8.1 Pericolo sempre in agguato con le bombole di gas.

PERICOLO SEMPRE IN AGGUATO
CON LE BOMBOLE DEL GAS
L’esame delle caratteristiche strutturali della bombola, che ha consentito
di determinare le cause dell’incendio.
Ing. Giacomo Ruggeri - Direttore del Laboratorio di Idraulica
del Centro Studi ed Esperienze Antincendi - Roma Capannelle
Un incendio avvenuto durante
Le cara t t e ristiche del Gas di
il cambio di una bombola di GPL
Petrolio Liquefatto (GPL) sono
(Gas di Petrolio Liquefatto) sarappresentate nella tabella in parebbe passato come fatto del tutgina da cui si deduce il campo di
to incidentale, forse anche dovuutilizzazione della bombola
to a imperizia dell’operatore, se
oscillante tra i -13 °C ed i 135
alcuni elementi caratteristici non
° C, tempera t u ra quest’ultima
avessero fatto sorgere dei dubbi
corrispondente ad incrementi
sulla reale portata di quanto
di pressione interna della
avvenuto.
bombola non più coerenti
La bombola, rappresencon le sue caratteristiche
tata nelle foto 1 e 2, ancodi tenuta.
ra con tracce della origiIl GPL si mantiene in
nale verniciatura sul manfo rma liquida per le
t e l l o, è del tipo norm a lcondizioni di pressione
Foto 1 - Evidenti segni di surriscaldamento
mente in uso e perfe t t ae temperatura oscillanti
mente in regola con le norentro un ben limitato
me che ne regolano le verifi c
a
mpo. Al di sotto dei -13
PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE
che e le punzonature. Solo
°C la miscela non sarà in
sulla parte superiore, il colgrado di evaporare anPeso molecolare ..........................54
(Kg/Kmoli)
letto di protezione della valche se messa alla norTemperatura critica.......................135 (°C)
vola, e sulla valvola stessa,
male pressione atmosfePressione critica...........................40
(bar)
appaiono segni di avanzato
rica
per cui gli utilizzatori
Tensione di vapore 20°C ..............3,2 (bar)
surriscaldamento.
non
av
ranno più l’alimenTemperatura di fusione .................
(°C)
Tale configurazione comtazione
del gas, mentre a
Temperatura di ebollizione ............-13 (°C)
porta la prova che la stessa
temperatura superiore ai
Densità di vapore
valvola fu all’origine dell’inci135 °C, che rappresenta
relativa all’aria (CN) ....................1,9
dente con l’emissione del
la temperatura critica, la
Peso specifico
gas contenuto che incendiapressione all’interno del
relativo all’acqua .........................0,6
tosi ha determinato l’incencontenitore dive r g e r à
Limite di tossicità
dio. E’ infatti una caratteristiverso valori elevatissimi.
(TLV-TWA)....................................1325 (mg/m3)
ca dei gas compressi e liIl grafico (riportato alla
Punto di infiammabilità .................
(°C)
quefatti mantenere nella loro
pagina successiva) serPunto di autoaccensione ...............286 (°C)
evaporazione il contenitore
ve per visualizzare l’anLimite inferiore
a temperature molto basse
damento delle pressioni.
di infiammabilità..........................1,9 (%vol)
per sottrazione del calore laNon essendovi stato,
Limite superiore
tente di trasformazione nenel caso in corso di
di infiammabilità..........................9,0 (%vol)
cessario alla loro vaporizzaSolubilità in acqua fredda.............non solubile
esame, alcun cedimenzione.
to del mantello della
ANTINCENDIO agosto 1996
57
BOMBOLE
GPL
pressione. La valutazione discende
dalla doppia osservazione:
- l’imbrunitura della
vernice assicura
che il mantello
della bombola ha
superato, almeno
nella parte supe riore, un valore di
300 °C circa;
- il mantello della
bombola è realiz zato con lamiera
lavorata e salda ta elettricamente;
Andamento delle pressioni
bombola è da supporre che le
temperatura interna del contenitore è rimasta a valori molto lontani da corrispondenti eccessi di
Foto 2
58
per cui la resistenza dell’insiem e,
nelle
condizioni raggiunte, non può stimarsi superiore ai 100 ÷ 150 bar.
