Sommario: 8.1 L’esposizione agli effetti dell’esplosione – 8.2 La valutazione quantitativa degli effetti dell’esplosione – 8.3 Esempi applicativi ed approfondimenti

Abstract: Questo Capitolo descrive gli effetti dell’esposizione alle esplosioni e la relativa quantificazione, tramite esempi applicativi.

La determinazione degli effetti prevedibili delle esplosioni costituisce l’ultima tappa del processo di valutazione del rischio di esplosione così come previsto dall’art. 290, comma 1, lett. d, D.Lgs. n. 81/2008:

Abbiamo già indicato nel Capitolo 3 che i principali effetti attesi dall’esplosione, che sottoporremo ad analisi, saranno:

• il Flash Fire;

• l’esplosione di vapori (VCE);

• l’esplosione conseguente all’attivazione di dispositivi di sfogo delle esplosioni.

Trascureremo la valutazione degli effetti dei proietti (frammenti solidi proiettati) vista l’estrema sensibilità di tale valutazione rispetto alle assunzioni fatte dall’analista. Tale valutazione, peraltro, perde di importanza, come vedremo, a partire da sovrappressioni inferiori a 0,021 bar.

Nel caso del Flash Fire l’effetto atteso sarà misurato sulla base della radiazione termica emessa durante la combustione mentre, nel caso delle VCE e delle esplosioni di polveri, si valuterà la sovrappressione generata dall’esplosione.

Preliminarmente constatiamo che un’esplosione nel luogo di lavoro è spesso la conseguenza di una o più anomalie nel processo di produzione dovute a guasti tecnici e/o errori operativi. Tale evento apicale (Top Event) determina danni alle persone e/o alle cose e si può schematizzare attraverso un albero di guasto nel quale si possono evidenziare le possibili cause, singole o multiple, che hanno prodotto l’incidente (minimal cut set²).

8.1 L’esposizione agli effetti dell’esplosione

Gli effetti sulla persona di un Flash Fire o di una VCE sono sempre drammatici e, in molti casi, irreversibili. Le conseguenze sono tuttavia correlate alla posizione e l’orientamento della persona rispetto all’epicentro dell’esplosione.

8.1.1 Gli effetti del Flash Fire sulle persone

Gli effetti delle ustioni generate alle persone da un Flash Fire sono classificabili su tre livelli in relazione al grado delle stesse (Figura 8.1). Le ustioni di primo grado sono lesioni superficiali caratterizzate da dolore diffuso in corrispondenza della pelle arrossata ed essiccata a causa delle alte temperature della fiamma. Le ustioni di secondo grado, più gravi del primo, manifestano, invece, una bruciatura dell’epidermide fino ad una profondità di circa 0,10 mm. Questo tipo di lesione evidenzia la presenza di vesciche e bolle che insistono sulla pelle secca ed arrossata. È consuetudine distinguere le lesioni di secondo grado in ustioni superficiali o ustioni profonde in relazione al danno provocato dalle fiamme e alla profondità delle lesioni.

Le ustioni di terzo grado, infine, si estendono al derma per uno spessore che può raggiungere i 2 mm e distruggono le terminazioni nervose presenti. Per questo motivo la sensibilità al tatto viene lesa e la pelle può assumere, in funzione del tipo di lesione, colore bianco, giallo oppure nero. Paradossalmente, quindi, le ustioni più gravi sono, generalmente, le meno dolorose.

Per persona esposta agli effetti di un Flash Fire si intende colui il quale, presente all’interno della nube ATEX al momento dell’innesco, ne viene investito. Il profondo contatto tra la zona di combustione e la cute ustionerà in modo grave la parte di corpo esposta al fronte di fiamma. È tuttavia frequente l’accensione pure degli abiti indossati. Inoltre, nei casi in cui vi siano stati cedimenti del contenimento, è possibile che gli infortunati vengano investiti dal materiale infiammabile presente all’interno.

In genere le ustioni che riescono a superare la barriera degli indumenti sono di grado pari o superiore al secondo (ricordiamo che le ustioni di secondo e soprattutto di terzo grado risultano sempre invalidanti).

La relazione tra età, percentuale di superficie ustionata (di secondo grado profondo e terzo) e mortalità è riportata in Tabella 8.1.

