Il gas inerte Evoluzione, impianti, gestione - NOINAVI

Tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70 accaddero tre disastrosi incidenti. Mactra, Marpessa e Kong Haakon 7 esplosero in navigazione. Queste navi erano delle superpetroliere nuovissime gestite da Compagnie di alto livello. Una di esse esplose durante il viaggio inaugurale.

L'evento inaspettato portò stupore e lo sgomento fra gli addetti ai lavori. In un mese gli investigatori riuscirono a determinare le cause dei sinistri.

Di seguito, le conseguenze dell'espolosione di nave petroòiera da 60.000TDW e product tanker da 10.000TDW.

Le immagini in bianco e nero di segguito riportate si riferiscono ad esplosioni avvenute negli anni'70, mentre quelle a colori sono del primo lustro degli anni 2000.

Lo scorrimento di un fluido in un collettore genera cariche elettrostatiche. I drenaggi elettrici soddisfsno in generale allo scopo. L'acqua calda crea formazioni nebbiose che si caricano elettrostaticamente come fossero nubi. Come le nubi scatenano scariche elettriche di altissima intensità, che possono far esplodere una miscela infiammabile.

Come noto, l'esplosioneprima e l'ncendio dopo sono la conseguenza di tre fattori che si combinano.

Vapori emessi dal combustibile, comburente ed energia: i tre elementi del triangolo del fuoco. P4er interrompere la catena di reazione, è sufficiente eliminare uno dei componenti il triangolo.

L'unico elemento deln triangolo del fuoco su cui si poteva interagire, era il comburente. Impossibile eliminarlo, ma si sarebbe potuto abbatterlo come si faceva per gli incendi con la CO2.

Non disponendo di impianti fissidi CO2 adeguati, si riscoperse un sistema inventato negli anni trenta.

All'epoca si era pensato di ridurre l'ossidazione delle cisterne del carico abbattendo l'ossigeno dell'aria in esse contenuto.

disegnarono per primi il diagramma con il campo di esplosività degli odrocarburi (vedi in fondo)  per i vapori di idrocarburi delle petroliere.

Quali provvedimenti si sarebbero potuti adottare?

Per impedire che si formasse il triangolo del fuoco sarebbe stato necessario rimuovere almeno uno dei tre elementi. Non potendo rimuovere ne il combustibile, ne controllare l’energia, l’attenzione si spostò sul comburente.

Le cisterne delle petroliere degli anni ’30, si corrodevano profondamente, in conseguenza dell’alternanza carico o acqua di mare durante il viaggio in zavorra. Si pensò di eliminare l’ossidante, per mezzo di un impianto di sostituzione dell’aria, utilizzando i gas di scarico delle caldaie. Si sarebbe così introdotta nelle cisterne anidride carbonica durante la fase di discarica, in luogo all’aria  entrante dalle valvole del vuoto. Il risultato non fu conforme alle attese. I sistemi dell'epoca non erano poi così avanzati da dare i risultati attesi. Il lavaggio dei fumi non era in grado di rimuovere adeguatamente i contenuti di zolfo che si condensavano in combinazione all’umidità. L’acido solforico prodotto, corrodeva le strutture ancor più gravemente dell’ossidazione da ossigeno. La brillante idea fu accantonata, ma rimase latente. Qualcuno ,quarant’anni dopo, pensò di riesumare quell’idea per ridurre la presenza di ossigeno in cisterna ed eliminare la casualità delle esplosioni. La migliorata tecnologia consentì di produrre gli impianti con le caratteristiche desiderate.

Durante le operazioni di discarica, si crea uno spazio vuoto soprastante il prodotto in via di discarica. In passato, si aspirava l'atmosfera ambiente, generando di conseguenza miscele aria-idrocarburi che, come visto, hanno causato innumerevoli incidenti. Il gas inerte ha eliminato il pericolo, infatti, durante la discarica degli idrocarburi sarà soffiato il gas inerte che impedirà la formazione dimiscele aria-gas combustibili.

La norma prevede ch la capacità di produrre e soffiare in cisterna il gas, sia pari al 128% della portata massima di tutte le pompe del carico in uso congiunto. in tal modo si potrà mantenere un apressione positiva in cisterna, che impedirà l'ingresso dell'aria comburebte. La pressione è regolata dalle valvole press-vac, che la mantengono non superiore a 350mm. di colonna d'acqua per le navi cisterna adibite al trasporto di petrolio greggio.

Durante il viaggio in zavorra, le variazioni termiche potrebbero ridurre il battente di pressione oltre i 250mm. c.a. negativi, con intervento di aspirazione d'aria dall'esterno. Per tale ragione, l0ufficiale monitora la pressione e quando la tendenza a scendere è in allarme, si provvederà ad effettuare un rabbocco con nuovo gas, sino a riavere la pressione positiva desiderata.