Queste le ragioni per pensare
con sufficiente ra g i o n evo l e z z a
che era il gas fuoriuscito ad incendiare l’ambiente e non l’incendio di un ambiente a forzare
l’uscita del gas, perché in questa
seconda ipotesi si sarebb e r o
avute lesioni o modificazioni del
mantello.
Sulla base di queste pri m e
c o n s i d e razioni la ricerca delle
cause dell’incidente si sposta sul
sistema di chiusura della bombola. L’immagine a fianco (Foto 3)
d i m o s t ra una va l vola (norm a lmente chiamato rubinetto) di
chiusura in testa della bombola,
provata dal calore ma complessivamente in buono stato con capacità di manovra di apertura e
chiusura. Ancora non si conosce
l’efficienza di queste manov r e
ma esse sono possibili e si operano senza sforzi nonostante lo
ANTINCENDIO agosto 1996
stress termico subito dal complesso.
Il surriscaldamento della parte
superiore della bombola è spiegabile con la visione della zona
incendiata (foto 4).
L’incenerimento del legname,
visibile a terra, dimostra che il
calore fu elevato. La capacità termica del metallo ha un valore talmente basso (ferro = 0,118
Cal/Kg; rame = 0,093 Cal/Kg;
Acqua = 1,00 Cal/Kg) che gli
permette di raggiungere rapidamente la temperatura di ambiente (10 volte prima dell’acqua) da
cui gli effetti sulla testa della
bombola.
Il mantenimento della ve rn i c e
sul mantello dimostra pera l t r o
che la stessa bombola era in fase di erogazione di gas per il
mantenimento della bassa temperatura del corpo a causa del
raffreddamento dovuto alla evaporazione del GPL, evaporazione eseguita a spese del calore
latente di trasformazione.
Stabilita così la responsabilità
della bombola, nel senso che fu
questa a liberare il gas causa
dell’incidente, si è proceduto per
la ricerca delle cause di questa
anomala erogazione. Recatisi
presso lo stabilimento di ricarica
di Pescara si è proceduto a prove tecniche sulla bombola stessa
per verificarne le eventuali anomalie. Nella foto 5 viene riportata
la bombola sottoposta alla carica
sulla rispettiva rampa e le fughe
di gas che vaporizzandosi provocano fo rmazioni di condensa
ghiacciata sono evidenti.
Il tentativo di caricamento della
bombola fu quasi immediatamente interrotto per l’abbondante
fuoriuscita del gas dagli anelli di
BOMBOLE
GPL
danza per la incapacità di tenuta delle guarnizioni interne
della va l vola, ev i d e n t e m e n t e
rovinate dall’incendio. Va notato come la lamiera a protezione della valvola presenti segni
di “arrostimento” mentre il
mantello, di colore bianco-azz u r r o, non ha segni di surriscaldamento evidenti come
annerimento delle vernici e colorazione rosso-bruna del metallo.
Fallito l’esperimento di tenuta
occorre portare la ricerca sullo
stato interno della valvola di testa, smontando questa dalla
Foto 4 - Scenario della zona interessata dalle fiamme
Foto 5 - Sono evidenti sulla bombola sottoposta alla carica, le fughe di gas
che vaporizzandosi provocano formazioni di condensa ghiacciata
tenuta della stessa valvola di testa, incapace di qualunque tenuta. Inserito immediatamente
sull’attacco del riduttore il tappo
sigillo si è proceduto a verificare
la perdita della valvola mediante
immersione in acqua.
Le foto 6/7, dimostrano con
grande chiarezza che la fuoriuscita del gas con la valvola chiusa, anzi serrata, ed anche con il
sigillo applicato non aveva la minima capacità di tenuta.
