Formazione di atmosfere esplosive: perdite di GPL e Metano a confronto

Molto spesso le perdite di gas infiammabili in locali areati portano ad esplosioni se innescate. In quali termini numerici si attesta la formazione di atmosfere esplosive in locali areati in dipendenza della dimensione della perdita rapportata come sezione percentuale della tubazione ove fluisce il gas?
I limiti di infiammabilità dei gas considerati (GPL e metano) in un case study sviluppato dall’Ing. Roberto Bonfiglio, Vice Comandante Vigili del fuoco di Grosseto, uniti alle caratteristiche fisico-chimiche dei gas (costante isoentropica e densità e pressione alla quale i gas defluiscono) portano a risultati interessanti in termini di conoscenza del fenomeno e di previsione del tempo necessario per arrivare alla concentrazione corrispondente al limite inferiore di infiammabilità.

Perdite di GPL e Metano a confronto – caso di studio su rivista Antincendio

Il caso trattato confronta la perdita da un bidone di GPL da 10 kg dall’ugello con la perdita di metano da una tubazione dello stesso diametro dell’ugello del bidone di GPL. (1/4 di pollice), in termini di portata, di tempo necessario al raggiungimento del limite inferiore di infiammabilità, che è diverso per le due sostanze.
Dallo studio, scrive Bonfiglio, è stato possibile verificare che in presenza di areazione dei locali la concentrazione di un gas infiammabile non cresce linearmente nel tempo, ma si sviluppa con andamento parabolico; ciò è dovuto al fatto che una parte della miscela e quindi del gas viene espulsa all’esterno proprio per effetto della areazione.
Per tale motivo non sempre la miscela combustibile comburente esplode, sebbene in presenza di innesco; ciò è favorito da grandi locali o grandi valori dei ricambi di aria.

Comportamento del metano e del GPL e condizioni di infiammabilità

A parità di Volume, diametro della tubazione, dimensioni della falla e di areazione dei locali, si riscontra che il metano, che ha un limite inferiore di infiammabilità pari al 4,4%, contro circa il 2% del GPL, per raggiungere tale concentrazione, necessità di una apertura della falla pari al 100% e un ricambio di aria pari 0.5 Volumi/ora. Questo dipende sia dalle caratteristiche chimico fisiche dei due combustibili, i quali rispettivamente con una tubazione e una falla dello stesso diametro (1/4 pollice e 5% di superficie di apertura) hanno delle portate massive differenti: 1,58 m3/h per il GPL contro 0,19 m3/h per il metano.
Questo parametro causa il raggiungimento del limite inferiore di infiammabilità del metano, che è più alto, e quindi necessità di più combustibile per raggiungerlo, di quello del GPL (4,4% contro 2%), solo per bassi valori di ricambi di aria. Notevole importanza viene assunta dal posizionamento delle aperture di areazione: le stesse sono efficaci in basso per il GPL, trattandosi di un gas più pesante dell’aria e in alto per il metano, trattandosi di un gas più leggero dell’aria.
In altre parole, predisporre aperture di areazione che garantiscono un determinato ricambio di aria, consente di asportare, se ben posizionate, una maggiore quantità di combustibile, diminuendo cosi la possibilità di esplosioni.

L’articolo completo con il dettaglio delle valutazioni condotte è disponibile per gli abbonati alla rivista Antincendio!

Approfondisci sulla rivista Antincendio!

Le perdite di gas infiammabili in locali areati
Roberto Bonfiglio
Antincendio n.6/2020

Conosci la rivista Antincendio?

Dal 1949 il punto di riferimento per esponsabili antincendio in azienda, progettisti, consulenti e Vigili del fuoco.Progettazione antincendio, fire safety engineering, gestione della sicurezza e sistemi di esodo, manutenzione degli impianti, novità normative e tutte le risposte ai tuoi dubbi di prevenzione incendi.
Scopri la rivista Antincendio e Abbonati!
La Rivista è disponibile per gli abbonati su PC e dispositivi mobili, in formato sfogliabile e PDF, con i singoli articoli dal 2004 ad oggi!
Scopri la rivista e Abbonati usando l’apposito Modulo!