attraverso l’attacco della fase liquidacollegato alla seconda cisterna. Nel serbatoio da svuotare l’acqua prendegradualmente il posto del GPL liquido. Quando il livello raggiunto dal nuovo liquido èconfrontabile con la bocchetta dell’attacco della fase liquida del GPL la prima fasedell’operazione viene interrotta.

Per completare il travaso si utilizza ora l’azoto che gorgogliando raggiunge la partesuperiore del serbatoio, comprime i due liquidi e fa proseguire il travaso del GPL.Infine per bonificare completamente il serbatoio da residui di GPL nella fase gassosa,vengono immessi sia acqua che gas inerte in pressione, controllando tramite lospurgo a distanza, il tipo di fluido che attraversa la manichetta di collegamento dellafase liquida delle due autobotti. Acqua e azoto in trascinamento saranno il segnoinequivocabile dell’avvenuto completamento del travaso.

Probabilmente, se le dimensioni della cisterna da svuotare sono notevoli, una singolaautobotte non sarà sufficiente per terminare il trasferimento. Si rende così necessariolo scollegamento della manichetta e il successivo aggancio ad un secondo mezzo.Lo svuotamento e la bonifica del serbatoio incidentato completano le operazioni ditravaso.


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7.4.3. Travaso di emergenza di un serbatoio fisso

E’ stato già detto che in grandi impianti deve essere previsto per le emergenze uncollegamento per trasferire il contenuto di GPL liquido da un serbatoio ad un altro,utilizzando i mezzi dell’impianto. Anche per piccoli serbatoi in situazione di rischio èpossibile portare a termine una simile operazione impiegando un compressoreportatile, collegato in aspirazione nel serbatoio da riempire e in mandata nelserbatoio da svuotare.

E’ comunque più comune tra gli interventi dei vigili del fuoco dover travasare il GPLliquido del serbatoio fisso incidentato nel serbatoio mobile di un’autobotte. In questaeventualità il compressore è collocato nel mezzo stesso e lo schema di collegamentoè rappresentato nella figura 152.

Figura 152

Ancora la compressione subita dal GPL liquido lo spinge, attraverso l’attacco dellafase liquida, nell’autocisterna da riempire.

ANALISI DEI RISCHI E PIANI DI EMERGENZA ESTERNI AI GRANDI IMPIANTI DI GPL

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8. ANALISI DEI RISCHI E PIANI DI EMERGENZAESTERNI AI GRANDI IMPIANTI DI GPL

8.1. Cenni sulla vulnerabilità dell’uomo alla radiazionetermica

Negli ultimi quindici anni in Italia, la normativa ha introdotto vari metodi per lavalutazione del rischio nel caso di incidenti rilevanti. Tra questi, spicca il metodospeditivo, per la determinazione delle aree esterne agli impianti soggette apericolo1in caso di incidente. In esso si distinguono tre zone: quella di sicuro impatto,la zona di danno e, infine, quella di attenzione, legata alle singole realtà territoriali.Nel caso di avvenimenti legati all’utilizzo di GPL si possono verificare una serie difenomeni (bleve, fireball, UVCE, …) che permettono di definire le diverse zone aseconda della tipologia del fenomeno stesso e di alcuni parametri caratteristici dellaradiazione, come indicato nella tabella seguente.

Fenomeno fisico Zona 1Elevata probabilità di

letalità

Zona 2

DANNI GRAVI APOPOLAZIONE SANA

Esplosioni UVCEValori di sovrapressione dipicco

0,6 bar 0,07 bar

Esplosioni UVCE inpresenza di strutture oedifici vulnerabiliValori di sovrapressione dipicco

0,3 bar 0,03 bar (rottura di vetri eproiezione di frammenti)

Bleve/sfera di fuoco(radiazione termicavariabile)Raggio sferaDose termica

Raggio fireball200 kJ/m2 (unità kilojoule sumetro quadrato)

Incendi (radiazione termicastazionaria)Irraggiamento 12,5 kW/m2 (kilowatt su

metro quadrato)5 kW/m2 (kilowatt su metroquadrato)

Nubi vapori infiammabili(flash fire)Parametro fisico Limite inferiore di

infiammabilità (LFL)Metà del limite inferiore diinfiammabilità (0,5 LFL)

1 Linee guida per la pianificazione di emergenza esterna per impianti industriali a rischio di incidenterilevante, Protezione civile, gennaio 1994.