Il 40% delle persone sopravvissute ad un Flash Fire necessita di trapianti di pelle e di un penoso e lungo periodo di riabilitazione. Purtroppo, tranne che per una ristretta minoranza di persone (circa il 5%), il Flash Fire causa danni permanenti ed irreversibili sia fisici, sia psicologici sia sociali, (questi ultimi soprattutto nel caso siano coinvolti il volto, le mani e le braccia delle persone).

Figura 8.1 – Ustioni di primo, secondo e terzo grado

Tabella 8.1 – Relazione tra età, percentuale di superficie ustionata (di secondo grado profondo e terzo) e mortalità

Fonte: TNO Green Book, 2005

8.1.2 Gli effetti di una VCE sulle persone

Nel caso di una VCE, alle lesioni dovute al passaggio del fronte di fiamma si sommano quelle causate dalla sovrappressione (TNO, 1992). Le conseguenze, anche in questo caso, sono legate alla presenza delle persone nelle zona in cui le sollecitazioni dell’esplosione si manifestano rilevanti. In particolare, si possono determinare almeno tre tipi di effetti dovuti alla sovrappressione di un’esplosione:

• effetti primari: due i principali a) danno ad organi interni e decesso per emorragia, b) rottura del timpano;

• effetti secondari: ferimento dovuto alla proiezione di corpi solidi (es. schegge e frammenti di vetro);

• effetti di terzo grado: infortuni e lesioni dovute all’urto della persona proiettata contro oggetti solidi quali (pareti, vetture, ecc.).

8.1.3 I limiti di esposizione agli effetti dell’esplosione

È possibile determinare una relazione tra il livello di esposizione a cui è sottoposto un dato campione della popolazione e la relativa risposta. Tra i molti modelli utilizzati per rappresentare la connessione tra dose e risposta il più utilizzato è il metodo di PROBIT (PROBability unIT). La variabile di Probit (Y) esprime la funzione della dose di esposizione (V) attraverso l’equazione seguente:

dove: k₁ e k₂ sono variabili definite in relazione al tipo di agente di esposizione.

Attraverso la Tabella 8.2 è possibile quindi calcolare la percentuale di riferimento afferente alla dose di esposizione V.

Tabella 8.2 – Correlazione tra la variabile di Probit e la percentuale

I parametri k₁ e k₂ relativi a varie modalità di esposizione sono invece riassunti nella Tabella 8.3.

Tabella 8.3 – Correlazione di Probit dovuta a varie esposizioni

Fonte: Crowl et al., 2002

con:

È possibile inoltre procedere all’identificazione dei danni alle cose dovuti all’esplosione basandosi su scenari di danneggiamento da sovrappressione (Tabella 8.4).

Tabella 8.4 – Alcuni effetti di danneggiamento da sovrappressione

Fonte: Lees, 2005

Le soglie di danno a persone e strutture, conformemente quanto indicato nel D.M. 9 maggio 2001, sono invece le seguenti (Tabella 8.5).

Tabella 8.5 – Valori limite previsti dal D.M. 9 maggio 2001

* Da assumere in presenza di edifici o altre strutture il cui collasso possa determinare letalità indiretta.

** Secondo la tipologia del serbatoio.

Il confronto tra la Tabella 8.4 e la Tabella 8.5 potrebbe indurre nell’errore di supporre che l’uomo sia più resistente ai danni da sovrappressione rispetto alle strutture. Così non è poiché, nella maggioranza dei casi, i danni a strutture risultano direttamente connessi ai danni alle persone (es. crollo di strutture, proiezione di frammenti, ecc). Altresì, la lettura congiunta delle due tabelle precedenti, integrate con uteriori studi specialistici (Eisenberg et al., 1975), consente di identificare i seguenti limiti operativi per il calcolo complessivo degli effetti dell’esplosione:

• 0,007 bar (rottura di vetri di finestre);

• 0,021 bar (limite di proiezione dei frammenti, limite di sicurezza al 95%, rottura del 10% delle finestre);

• 0,03 bar (limite delle lesioni fisiche reversibili);

• 0,07 bar (limite delle lesioni fisiche irreversibili);

• 0,193 bar (rotture timpaniche sul 10% degli esposti);

• 0,3 bar (limite dei danni strutturali, inizio dell’effetto domino);

• 0,435 bar (rotture timpaniche nel 50% degli esposti).