Il GPL fuoriesce con abb o nANTINCENDIO agosto 1996
Foto 6/7 - La fuoriuscita del gas
con la valvola serrata
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BOMBOLE
GPL
bombola e verificando le condizioni di ogni singolo componente.
Per mettere alla luce i componenti interni del meccanismo è
stato necessario rimuovere con
un punzone la spina di fine corsa
dello stantuffo interno.
Per proseguire lo studio dei fatti in esame si è reso necessario
un rilievo completo della valvola
(Schema 1). L’immagine del pistone interno, estratto dal corpo
(Foto 8/9), rivela gravi danni alle
guarnizioni di tenuta laterale e la
completa assenza della guarnizione di chiusura. Sono altresì
evidenti le tracce di fusione del
materiale componente gli anelli
di tenuta laterali con parziale
mancanza di quello posizionato
verso l’alto, di cui alcuni elementi
appaiono, come tracce, sul gambo di collegamento al volantino.
E’ evidente che la valvola rimase soggetta ad un notevole innalzamento di tempera t u ra unitamente a pressione dinamica interna, nel senso che il GPL sotto
forma di vapore ha creato, in un
primo momento, raffreddamento
e spinta degli anelli di tenuta ver-
Schema 1 - Rilievo completo della valvola su scala reale
so l’alto, ossia verso il volantino,
e successivamente vi fu l’aumento termico.
Le dichiarazioni rese dalla persona infortunata forniscono una
sequenza di avvenimenti coerente all’ipotesi del gas fuoriuscito
prima dell’incendio ma in contrasto con la manovrabilità della valvola. La valvola non appena fu liberata del sigillo di garanzia, che
Foto 8 /9 - Nel pistone interno, estratto dal corpo
si possono notare subito i danni alle guarnizioni
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ANTINCENDIO agosto 1996
si applica a ricarica avvenuta, iniziò ad emettere gas violentemente e nonostante tentativi immediatamente applicati non fu
possibile girare il volantino verso
la chiusura.
Per acquisire informazioni certe si è steso un programma di
verifiche che iniziarono dall’esame della tenuta della bottiglia
nello stato stesso in cui fu repertata dopo l’incidente.
Lo schema 2 ricostruisce fedelmente in scala la struttura della
valvola sezionata con tutti i suoi
elementi bene in vista. Le prove
eseguite dimostrano che la corsa
del pistone interno è di 3 millimetri e che sollevandosi sino al limi te superiore la guarnizione di tenuta superiore del pistone si posiziona oltre la propria sede di
corsa aderente.
Il particolare evidenziato dal
cerchio (Schema 2, riquadro 1)
viene riprodotto nella condizione
di massima apertura, ovvero di
sollevamento del pistone.
BOMBOLE
GPL
Corpo in ottone
Guarnizione in neoprene
Stantuffo
Polietilene
3 mm~range
Guarnizione in presspan
Scala
grafica
in millimetri
riquadro 2
riquadro 1
Schema 2 - Struttura ed elementi della valvola in sezione
ANTINCENDIO agosto 1996
La guarnizione di tenuta in materiale sintetico si inserisce sempre con una certa forzatura all’interno della sede cilindrica di scorrimento, proprio per la garanzia di
tenuta, e se ne fuoriesce tende a
riassumere un’estensione maggiore, ovvero l’estensione originaria.
In coerenza con i fatti accaduti
la valvola, per ragioni sconosciute, fu recapitata nella posizione
di massima apertura. Il tappo-sigillo è peraltro di per sé capace a
mantenere la tenuta del GPL, in
quanto provvisto di elemento interno che si inserisce nella bocca di uscita esercitando un’aderenza sulle pareti interne di questa proporzionale alla pressione
interna. L’utente non può così accorgersi che il volantino della valvola è in posizione di massima
apertura.