GPL

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I valori di soglia indicati tengono conto, a seconda dei casi, degli effetti dell’onda dipressione sull’organismo umano oppure dell’energia termica assorbita da personenon dotate di specifica protezione individuale.Ovviamente la dose1 termica assorbita dipende sia dalla potenza incidente dellaradiazione (unità watt su metro quadrato) sia dalla durata dell’esposizione (unitàsecondo).Nel caso di incidenti stazionari (flusso termico costante nel tempo), i valori riportatiprevedono la possibilità che l’individuo possa sottrarsi in un tempo ragionevolmentebreve (dell’ordine dei dieci secondi) all’irraggiamento.Mentre nell’evenienza dell’incendio di nubi infiammabili, data l’estrema brevità delfenomeno, si assume che effetti letali possano presentarsi solo nell’area in cui sisviluppa fisicamente la fiamma.I fenomeni variabili nel tempo sono più difficili da trattare e il valore riportato perindicare la seconda zona è solo indicativo.

Per concludere, nella tabella che segue sono riportati alcuni valori dell’intensità dellaradiazione incidente (energia su unità di superficie e tempo) e il tipo di danno che siproduce nell’organismo in caso di esposizione stazionaria.

Radiazione termica incidente (kW/m2) Tipo di danno0,7 Equivalente all’esposizione solare4 Possibili ustioni di primo grado per

un’esposizione di dieci secondi9,5 Soglia del dolore 8 secondi, ustioni di

secondo grado in 20 secondi12,5 Ustioni di terzo grado in un tempo

confrontabile coi precedenti

1 Il termine dose è universalmente impiegato oggi soprattutto in radioprotezione, ossia per le radiazioniionizzanti. Anche per la radiazione termica diversi autori, in analogia, parlano di dose e, talvolta,dosaggio.


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8.2. Effetti della radiazione sui materiali

Valori di irraggiamento termico a 12,5 kW/m2 sono sufficienti per fondere la plastica eper innescare la combustione del legno. E’ possibile studiare il comportamento dipiccoli campioni di sostanze irradiandole con una sorgente termica di potenza nota(figura 153).

Figura 153

Un’altra prova a cui sono sottoposti i materiali da costruzione è quella di unriscaldamento in condizioni controllate in un forno (fig. 154) al fine di verificarne lastabilità, la tenuta e l’isolamento termico del materiale1.

Figura 154

1 Secondo le definizione che compaiono nella normativa, la stabilità è l’attitudine di un elemento dacostruzione a conservare la resistenza meccanica sotto l’azione del fuoco; la tenuta è l’attitudine anon lasciare passare né a produrre fiamme, vapori o gas caldi nel lato non esposto; l’isolamento,l’attitudine a ridurre la trasmissione del calore.

GPL

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Alcuni valori soglia di resistenza all’irraggiamento degli elementi di una costruzionesono riportati nella tabella seguente.

Materiale Radiazione termica incidente (kW/m2)Legno 10Plastica 12,5Acciaio 40Cemento armato precompresso 40Calcestruzzo 60Cemento armato 200Vetro 300Mattoni argilla 400

L’azione sui materiali di un incendio è molteplice. Diamone solo alcuni esempi. Illegno brucia ad una temperatura superiore a 300°C. I laterizi formati da mattoni pieniinvece costituiscono una buona barriera infatti la loro superficie fonde e vetrifica a1100°C resistendo alla radiazione almeno quattro ore. I mattoni forati irradiati sifratturano a causa degli sforzi di taglio indotti dai gradienti termici. Le malte dicemento e il gesso liberano acqua e si degradano. La calce produce anidridecarbonica e si degrada. Il calcestruzzo diminuisce la sua elasticità e la sua capacità aresistere a compressione; quello non rinforzato cede a circa 575°C. Le strutture inacciaio perdono la loro stabilità tra 250 e 300°C. Le costruzioni in vetro decadono sesottoposte a temperature prossime a 1000°C. La ghisa resiste per un’ora a 1000°C. Ilcemento armato precompresso cede se sottoposto, sempre per un’ora, ad unriscaldamento di 900°C.Passare poi da questi valori alla reale capacità di un edificio o di un impianto aresistere ad un incendio è estremamente complesso, qui non discuteremol’argomento.