I metodi quantitativi di calcolo delle sovrappressioni dovute ad esplosioni accidentali si basano sul parametro definito Sovrappressione Side On (P_side.on) che è la pressione che viene esercitata dall’onda su superfici parallele alla direzione di propagazione. Nel seguito della trattazione si intenderà pertanto con il generico termine Pressione la P_side.on.

8.2 La valutazione quantitativa degli effetti dell’esplosione

La valutazione degli effetti prevedibili necessita di alcuni strumenti operativi che permettano di calcolare la distanza dall’epicentro in corrispondenza della quale si viene a generare un livello di pressione o di radiazione termica dato.

I metodi che qui si approfondiranno sono i seguenti:

• metodo del Tritolo Equivalente (TNT_eq);

• metodo TNO-Multienergy modificato;

• metodo CEI 31-35 modificato;

• metodo NFPA 68;

• metodo INERIS modificato.

L’utilizzo di tali strumenti è raccomandato nei casi previsti in Tabella 8.6. Si precisa che tali metodologie saranno illustrate al solo scopo di approfondire l’analisi e la valutazione dei rischi di mansione ai sensi del Titolo XI, D.Lgs. n. 81/2008. Esula dallo scopo del presente lavoro indicare metodiche specifiche atte a valutare scenari di incidente rilevante (D.Lgs. n. 105/2015).

Tabella 8.6 – Modalità per valutare quali-quantitativamente le esplosioni

All’analista spetta il compito di decidere quale modello di valutazione utilizzare in relazione allo scenario di esplosione che si ipotizza possa aver luogo. Tuttavia, decidere quale sia il contesto incidentale da ipotizzare può essere difficile, soprattutto perché non esistono metodologie semplici e consolidate a supporto di tale scelta³.

Si vuole qui fornire un criterio basato sulla metodologia di scelta suggerita dal TNO per l’applicazione del metodo Multienergy, ad integrazione di quanto già riportato nel Capitolo 3. A questo proposito è necessario definire tre tipi di descrittori: l’ostruzione, il confinamento piano parallelo e l’energia di accensione.

In genere nelle esplosioni industriali il volume iniziale dell’ATEX si espanderà per almeno 8 volte. Tale entità di espansione corrisponde ad un raddoppio del raggio nel caso di nubi sferiche e ad un raddoppio dell’altezza nel caso di nubi emisferiche (Baker et al., 1998).

A questo proposito dovrà pertanto essere posta particolare attenzione al termine confinamento dato che, come è evidente:

• non tutte le esplosioni che avvengono in un ambiente chiuso sono confinate.

• non tutte le esplosioni che avvengono all’aperto sono non confinate.

Alcuni tra i metodi elencati (TNT_eq, TNO-Multienergy) possono trovare anche applicazione nei casi di investigazioni successive all’incidente, come in occasione di incarichi di perizia su esplosioni accidentali (Figura 8.2).

Figura 8.2 – Modalità di applicazione di alcuni metodi di valutazione degli effetti dell’esplosione

Tabella 8.7 – Parametri che influenzano la formazione di Flash Fire o VCE

8.2.1 Il metodo del Tritolo Equivalente (TNT_eq)

Il metodo del Tritolo Equivalente è la metodica più tradizionale per la valutazione degli effetti dovuti alla sovrappressione di una VCE. Consiste nella determinazione dell’energia termica del rilascio e nella conversione di tale energia in massa di tritolo. Attraverso poi l’utilizzo di curve standard si potrà stabilire la sovrappressione generata dall’esplosione ad una distanza arbitraria dall’epicentro.

Per piccole emissioni di infiammabili, tipiche dei rilasci ATEX, il CCPS statunitense suggerisce di considerare la massa del rilascio compresa tra i limiti di infiammabilità. Questo approccio dovrebbe tuttavia essere abbandonato nel caso in cui la nube ATEX raggiunga una dimensione pari o superiore al volume chiuso nel quale è contenuta. In questi casi dovrà invece essere considerato, per quantificare l’energia di combustione liberata nell’esplosione, l’intero volume confinato. In mancanza di ulteriori riferimenti l’FM Global considera significativo un rilascio di infiammabile che abbia luogo in 600 secondi.

