Riassunti Sicurezza e impatto ambientale dei sistemi energetici

LA GESTIONE DEL RISCHIO DI INCIDENTI RILEVANTI NELL'INDUSTRIA

RISCHIO DI INCIDENTE

• GRANDEZZA MATEMATICA
• è la misura di un'incertezza

RISCHIO R = F · D

• APPROCIO CONSERVATIVO:
  • considera t
  • DANNO ===> DECESSO (morte di)

R = F · D PROTEGGERE

PREVENIRE

Piano del Rischio (o scale logaritmiche)

• ZONA INACCETTABILE
• AS LOW AS REASONABLY ACHIEVABLE
• ZONA DI ACCETTABILITÀ

R = F · DCURVE ===> RETTE

RISCHIO INDIVIDUALE R _i rischio)R = F · D r k

RISCHIO COLLETTIVOR = F · D n_k

Il risultato finale dell'analisi del rischio, cioè il calcolo di un punto (F, D) sul piano del rischio e la verifica della sua accettabilità

NORMATIVA SEVESO

• 1976 incidente improvviso valutando il rischio AMBIENTE
• 1982 con fuoriuscita modifica NORMATIVA SEVESO
• 1998 nuove Europa operano in modo decide
• 2008 direttiva SEVESO III

INCIDENTI RILEVANTI (SEVESO)

• INCENDIO CON PROPAGAZIONE DI FLUSSI TERMICI E FUMI TOSSICI
• ESPLOSIONE CON PROPAGAZIONE D'ONDA D'URTO
• DIFFUSIONE DI LIQUIDI, VAPORI, FUMI DI SOSTANZE TOSSICHE NOCIVE

PER LE DEVONO STABILIRE:

• ZONE (BS, CLSO, ELMH)
• TUTTE ATTENZIONE (A E R PAS)
• METODO (A R PAS)
• L'IMPIANTO RIGUARDA RICORDA (Cseve, art
• PASI DI RISCO E COMPOSIZIONI DELLE FASI DI RISCHIO
• SIMBOLI DI PERICOLO

SE VIENE SUPERATO IL PRIMO LIMITE L'impianto è notificato nell'ARTICOLO 6 della 334

SE VIENE SUPERATO IL SECONDO LIMITE L'impianto è notificato nell'ARTICOLO 8 della 334

RISCHIO E COMPATIBILITA' TERRITORIALE

La vulnerabilita' di vari elementi a rischio puo' essere assunta, per semplicita', come inverso della loro distanza dalla fonte di rischio.

Dunque e' importante valutare la compatibilita' dei vari insediamenti prendendo spunto in varie tabelle tenendo conto di particolari pericoli distintivi tra le' attualmente a le zone residenziali.

TABELLA PER DEFINIRE LE AREE DI DANNO

• 1 = elevata letalita' e danni alle strutture
• 2 = corona circolare di letalita' va via crescente avvicinandosi all'epicentro
• 3 = corona circolare di lesioni irreversibili
• 4 = corona circolare di lesioni reversibili

Posso costruire tutto

TABELLA PER DEFINIRE L'URBANIZZAZIONE

• Non posso costruire niente vicino un impianto industriale

METODOLOGIE QUALITATIVE DI ANALISI DI RISCHIO

Metodologie con procedura = FMEA Failure mode and effect analysis

HAZOP Hazard and operability analysis

FMEA

La FMEA analizza le prestazioni di funzionare di un componente (dunque del suo guasto) e le conseguenze su un sistema.

La FMEA dunque serve a individuare se aventi di pericolo di BASE e le loro connessioni logiche con le quali si rischia di un evento temuto (TOPEVENT) al quale è associata le causa del sistema.

PROCEDURA FMEA

• individuare
• conseguenze
• esperienza
• aspettative
• misure di protezione
• controllo

HAZOP

Uno studio HAZOP identifica i rischi e i problemi di operabilità dell'impianto.

Il concetto e' quello di indagare su come l'impianto potrebbe allontanarsi dalle intenzioni previste.

Un team di esperti si confronta su parametri specifici dell'impianto chiamati NODE.

Parametri (es. PT), alla variazione dei quali, varie modalita' sono esaminate le deviazioni nei parametri stessi indicate da specifici parole guida.

Esempio: NODO

• Parola guida
• Causa
• Conseguenze
• Interventi

La parola guida mi fa capire che non si può trascurare sollevare dal relator se ci mutua.

• Altre parole guida
• MAGGIORE
• MINORE
• AL CONTRARIO
• PRESO

...

Affidabilità dei Sistemi in Logica Serie

• Per una serie di due componenti ho:

R_T = R₁ × R₂

F_T = 1 - ( R₁ × R₂ ) = F₁ + F₂ - F₁ × F₂

• Per n componenti:

R_S = R₁ × R₂ × ... × R_n

F_S = 1 - ( R₁ × R₂ × ... × R_n )

Affidabilità dei Sistemi in Logica Parallelo

• Per un parallelo di due componenti ho:

R_P = 1 - [(1-R₁) × (1-R₂) ]

F_P = F₁ × F₂

• Per n componenti:

R_P = 1 - Π ( 1 - R_i )

F_P = Π F_i

Per un sistema parallelo per aumentare l'affidabilità del sistema conviene aumentare l'affidabilità del componente più affidabile.