8.3. Metodologie per l’analisi del rischio

In qualsiasi campo relativo alla sicurezza (dalla radioattività al GPL, dall’uso disostanze potenzialmente nocive ai possibili disastri naturali) le valutazioni si affidanoal concetto di rischio accettabile. In radioprotezione ad esempio, si fissano per lapopolazione e per il personale, dosi massime di radiazioni ionizzanti annuali che nongarantiscono l’innocuità degli effetti, ma prevedono un numero esiguo di casi anchegravi di tumore (considerando l’insieme degli individui interessati all’esposizione).


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La valutazione della sicurezza dei grandi impianti di GPL, è dal punto di vistanormativo, come detto, affidata principalmente alle “Linee guida per la pianificazioned’emergenza esterna per impianti industriali a rischio di incidente rilevante”1 delgennaio 1994 e ai ”Criteri di analisi e valutazione dei rapporti di sicurezza relativi aidepositi di gas e petrolio liquefatto”, decreto del 1996 che presenta un metodo aindici2. L’obiettivo di questa seconda norma è riuscire a definire con semplicistrumenti il grado di sicurezza del deposito. Lo scopo delle linee guida è invecequello di permettere di calcolare rapidamente (per mezzo di esempi, tabelle e grafici)le distanze, da indicare nei piani di emergenza esterni agli impianti, relative alla zonadi sicuro impatto e alla zona di danno in caso di incidente rilevante. Così per ungrave incidente coinvolgente un deposito di 300.000 Kg. di GPL si considera comearea di impatto un cerchio con centro nel punto origine del pericolo (il serbatoio) eduna superficie di ottanta ettari. La figura 155 evidenzia lo scenario incidentale peruna zona a rischio.

Figura 155

Anche il programma di simulazione Sigem-Simma, in dotazione al Corpo nazionaledei vigili del fuoco, ha come obiettivo la rapida previsione di scenari di emergenza apartire da un numero minimo di dati sulle sostanze pericolose coinvolte nell’incidente,le condizioni atmosferiche, ecc. In genere i modelli di simulazione possono prevedereavvenimenti complessi a scapito di una loro rapidità d’uso. Infine lo studio delladinamica di un incidente, a partire da casi realmente accaduti o da prove di bleve diserbatoi, affianca i programmi di simulazione.

8.3.1. Lo studio sul campo

Negli ultimi anni alcuni ingegneri hanno realizzato ricerche sul fenomeno del bleve diserbatoi contenenti propano (o altre miscele di GPL) esposti ad incendio. Leesperienze controllate hanno permesso di classificare le diverse tipologie delfenomeno, di esaminare la velocità del processo di cedimento della struttura, distudiare il fireball risultante e il lancio di frammenti metallici. 1 Decreto legge n.13 del 10 gennaio 1994 (modifiche al decreto del Presidente della Repubblica 17maggio 1988 n.175).

2Decreto del Ministero dell’Ambiente 15 maggio 1996. Supplemento ordinario n.113 alla GazzettaUfficiale n.159 del 9 luglio 1996.

GPL

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La sequenza delle figure 156, 157 e 158, tratte appunto da una di queste ricerche1,mostra un esempio di immagini di un bleve lento che avviene in due fasi.


Telecamere e termometri a termocoppia, adatti per le alte temperature raggiunte,sono gli strumenti classici per tali esperienze. E’ possibile, usando sensoriall’infrarosso o modelli di trasporto di calore, visualizzare gli stress termici ai quali èsottoposto il serbatoio. Nella figura 159 è riportato un esempio di immagine di unasuperficie del mantello ricavata al computer in prossimità del suo cedimento conindicate le diverse temperature raggiunte.

Figura 159

1 A. M. Birk, Queen’s University Kingston, Ontario Canada.


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Altri studi sono quelli relativi all’isolamento termico dei serbatoi (si veda al propositola figura 160).

Figura 160

In tutti i test citati, il fenomeno è riprodotto cercando di ridurre il numero di variabili daesaminare. Viceversa un incidente reale, specie se coinvolgente grandi quantitativi diGPL, presenta una complessità notevole. Da qui la necessità di utilizzare programmiche permettono di simulare l’avvenimento.