Peraltro, il principale problema applicativo del TNT_eq consiste nella difficoltà di stimare non tanto (e non solo) l’energia coinvolta nell’esplosione quanto l’efficienza (η) con la quale tale energia si approssima agli effetti di un’esplosione di tritolo.

Com’è evidente dalla Figura 8.3, riepilogo di studi condotti su incidenti accaduti nel passato (Giesbrecht, 1988), lo spettro di efficienza di un’esplosione non confinata è molto ampio anche se evidenzia una tendenza centrale del 3 ÷ 4%.

Figura 8.3 – Sintesi dell’efficienza d’esplosione con il metodo TNT_eq

Fonte: Giesbrecht, 1988

A partire dai dati di classificazione delle zone a rischio di esplosione (k, V_z), il calcolo della massa di tritolo equivalente (W_TNT) è determinabile come segue:

dove:

Nel caso di contenimenti di gas infiammabili sarà opportuno fare riferimento al quantitativo in kg presente nel recipiente. L’assunzione del fattore di resa (η) appare particolarmente delicata soprattutto alla luce degli studi che si sono accumulati nel corso degli ultimi 40 anni (Tabella 8.8).

Tabella 8.8 – Fattori di resa degli scenari di esplosione

In genere, in assenza di informazioni specifiche e in presenza di esplosioni non confi-nate (UVCE), l’assunzione di un fattore di resa del 3% garantisce un sufficiente grado di approssimazione. Una volta nota la massa di tritolo equivalente, si procede al calcolo della distanza ridotta:

dove:

	è la distanza ridotta (m/kg1/3);
R	è la distanza dall’epicentro (m);

Ed infine si procede al calcolo della pressione (P) in corrispondenza della distanza ridotta, attraverso l’equazione empirica seguente (Crowl et al., 2002):

dove:

Il metodo del TNT_eq possiede alcuni limiti di applicabilità tra i quali si elencano:

• l’onda di pressione prodotta dalla detonazione di un esplosivo è diversa da quella generata dall’esplosione di una miscela gassosa;

• gli effetti di una sovrappressione dipendono non solo dalla pressione massima ma anche dalla velocità di aumento e dalla durata della stessa;

• la determinazione del fattore di resa (η) è arbitraria;

• la molteplicità delle situazioni relative alla complessa interazione tra corpo umano ed onda di pressione limitano l’estendibilità dei risultati sperimentali;

• non viene considerato l’effetto delle accelerazioni della fiamma;

• non viene effettuata nessuna valutazione sui possibili danni da proiezione di frammenti.

In analogia con quanto riportato nell’Allegato B del TULPS, nel caso in cui sia interposto tra la zona di esplosione e la zona di sicurezza una parete in muratura senza aperture dello spessore di almeno 40 cm o pareti in calcestruzzo armato di analoga resistenza, le distanze calcolate possono essere dimezzate (Ortolani, 2005).

8.2.2 Il metodo TNO-Multienergy modificato

Il TNO-Multienergy è uno strumento che permette una maggior precisione nel calcolo degli effetti dell’esplosione rispetto al TNT_eq. Il metodo di sviluppa a partire dalle curve indicate in Figura 8.4, numerate da 1 a 10. Esse correlano la massima pressione (ridotta) generata dall’esplosione alla distanza (ridotta).

Tabella 8.9 – Scelta della curva TNO-Multienergy in funzione dello scenario di esplosione

Fonte: TNO, 2005

Figura 8.4 – Nomogrammi per il calcolo degli effetti secondo TNO-Multienergy

Fonte: TNO, 2005

Le curve rappresentano situazioni tipiche di un incidente industriale e riepilogano scenari di esplosione compresi tra la curva 1 (Flash Fire) alla curva 10 (Detonazione). La scelta del tipo di curva da utilizzare nell’analisi dovrà essere effettuata sulla scorta di quanto riportato in Tabella 8.9.

La distanza ridotta è data dalla seguente equazione:

dove:

L’intensità dell’onda di sovrappressione (P_s) e la durata della fase positiva dell’esplosione (t_d) sono invece fornite dalle seguenti equazioni:

e

dove:

	è la pressione ridotta ottenuta dalla Figura 8.4;
Pa	è la pressione ambiente (Pa);
td	è la durata della fase positiva dell’esplosione (s);

	è la durata ridotta della pressione;
E	è l’entalpia di combustione della nube (J);
c0	è la velocità del suono (m/s).