Confronto tra Parallelo e Serie

Per 2 componenti con tasso di guasto costante e uguale per entrambi, l'affidabilità è:

singolo componente R = e^-λt

2 componenti in serie R_S = e^-2λt

2 componenti in parallelo R_P = 1 - (1-e^-λt)² = 1 - (1-e^-λt) = 2e^-λt - e^-2λt

POOL FIRE

CALORE TOTALE EMESSO DALLA POZZA CHE BRUCIA

Q_s [KW]

CALORE IRRAGGIATO DALLA POZZA Q_R [KW]

CALORE IRRAGGIATO SUL BERSAGLIO Q_target [KW/m²]

la POOL FIRE è considerata un INCIDENTE QUASI STAZIONARIO

FIRE BALL

DIAMETRO MASSIMO DEL FIREBALL

M = MASSA DI COMBUSTIBILE INFIAMMABILE COINVOLTA [kg]

PARAMETRO FONDAMENTALE

DURATA DEL FIREBALL

L'ALTEZZA DEL CENTRO DEL FIREBALL RISPETTO AL PUNTO DI RILASCIO

FLUSSO TERMICO EMESSO DALLA SUPERFICIE DEL FIRE BALL E [KW/m²]

RADIAZIONE RICEVUTA DAL BERSAGLIO Q_target [KW/m²]

la FIREBALL è UNA RADIAZIONE TERMICA VARIABILE

EQUAZIONE DI PROBIT PER RADIAZIONE TERMICA

Y = -37,23 + 2,56 ln(t ⋅ I^4/3)

LA STIMA DELLE EMISSIONI DI INQUINANTI ATMOSFERICI DI IMPIANTI TERMOELETTRICI

SCHEMA IMPIANTO TERMOELETTRICO GENERATORE DI VAPORE

• P_e = 600MW_e → POTENZA ELETTRICA NOMINALE
• Fu = 7500 h/anno → FATTORE DI UTILIZZO DELL’IMPIANTO
• η_v = 0,92 → RENDIMENTO GENERATORE VAPORE
• η_tro = 0,92 → RENDIMENTO MECCANICO TRA TURBINA E ALTERNATORE
• η_utile = 0,99 → RENDIMENTO MOTORE ELETTRICO

1/η_termomecc = (H₃-H₁) + (H₅-H₄) = 0,385

(H-S₅+H-S₄)-(H-S₃+H-S₁)

η_totale = 0,92∙0,99·0,325 = 0,34÷36

P_termica = P_e / η_totale = 17 ⁴⁷ MJ/kWh → POTENZA TERMICA NECESSARIA PER PRODURRE 1 600 MW_e

POTENZA TERMICA → la ottengo dalla REAZIONE DI COMBUSTIONE DEL COMBUSTIBILE →

si ottiene nel generatore di vapore (G-DV)

da questa reazione che contengono

ottengo anche i fumi INQUINANTI ATMOSFERICI

REAZIONE DI COMBUSTIONE DI UN GENERICO IDROCARBURO

C_mH_n + αO₂ → mCO₂ + βH₂O

α = m+1/4n β = n/2

_{(x = 2m+1/4β x = n+m)}

C_mH_n + (m + 1/4n)O₂ → mCO₂ + (n/2)H₂O

BILANCIO DELLA MASSA

[12 * n / _{m^mmm] + [32 * n / m^m] → [44^y / n^m] + [32 * n / m^m + 18 * n / 2]}

COMBUSTIONE DEL METANO (CH₄)

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

[16] + [64] = [44] + [36]

COMBUSTIONE DEL CARBONIO (C)

C + O₂ → CO₂

[12] + [32] = [44]

bruciare 1 kg di carbonio (C) → ho bisogno di ³²/₁₂ kg di O₂

produce ⁴⁴/₁₂ kg di CO₂

COMBUSTIONE DELL’IDROGENO (H₂)

H₂ + 1/2O₂ → H₂O

[2] + [16] = [18]

bruciare 1 kg di idrogeno (H₂) →

ho bisogno di ¹⁶/₂ kg di O₂

produce ¹⁸/₂ kg di H₂O

COMBUSTIONE DELLO ZOLFO (S)

S + O₂ → SO₂

[32] + [32] = [64]

bruciare 1 kg di zolfo (S) →

ho bisogno di ³²/₃₂ kg di O₂

produce ⁶⁴/₃₂ kg di SO₂

POTERE CALORIFICO COMBUSTIBILE

calore sviluppato dalla combustione di 1 kg combustibile

[kJ / Kg]

POTERE CALORIFICO

INFERIORE (H_i)

SUPERIORE (H_s)