8.3.2. La simulazione

L’applicazione di modelli, relativi ad una fuoriuscita (in fase liquida o gassosa) di GPLda un serbatoio o da una conduttura, prevede la determinazione di un numeroelevato di parametri. La temperatura e la pressione del fluido, le dimensioni delcontenitore, il diametro del foro, la sua posizione e la rugosità della conduttura, lecondizioni atmosferiche: umidità, velocità del vento, pressione e temperaturadell’aria; la durata del rilascio prima dell’eventuale intervento di sistemi di bloccocomandati da rilevatori di gas.

Alla stima della quantità del rilascio, si affianca la valutazione degli effetti fisici delflusso di GPL all’esterno del contenitore: formazione di pozza, dispersione di gas,spargimento di liquido. Nel caso di innesco i modelli dovranno prevedere laformazione di fiamme o di esplosioni. Le caratteristiche dell’incendio (estensionedella fiamma, diametro della pozza, temperatura) permetteranno quindi di stimarel’impatto sulle risorse vulnerabili: persone, strutture fisiche, ecosistemi.Schematicamente le categorie da analizzare sono suddivise nei seguenti blocchi:• modelli di rilascio• effetti fisici• impatto.

GPL

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Nella figura 161 è rappresentata l’ipotesi di sequenza di un incidente realmenteaccaduto durante lo scarico di un’autocisterna da 52 m3 di GPL che ha provocato ilbleve di una seconda autocisterna dopo quasi un’ora di rilascio.

Figura 161

Analizzando un simile caso con diversi modelli di simulazione si può predire, tral’altro, l’intensità dell’irraggiamento dell’incendio e il raggio della sfera di fuoco. Irisultati che si hanno con diversi programmi non sempre sono omogenei.La tabella seguente riporta i valori ottenuti da alcuni ricercatori italiani1 per il blevedell’autocisterna con il programma Sigem-Simma e con altri software di simulazione(Archie e Star).

Raggio fireball Dose (350 kJ/m2) Dose (125 kJ/m2)ARCHIE 29 m 29 m 67 mSIGEM -SIMMA 21 m <10 m 40 mSTAR 25,5 m 10 m 70 m

Senza entrare nei dettagli, diversi autori ritengono le previsioni delle simulazioniassai cautelativi per piccoli rilasci e poco confrontabili tra loro; mentre per fenomenirilevanti i valori sono meno differenti e si avvicinano abbastanza all’effettivoavvenimento.

1 F. Dattilo, E. Andriotto, C. Cusin del Comando dei vigili del fuoco di Rovigo; L. Rosa, A. Tiberiodell’Università di Padova; F. Antonello ARTES Mirano (VE).


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8.4. Sostanze pericolose ed effetto domino

Per evitare piccole o grandi emergenze la Comunità Europea aggiorna con cadenzapressoché annuale1 l’elenco delle sostanze pericolose, le classifica, disciplina il loroimballaggio e la loro etichettatura.D’altra parte si preoccupa di dare indicazioni per il controllo dei pericoli di gravissimiincidenti legati a stabilimenti che producono prodotti chimici, fissandone i valori disoglia.

La normativa italiana del settore segue, con una certa latenza, le direttive europee.Così, da un lato, si assiste alla produzione di volumi sempre più estesi riguardanticlassificazione, imballaggio ed etichettatura di sostanze pericolose: dalla legge del29 maggio 1974 al Decreto del Ministro della Sanità del 10 aprile 2000 “Recepimentodelle direttive 98/73/CE e 99/98/CE”2. Dall’altro, con il Decreto legislativo del 17agosto 19993, si danno disposizioni finalizzate a prevenire incidenti rilevanti.

I volumi relativi alle sostanze pericolose assomigliano sempre più a tomienciclopedici, basti pensare alle oltre mille e cento pagine di un Decreto del 19934 oalle tremila e cinquecento, raccolte in quattro libri, di un Decreto del 19975. Ciò puòdare un’idea della diffusione delle sostanze pericolose. Del resto le etichette deiprodotti chimici di uso comune testimoniano i loro pericoli potenziali.Sul territorio è allora possibile trovare in una stessa area o in aree vicine stabilimentiper la produzione, la trasformazione o il trattamento di sostanze chimiche e, adesempio, impianti di GPL; mezzi che trasportano sostanze tossiche e serbatoi disostanze infiammabili; ecc.Da qui la necessità di chiarire tramite etichettature convenzionali i pericoli deltrasporto.