8.2.3 Il metodo CEI 31-35 modificato

Abbiamo avuto modo di constatare in precedenza che, nel caso di un Flash Fire, il campo degli effetti letali attesi ha luogo nella zona compresa tra l’epicentro dell’esplosione e la zona in corrispondenza della quale la concentrazione raggiunge il valore uguale ad 1/2·LEL (cfr. Tabella 8.5).

Nel caso di una zona ATEX classificata per la presenza di gas, vapori e nebbie, e derivante da una sorgente di secondo grado, questa distanza corrisponde all’esatta ampiezza di classificazione calcolata con la ex Guida CEI 31-35:2012 ora abrogata ma comunque utile riferimento tecnico in questo ambito.

Pertanto, nei casi in cui si preveda la formazione di un Flash Fire, si assume che la distanza di danno in corrispondenza dell’inizio della letalità sia pari all’ampiezza della zona classificata con l’assunzione del coefficiente di sicurezza k uguale a 0,5⁴.

8.2.4 Il metodo NFPA 68

La metodologia proposta dalla Norma NFPA 68 è applicabile al calcolo degli effetti di sovrappressione e Fireball generati a causa dell’azionamento dei dispositivi di sfogo dell’esplosione (membrane di rottura o porte antiscoppio) posti a protezione di contenimenti di polveri combustibili. Il calcolo degli effetti dell’esplosione è realizzabile utilizzando l’equazione seguente, che determina il livello di sovrappressione immediatamente dopo la zona di sfogo dell’esplosione (P_max,a)⁵.

dove:

La dimensione del Fireball (D) che verosimilmente si svilupperebbe a seguito dell’intervento del venting, è la seguente:

dove:

Al massimo D assume valori pari a 60 m. La larghezza del Fireball misurata dal centro dello sfogo è invece da assumersi pari alla metà della lunghezza D mentre l’altezza è pari a D (1/2·D sopra alla linea di mezzeria ed 1/2·D sotto).

Infine, la pressione (P_max,r) calcolata ad una distanza r dallo sfogo, risulta pari a:

dove: r, distanza assiale dallo sfogo, deve essere ≥ 0,2·D.

Le eq. 8.8, 8.9, 8.10 sono valide se (e solo se) sono soddisfatti tutti i parametri riportati in Tabella 8.10.

Tabella 8.10 – Parametri da rispettare per la validità delle equazioni

8.2.5 Il metodo INERIS modificato

Nell’ipotesi in cui non siano verificate le condizioni previste dalla Tabella 8.10, gli effetti prevedibili dell’esplosione sfogata dal venting può essere determinata con il metodo TNO-Multienergy applicando le linee guida INERIS⁶.

L’energia complessiva rilasciata durante l’esplosione primaria (E) si ottiene attraverso l’equazione di Brode ipotizzando una trasformazione politropica di costante γ pari a 1,3. Si ha, nell’ipotesi di contenimento correttamente protetto con sfogo dell’esplosione:

Se invece il contenimento non risulta protetto con sfoghi correttamente dimensionati, l’energia complessivamente rilasciata in caso di una sua esplosione interna sarà la seguente:

dove:

P_f è la pressione di resistenza statica del contenimento.

Nel caso di valutazione degli effetti causati dall’esplosione secondaria, il valore da assumersi dovrà essere pari a 5 bar.

Il metodo proposto dall’INERIS si fonda sulla valutazione degli effetti nell’ipotesi che la violenza del fenomeno sia riassumibile dalla curva “10” del TNO-Multienergy. In questa ipotesi, una volta calcolata l’energia dell’esplosione (E), le distanze di danno saranno determinabili attraverso le indicazioni fornite dalla Tabella 8.11.