Durante la caricazione il gas inerte verrù espulso tramite il "mast riser" che lo scaricherà all'atmosfera. Su ogni cisterna potrebbe essere disposto un secondo sistema P-V. Questo sistema, oltre rappresentare una doppia sicurezza, non utilizzerà il "main" quando i vapori di carichi eventualmente diversi non ne ammettano la miscelazione.

Il gas inerte ha lo scopo di mantenere il fluido comburente a valori tali per cui una miscela di idrocarburi ed il comburente siano sempre in regime "poor". Tale condizione non consentirà l'accensione della miscela vapori di idrocarburi-ossigeno.

Il diagramma, elaborato da ISGOTT e da OCIMF al principio degli anni '70, "ossigeno-vapori di idrocarburi" indica chiaramente i limiti di esplosività teorici di una miscela omogenea. Il diagramma indica che la cisterna sicura dovrebbe avere un contenuto di ossigeno anche di poco inferiore all'11%.

Fornitura del gas inerte

La produzione del gas inerte, sia da caldaie a vapore che da generatori autonomi, si attesta con un contenuto di ossigeno pari al 3/3,5%.

I sistemi di controllo-combustione, potrebbero produrre un gas di scarico con contenuto di O2 inferiore, ma è fortemente sconsigliato monché pericoloso. Ridurre l'aria comburente renderebbe la combustione imperfetta: invece di generare solo CO2, si produrrebbe molto CO. A prescindere dalla sua tossicità, il CO è un gas ancora combustibile: sarebbe un nonsenso introdurlo in cisterna.

Saranno previsti sistemi  che consentano il "purging" ed il "topping" delle  cisterne del carico.

Vista di insieme del sistema valvole PV. A sinistra la valvola PV in linea (+350 mm c.a./-350 mm. c.a.) che interposta fra la cisterna ed il "main", bilancia le variazioni di pressione.

A destra la valvola PV "idipendente",(+1400 mm c.a./-350 mm. c.a.) che, posta su ogni cisterna,  come doppia sicurezza. Questa valvola potrebbe essere utilizzata come scarico del gas della cisterna durante la caricazione, se per qualche ragione non si utilizzasse il "mast riser". il disegno di questa valvola di "scarico rapido" è tale per cui i gas espulsi avranno una velocità di oltre 30m/se. con una conformazione a "plume". Futto ciò ì per allontanare in modo pulito i gas dal ponte di coperta.

In caso di avaria, una cisterna di zavorra possa essere invasa dal carico; per porla in sicurezza contro le esplosioni, sarà necessario inertizzarla. Ognuna di queste cisterne saràdotata di uno stacco (normalmente "blanked") che tramite una manichetta mobile, si potrà collegare ad uno stacco del collettore principale del gas inerte.

Gli spazi non destinati al carico, circostanti le cisterne del carico saranno muniti di sensori di rilevamento dei gas, compreso il locale pompe del  carico. Esso  sarà dotato anche di sensori di livello  delle sentine, di sensori di temperatura sui passaggi stagno a paratia dell'asse delle pompe del carico/zavorra con motore in locale macchine.

in corrispondenza di ogni accesso alle cisterne (10), uno stacco dal "main" (5) collettore del gas inerte, alimenterò le cisterne.

Sulla derivazione è momtata la valvola P/V (press-vac (6)) automatiche (a peso) che consentirà il bilanciamento della pressione dovuta alle variazioni termiche notte-giorno. La valvola ha anche la funzione di scaricare all'atmosfera un'eventuale sovrapressione.Un by-pass (7) consentirà l'eventuale gestione manuale. Una valvola di intercettazione chiudibile con lucchetto (8) ed una flangia ad otto (9), spectacle flange, consentiranno il passaggio o l'intercettazione sicura del fluido.

Mast riser  (vedasi galleria)

è l'ultimo elemento in linea dell'impianto di gas inerte. Si tratta di un esalatore che scaricherà il gas inerte in atmosfera durante la caricazione. deve essere posto il più lontano possibile dalla zona sicura e scarica i gas in free flow. E' munito  di valvola   press-va (1400.-350) con by pass. L'elemeto dispersore deve essere posto ad un altezza non inferiore a 6 m. e per un raggio di 5m. non dovrà essere posto alcun alemento che possa provocare scariche elettriche.  Il valore di scatto della valvola per una petroliera, sarà di 1400 mm di colonna d'acqua. Il sistema, provvisto di schermi parafiamma,sarà dotato di un sistema di estinzione incendio, normalmente ad azoto.