1La prima direttiva CEE è del 1967 (67/548/CEE). L’ultima, del 1999 (99/98/CE), rappresenta ilventicinquesimo adeguamento della norma del 1967.2Supplemento ordinario n. 164 della Gazzetta Ufficiale 205 del 2/9/2000.3Decreto legislativo n. 334, Supplemento Ordinario n. 177L alla Gazzetta Ufficiale 228 del 28/9/1999.4Decreto ministeriale 16 febbraio 1993, “Modificazione ed integrazione ai decreti ministeriali 3dicembre 1985 e 20 dicembre 1989 sulla classificazione e la disciplina dell’imballaggio edell’etichettatura delle sostanze pericolose in attuazione delle direttive emanate dal Consiglio e dallaCommissione delle Comunità europee” Supplemento ordinario n. 50 G. U. 116 del 20/5/1993.5Supplemento ordinario n. 164 G. U. 209 del 19/8/1997.

GPL

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Ciò avviene sia con ideogrammi e colori convenzionali (fig. 162) che con unaclassificazione numerica (nella figura 163 è riportato un esempio di numero kemler1).


D’altra parte, per scongiurare lo svilupparsi di incidenti catastrofici susseguenti l’unoall’altro a causa di più sostanze pericolose presenti in un’area (effetto domino), lanormativa prevede nelle zone ad elevata concentrazione di stabilimenti che fra igestori degli stessi vi sia uno scambio di informazioni per consentire di valutarel’entità globale del pericolo che non può essere semplicemente ridotta alla sommadei singoli rischi. Nell’ipotesi di possibilità di effetto domino i rispettivi sistemi digestione della sicurezza ed i piani di emergenza interni (nonché le informazioni allapopolazione) vanno riesaminati ed eventualmente modificati.

1 Secondo un accordo europeo relativo al trasporto internazionale di merci pericolose su strada, Ilpannello è suddiviso orizzontalmente in due spazi: su quello superiore viene riportato il "numero diidentificazione di pericolo" o numero kemler su quello inferiore viene riportato il numero diidentificazione della materia o numero ONU che serve a riconoscere esattamente la sostanza,composto da 4 cifre (es. 1088).La prima cifra del numero di identificazione del pericolo indica il pericolo principale : 2 Gas, 3 Liquidoinfiammabile, 4 Solido infiammabile, 5 Materia comburente, 6 Materia tossica,7 Radioattività, 8CorrosivoLa seconda e la terza cifra indicano i pericoli secondari (i rischi): 0 Nessun significato, 1 Esplosione,2 Emissione di gas, 3 Infiammabilità 5 Proprietà comburenti, 6 Tossicità, 8 Corrosività, 9 Pericolo diviolenta reazione dovuta a decomposizione spontanea polimerizzante.Se le prime due cifre sono uguali, indicano un rafforzamento del pericolo principale. Quando adessere uguali sono la seconda e la terza cifra, si ha un rafforzamento del pericolo secondario. Se ilpericolo di un materiale è unico esso viene indicato da una sola cifra accompagnata da uno zero: adesempio, 80 indica una sostanza corrosiva. Se le prime due cifre sono 22, si tratta di un gasfortemente refrigerato. Con 44 invece, avremo un solido infiammabile, allo stato fuso ed a unatemperatura elevata. 42 designa un solido che può emettere gas se posto a contatto con l'acqua. Asua volta, 333 indica un liquido spontaneamente infiammabile. La lettera X posta in precedenza delnumero di identificazione avvisa che è assolutamente vietato porre la sostanza a contatto conl'acqua.


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Il gestore degli stabilimenti industriali, in cui sono presenti sostanze pericolose inquantità superiore ai valori soglia fissati per legge, deve presentare una relazionealla regione competente, contenente le informazioni relative al processo produttivo,alle sostanze pericolose presenti, alla valutazione e i rischi di incidente rilevante,all’adozione di misure adeguate, all’informazione, formazione, addestramento edequipaggiamento di coloro che lavorano in situ1. Inoltre deve predisporre il piano diemergenza interno.Se è possibile il verificarsi di un effetto sinergico di incidenti, i gestori debbonotrasmettere al Prefetto e alla Provincia le informazioni necessarie.