Tabella 8.11 – Parametri da rispettare per la validità delle equazioni

8.3 Esempi applicativi ed approfondimenti

8.3.1 Applicazione del metodo TNT_eq

Si vuole applicare il metodo TNT_eq al caso di un guasto ad una flangia che rilascia propano. Il rilascio avviene in una zona particolarmente congestionata nella quale il rapporto tra il volume ostruito ed il volume totale risulta pari al 40% e alcuni degli ostacoli risultano posti a distanze inferiori al metro. La zona di rilascio è inoltre all’interno di un contenimento in calcestruzzo armato che possiede una parete interamente aperta. Infine, si ipotizza che l’accensione della miscela avvenga a causa di inneschi a bassa energia che abbiano luogo almeno 30 minuti dopo il rilascio. In tali ipotesi, e conformemente a quanto indicato in Tabella 8.7, si ritiene prevedibile un’esplosione di vapori con formazione di sovrappressione, seguita da un Jet Fire che si origina nella zona di guasto della flangia (Figura 8.5).

Figura 8.5 – Albero degli eventi

I parametri necessari al calcolo degli effetti prevedibili sono i seguenti:

V_EX = 1 m³

Per la determinazione del fattore di resa si adotta il criterio FMRC; dato che il gruppo di accensione è IIA si assume η = 0,05. Inoltre, l’entalpia di combustione, ricavata dal Capitolo 2, risulta pari a:

H_n = 3460 kJ/m³.

La massa di tritolo equivalente all’ATEX di propano rilasciata è quindi la seguente:

Assumendo che le lesioni dovute alla sovrappressione si generino in corrispondenza di 0,03 bar si ottiene la seguente relazione:

All’esterno di tale raggio non sono attesi danni da sovrappressione significativi.

Annotazione: per definizione il V_EX è il volume in corrispondenza del quale, alle condizioni di ventilazione specificate, la nube di infiammabile raggiunge il limite inferiore di esplosione, LEL. Tale volume è superiore a quello della nube in condizione stechiometriche. Questo causa un aumento delle distanze di danno teoriche. Tuttavia poiché:

• il V_EX è il parametro in uscita di tutti i software di classificazione;

• l’errore commesso è comunque in vantaggio di sicurezza;

si ritiene, per semplicità, di utilizzarlo a fini ATEX.”

8.3.2 Applicazione del metodo TNO-Multienergy modificato

Si vuole procedere allo studio del caso precedente con l’ausilio del metodo TNO-Multienergy. Le caratteristiche plano volumetriche di rilascio indicano che siamo in presenza di uno scenario di tipo 3. In casi di questo tipo è consigliabile scegliere una delle curve comprese nell’intervallo 5 ÷ 7. Scegliendo in vantaggio di sicurezza la curva n. 7, si ottiene in corrispondenza di un rapporto P₀ / P_a pari a 0,03 un valore della distanza ridotta uguale a (circa) 8. La distanza di danno sarà quindi la seguente:

Il valore di distanza, superiore a quello ottenuto con il metodo TNT_eq, rappresenta la migliore approssimazione ottenibile con metodi di calcolo tradizionali. La scelta della curva n. 6 non implicherebbe particolari riduzioni nella distanza di danno mentre con la curva n. 5 il valore di 0,03 bar sarebbe raggiunto in corrispondenza dei 13 m. Volendo aumentare la precisione della simulazione è possibile ricorrere a metodi di fluidodinamica computazionale (CFD), più adatti, tuttavia, alla valutazione di scenari post incidentali a media ed alta complessità.

8.3.3 Applicazione della funzione di PROBIT

Un’esplosione produce un picco di sovrappressione pari a 47000 N/m² (0,47 bar). A seguito dell’esposizione a questa sovrappressione si vuole determinare:

• Qual è la frazione di strutture che verrà danneggiata;

• Qual è la mortalità attesa per emorragia;

• Qual è la frazione di persone che subirà rotture al timpano.

Soluzione

Dalla Tabella 8.3 si ricavano le seguenti equazioni:

Assumendo il valore di P₀ = 47000 N/m² si otterranno i seguenti valori della variabile Y:

Dalla Tabella 8.2 si ottiene, infine:

La sovrappressione di 47000 N/m³ risulta sufficientemente violenta per produrre la distruzione generalizzata delle strutture e un danno timpanico in circa la metà della popolazione. Non è invece atteso alcun decesso per emorragia. In altri termini, le strutture resistono molto meno delle persone agli effetti diretti della sovrappressione da esplosione, come già evidenziato nel corso della trattazione. Sono necessari infatti ben 144500 Pa per determinare il decesso per emorragia nel 50% della popolazione esposta a fronte di soli 19200 Pa sufficienti a causare danneggiamenti al 50% delle strutture.

