Studio fluidodinamico dell'influenza di ventilatori sulla dispersione di gas densi

The situation in the global energy market has recently led to a sharp increase in the number of proposals for the construction of regasification terminals to import natural gas in liquefied form (LNG). This growth has meant that many companies have found themselves able to realize simple plants from the point of view of the process, but dangerous to the treated substance. Because of the danger of these systems and the risk of fire and explosion due to possible accidental breakage, in recent years the science community has been trying to define solutions for the mitigation of the consequences of accidents in order to ensure the safety of the plant environment. Today, thanks to the availability of computing power, the models of the consequences of an accident that can describe and predict the behaviour of gases released into the atmosphere with computation time and computational resources are considered acceptable. In previous works, were defined scaling methodologies for the containment wall of possible explosive cloud and curtains of vapor / air in order to dilute the gas/air cloud under the flammability limits. The aim of this study is the definition of a methodology that allows to determine the necessary air flow rate, generated by the fans, to dilute the flammable cloud up the concentration of LFL inside the barrier. The ultimate goal is to decrease the size of previously designed barriers with an acceptable fan power consumption. The work has focused on two series of accidents: a catastrophic release due to rupture of a 1m diameter pipe connected to a reservoir and a case of a smaller release due to the formation of 50 mm hole on the same pipe. After defining the methodology with these case studies, it has been applied to a realistic case of an LNG terminal.

La situazione del mercato energetico globale, ha portato recentemente ad un forte aumento del numero delle proposte per la realizzazione di terminali di rigassificazione per l’importazione di Gas Naturale in forma liquefatta (GNL). Questa crescita ha fatto sì che numerose realtà si siano trovate a dover valutare una tipologia di impianto semplice dal punto di vista del processo, ma pericoloso per la sostanza trattata. Proprio a causa della pericolosità di questi impianti, e del rischio di incendi ed esplosioni dovuti a possibili rotture accidentali, negli ultimi anni si sta cercando di definire delle soluzioni di mitigazione delle conseguenze degli eventi incidentali al fine di garantire la sicurezza dell’ambiente circostante all’impianto. Oggi, grazie all’incremento della disponibilità di potenza di calcolo, la modellazione delle conseguenze di un evento incidentale riesce a descrivere e a prevedere il comportamento dei gas rilasciati in atmosfera con tempi di calcolo e risorse computazionali accettabili. In lavori precedenti a questo, sono stati definite metodologie per dimensionare muri di contenimento della possibile nube esplosiva e cortine di vapore/aria in grado di diluire la nube di gas naturale e aria sotto i limiti di infiammabilità. Questo lavoro di tesi si pone l’obiettivo di definire una metodologia che permetta di determinare la portata d’aria, da immettere con ventilatori, necessaria a diluire la nube infiammabile fino a una concentrazione pari all’ LFL all’interno della barriera. Lo scopo finale è quello di diminuire le dimensioni delle barriere studiate in precedenza, richiedendo una potenza per azionare i ventilatori accettabile. Il lavoro è focalizzato su due casistiche di incidente, un rilascio catastrofico dovuto alla rottura di netto di una tubazione di 1 m di diametro connessa ad un serbatoio e il caso di un rilascio più piccolo dovuto alla formazione di un foro di 50 mm sulla stessa tubazione. Una volta definita la metodologia con questi casi studio, essa è stata applicata ad una caso realistico di rigassificatore.