Sulla scorta dei dati forniti, al fine di limitare gli effetti dannosi alla popolazione, ilPrefetto, d’intesa con le Regione e gli Enti locali interessati, predispone il piano diemergenza esterno. Tema che sarà trattato nel prossimo paragrafo prendendo comeesempio un deposito di GPL.

8.5. Elementi di un piano di emergenza esterna ad undeposito di GPL

Un piano d’emergenza esterna è finalizzato a ridurre l’impatto sulla popolazione dalleconseguenze di un incidente rilevante verificatosi in un impianto industriale.L’informazione alla popolazione a rischio presente nel piano, deve comprendere, tral’altro, la localizzazione ed identificazione del deposito, l’attività svolta nell’impiantoche può rappresentare la fonte dei pericoli e le caratteristiche delle sostanzepericolose utilizzate.Si devono altresì presentare nel documento, gli scenari relativi ai possibili incidenti(nel caso di depositi di GPL, i fenomeni del bleve, fireball, UVCE, jet fire) con ladeterminazione dettagliata nel caso degli incidenti più gravi, delle zone a rischio,allegando una mappa nella quale sono riportate in evidenza le tre aree di cuiabbiamo parlato in precedenza:1) zona di sicuro impatto con elevata probabilità di letalità;2) zona di danno per persone sane che non eseguono correttamente le misure diautoprotezione;3) zona di attenzione caratterizzata dalla possibilità di danni non gravi e reversibili.

1 Come previsto dal D. M.Interno 16 marzo 1998

GPL

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Un esempio legato all’esplosione di una nube di gas di GPL proveniente da undeposito di capacità complessiva di 59 m3 è riportato schematicamente in figura 164dove la prima zona è un cerchio di raggio di cento metri con centro nel deposito; laseconda, una corona circolare compresa tra le circonferenze di raggi rispettivamentedi 100 e 240 metri; la terza, una corona con circonferenza finale di raggio 570 metri.

Figura 164

Per gestire l’emergenza e per contenere le conseguenze dell’incendio sulle risorsevulnerabili (persone, strutture, ambiente) le autorità competenti debbono adottare uninsieme di misure. In particolare è previsto, in via prioritaria, per la popolazione ilrifugio in luoghi chiusi e solo in particolari circostanze, l’allontanamento dal deposito.Nell’ipotesi di piccole perdite di GPL (trafilamento da flange o da valvole secondarie)il personale del deposito, avvisato tramite allarme interno, allontana dalla zona i nonaddetti ai lavori e seguendo il piano di emergenza interna, aziona le valvolepneumatiche di blocco, attiva i sistemi di irrorazione a pioggia (impianti diraffreddamento) nei punti critici, elimina qualunque fiamma libera, esclude l’energiaelettrica nelle unità critiche.Nel caso invece di rilasci significativi di sostanze infiammabili o esplosive (per laperdita di integrità o della capacità di contenimento delle linee, dei serbatoi o delleapparecchiature) tali da creare una situazione di pericolo non più controllabileall’interno del deposito, va assicurato l’allertamento della popolazione.

Si possono distinguere due situazioni di allarme esterno, un’ipotesi incidentale deltipo bleve che prevede l’innesco repentino di una grande quantità di GPL contenutain una ferro cisterna o in un’autobotte seguita dal collasso di uno o più serbatoi; unevento tipo UVCE con rischio di innesco di una nube non confinata di vaporiinfiammabili a grandi distanze dal deposito stesso. Nel primo caso l’allarme puòessere segnalato con una sirena che emette un suono prolungato per una durata dicirca tre minuti. Nel secondo caso l’allarme può essere dato con un segnale acusticoemesso da apposite sirene (ad esempio suono interrotto ad intervalli di due secondiper la durata di tre minuti) oppure diffuso dagli altoparlanti delle Forze di Polizia. Inquesta situazione va predisposta l’evacuazione della popolazione residente nelleprime due zone.