Tuttavia le persone possiedono una resistenza pressoché nulla ad un effetto indiretto dell’esplosione come il crollo delle strutture nelle quali esse lavorano o risiedono, ovviamente. Infine, la valutazione realizzata non tiene in considerazione i possibili effetti dovuti all’impatto dei frammenti prodotti dall’esplosione.

8.3.4 Effetti prevedibili nell’esplosione di un silos

Presso uno stabilimento è presente un silos collocato nelle immediate adiacenze degli uffici amministrativi. La distanza minima tra le vetrature degli uffici e la superficie del silos è di circa 10 m. Le caratteristiche costruttive dell’installazione impiantistica sono le seguenti:

D = 5,2 m;

H_ATEX = 7,8 m;

P_red,max = 0,226 bar.

Il volume di calcolo del silos a fini ATEX è quindi pari a (circa) 155 m³.

La protezione del contenimento è realizzata con n. 10 pannelli di venting, aventi ciascuno una superficie pari a 0,5 m², installati nell’ultima virola utile prima del tetto.

Il totale complessivo degli sfoghi perimetrali è quindi pari a 5 m².

Si procede preliminarmente al calcolo della lunghezza massima del fireball (L) in caso di attivazione dei dispositivi di sfogo, secondo quanto suggerito dalle linee guida NFPA.

In caso d’esplosione la lingua di fuoco generata nell’esplosione coinvolgerebbe in pieno gli uffici.

Si verificano ora le sovrappressioni generate dall’attivazione delle superfici di sfogo. A questo fine si utilizzerà il metodo proposto dall’INERIS francese specifico per i silos. L’energia complessiva rilasciata durante l’esplosione primaria (E) si ottiene attraverso l’equazione di Brode ipotizzando una trasformazione politropica di costante γ pari a 1,3. Si ha:

È possibile determinare una relazione tra il livello di esposizione a cui è sottoposto un dato campione della popolazione e la relativa risposta con il metodo di PROBIT. Si ha:

dove k₁ e k₂ sono variabili definite in funzione del tipo di agente di esposizione (cfr. Tabella 8.3).

Nel nostro caso analizzeremo i soli casi connessi alla rottura di vetri e di timpani causate dall’esplosione. Le percentuali PROBIT che valuteremo saranno quelle in corrispondenza delle quali la popolazione valutata manifesti lesioni nel 10% (Y=3,72) e nel 50% (Y=5,00).

Le valutazioni condotte sono riassunte nella Tabella seguente.

Tabella 8.12 – Valori limite in relazione alle percentuali di danno

In relazione a tali valori, attraverso l’energia rilasciata (E = 10,5 MJ), e la curva 10 del metodo TNO-Multienergy (suggerito da INERIS), si può ottenere il raggio di danno in corrispondenza del quale gli effetti previsti di manifesteranno. Il riepilogo dei risultati è riportato in Tabella 8.13.

Tabella 8.13 – Valori limite in relazione alle percentuali di danno⁸

Anche in questo caso l’esposizione all’esplosione del personale degli uffici appare rilevante.

Si procede, infine, ad una verifica per effetto domino che, ricordiamo, ha luogo a partire da sovrappressioni side on di 0,3 bar. La Tabella 8.11 fornisce l’equazione INERIS che consente di calcolare la distanza in corrispondenza della quale si verifica la sovrappressione di progetto. Si ha:

Gli uffici, in questo caso, sono posizionati in zona sicura oltre, cioè, la distanza in cui sono prevedibili effetti domino alle strutture.

In ogni caso, vista l’adiacenza del fabbricato degli uffici alla zona di installazione del silos, si ritiene necessaria la canalizzazione degli sfoghi oppure l’installazione di schermi fisici posti a protezione di ogni singolo vent in conformità a quanto previsto dagli artt. 5.7 e/o 6.2.4, EN 14491:2012.

Una soluzione alternativa potrebbe includere l’installazione idonei flameless venting, previo ricalcolo degli impatti sul sistema complessivo di protezione.