L’infortunato traendo l’anello di
cui è provvisto il sigillo ne ha provocato la fra t t u ra della part e
esterna, peraltro prestabilita dal
costruttore, e con la trazione che
ne resta il sistema si espelle
dall’interno della sede della bocca di uscita della valvola.
Nell’occasione la pressione interna ha provocato lo sparo del
tappo e la fuoriuscita del GPL in
fase gas.
Come già precedentemente affermato, il GPL nel compiere la
sua trasformazione di stato, da liquido a gas, ha bisogno di assorbire una notevole quantità di
energia, tale da impedire perfino
il riscaldamento della bombola
anche all’interno di un incendio.
Questo fenomeno caratterizzato dalla rapidità della trasformazione, congiuntamente alla bassa capacità termica dei metalli
61
BOMBOLE
GPL
d e t e rmina immediatamente un
abbassamento di temperatura ad
un valore che può stimarsi di -13
°C. Tale è la temperatura corrispondente alla tensione di vapore del GPL alla pressione ordinaria. In sostanza, aprendo la valvola si mette il GPL in libera comunicazione con la pressione atmosferica e questo si porrà nello
stato di vapore saturo, almeno
nelle immediate vicinanze della
bocca di uscita non potendo, per
la velocità del fenomeno, assorbire quantità di calore che possano “surriscaldarlo” e port a rl o
alle condizioni di tempera t u ra
ambiente come vapore assolutamente “secco” pri vo assolutamente di fase liquida.
Pertanto all’atto della fuoriuscita del GPL, dopo l’asportazione
del tappo-sigillo, la temperatura
della valvola si è improvvisamente abbassata inibendo le caratteristiche plastoelastiche della
guarnizione toroidale che per un
lungo tempo indefinito si era dilatata secondo quanto illustra t o
nella pagina precedente. I tentativi di richiudere la valvola risultarono così inibiti.
La successione degli eventi poi
è nota. Il gas si è incendiato, il livello della fase liquida si è abbassato permettendo al vapore
di assorbire il calore fornito abbondantemente dall’incendio già
nella parte superiore della bombola. Il GPL, nella sua fase liquida, come tutti i liquidi composti
da miscele, tende ad evaporare
prima le componenti più volatili,
ossia quelle a tensione di vapore
più alta. Pertanto, all’esaurirsi del
c o n t e nuto la parte residua era
composta dal componente meno
volatile (il butano + altre impurità
62
Foto 10/11 - Viste di insieme
degli effetti dell’incidente
presenti) dotata di più bassa
pressione di uscita, i cui vapori
divenivano secchi e surriscaldati
sin dall’interno della bombola ormai sufficientemente calda nella
parte superiore lontana dal pelo
libero bagnato che si era abbassato.
Il gas che a questo punto pass ava attraverso la va l vola non
ANTINCENDIO agosto 1996
e ra più in grado di mantenere
bassa la temperatura della valvola che si è surriscaldata provocando il rammollimento delle
guarnizioni in resina sintetica.
Quella di tenuta è stata trascinata via dal flusso uscente
mentre quella toroidale superiore, esposta come anzidetto, si è
parzialmente bruciata e fu tranciata nell’atto di chiudere la valvola con il pistone interno che
abbassandosi ha tranciato i residui della guarnizione. L’impedimento alla sua traslazione verso
il basso era ormai rimosso essendosi inibita la cara t t e ri s t i c a
della rigidità della guarn i z i o n e
dovuta la congelamento.
La rottura della guarnizione toroidale e le tracce di questa esistenti sul gambo del pistone sono la prova concreta dello svolgersi dei fenomeni av ve nu t i
nell’ordine e nelle modalità descritte.
A volte piccole imperfezioni costruttive, congiuntamente a procedure improvvisate su sistemi
c a richi di energia potenziale,
possono dar luogo a gravi eventi
la cui causa spesso non viene individuata. E’ necessario un accuratissimo esame dei fatti e di tutte le circostanze con attente ricostruzioni tecniche per individuare
un pericolo che può verificarsi in
modo anche ricorrente.