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Mentre la popolazione della terza zona si deve mettere al riparo in luoghi chiusilontano da finestre, le autorità avranno cura di prestare attenzione a soggettiparticolarmente vulnerabili concentrati in edifici pubblici (scuole, ospizi, ospedali,..).L’allontanamento delle due zone maggiormente a rischio deve essere effettuatosecondo percorsi prestabiliti e terminare in centri di raccolta temporaneisufficientemente sicuri. Le misure di autoprotezione (riparo al chiuso) che lapopolazione può mettere in atto in caso di allarme sono molto elementari:

• allontanarsi, se possibile, dal deposito;• ripararsi nella propria abitazione o in edifici vicini;• chiudere ogni uscita e gli avvolgibili, stare lontani da infissi in vetro per evitare

eventualmente gli effetti dell’onda d’urto;• abbandonare gli scantinati nel caso di rischio di ristagno di gas GPL;• disattivare i sistemi di ricambio d’aria con l’esterno;• disattivare gli impianti elettrici e il riscaldamento;• non usare il telefono;• prestare attenzione a eventuali messaggi diramati tramite altoparlanti o radio.Nel caso di allarme corrispondente all’evacuazione, con valutazione dei tempi perl’abbandono delle case sufficientemente lunghi prima del raggiungimento dell’eventocritico, la popolazione delle prime due zone deve:• abbandonare le abitazioni e dirigersi a piedi verso le zone di raccolta temporanee;• evitare la formazione di fuoco o scintille;• usare l’automobile esclusivamente per il trasporto dei bambini, anziani, disabili o

malati;• sospendere l’evacuazione solo a seguito del segnale di cessato allarme.Va inoltre pianificata l’istituzione di presidi di pronto soccorso nell’ipotesi di ferimentodi persone e di eventuali centri di raccolta definitivi (scuole, alberghi, campeggi, ecc.)qualora lo sviluppo degli eventi porti al danneggiamento delle abitazioni cheimpediscano il rientro degli abitanti al cessato allarme.

8.6. Il computer per l’emergenza e il C.N.VV.F. (ProgettoSigem-Simma)

Negli anni ottanta si sviluppa all’interno del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuocol’utilizzo del sistema informativo Sigem per la gestione delle piccole e grandiemergenze. In assenza di modelli semplificativi per il calcolo delle zone a rischiocorrispondenti ad incendi, esplosioni o rilascio di sostanze tossiche, messi a punto,come detto, solo negli anni novanta1, il sistema Sigem rappresenta uno strumentocapace di dare una stima di prima approssimazione di incidenti rilevanti. Esso vienecosì impiegato per la formulazione del rapporto di sicurezza2.

1 Si pensi al metodo speditivo.2 Circolare Ministro dell’Interno n. 16 del 20 giugno 1986; Circolare Ministro dell’Interno n. 6 86(3) del10 marzo 1986.

GPL

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Sempre a metà degli anni ottanta si affianca al sistema informativo Sigem unsecondo progetto denominato Simma. Il progetto iniziale prevede l’installazione sugliautomezzi di soccorso di un sistema in grado di elaborare rapidamente informazioniintrodotte dall’operatore al fine di pianificare le strategie per fronteggiare le diverseemergenze. Oggi il software per la gestione informatizzata della sala operativa delComando Provinciale dei Vigili del Fuoco comprende un modulo per la gestione delterritorio (si veda al proposito la figura 165) e un modulo per la gestione dei dati, alcui interno è presente il software Sigem-Simma, per l’analisi di situazioni a rischiocoinvolgenti sostanze pericolose, sviluppato dalla società TEMA, programma di cuiabbiamo già accennato in precedenza nel paragrafo dedicato alla simulazione.

Figura 165

Nella figura 166 è rappresentato un grafico, relativo alle dosi termiche e alle distanzecorrispondenti, ottenuto con tale programma, in un’ipotesi di bleve di un serbatoio diGPL e formazione di sfera di fuoco.

Figura 166


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L’architettura informatica della sala operativa di un Comando Provinciale èschematizzata nella figura 167.

Figura 167

Essa insieme al software in dotazione permette di fornire agli operatori nelle fasi diallertamento e di gestione delle emergenze un valido supporto.

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Tramite i programmi in dotazione le sale operative dei comandi provinciali VV.F.hanno, tra l’altro, l’immediato controllo di tutti i mezzi in servizio (fig. 168), la tipologiae la localizzazione dell’intervento (fig. 169), le richieste d’intervento, la verifica diinterventi vicini (raggio 200 metri), la ricerca del percorso ottimale cartografico,l’assegnazione delle squadre, la loro localizzazione mediante segnali GPS, l’impiegodi procedure di supporto (come ad esempio quelle relative agli incidenti coinvolgentisostanze pericolose come il GPL).


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