Sicurezza di impianti convenzionali e innovativi per la rigassificazione di liquidi criogenici infiammabili: conseguenze dello spandimento in mare

Nell’ambito del mercato internazionale del gas naturale sta assumendo sempre più rilevanza il ruolo del gas naturale liquefatto (Liquefied Natural Gas, LNG), dato che nell’ultimo decennio lo sviluppo del trasporto via nave ha reso i processi di liquefazione e rigassificazione del gas naturale competitivi con il tradizionale trasporto via pipeline. Questa direzione ha portato alla ribalta problematiche di sicurezza diverse riguardo ai terminali di liquefazione e rigassificazione: da una parte nei termini sorgente, dal momento che ai rilasci su terreno si affiancano o si sostituiscono scenari di rilascio su superfici liquide (aree portuali o acque aperte), dall’altra negli eventi iniziatori veri e propri, che sono differenti tra installazioni on shore e off shore. Nel presente lavoro di tesi l’attenzione è stata rivolta all’analisi dei terminali di rigassificazione e alle conseguenze di eventuali rilasci, concentrando il lavoro sulla formazione di pozze di LNG sulla superficie dell’acqua e sul meccanismo di scambio termico tra acqua e criogenico. E’ stata effettuata in primo luogo una rassegna delle tipologie di impianto esistenti, soprattutto per quanto riguarda la collocazione (impianti on shore, off shore e floating), e sono stati individuati gli scenari incidentali possibili coinvolgenti gli impianti off shore e floating. È risultato che la formazione ed evaporazione della pozza di criogenico sull’acqua governa la severità degli scenari eventualmente conseguenti. In particolare si è voluto indagare sulla modalità di scambio termico tra acqua e criogenico, sia con attività sperimentale che di modellazione. E’ stato messo a punto un apparato sperimentale su scala di laboratorio, consistente in una vasca in plexiglass attrezzata con termocoppie opportunamente posizionate, in cui sono stati simulati rilasci di criogenico (azoto liquido) in condizioni di acque ferme o agitate. Sono stati ottenuti profili di temperatura lungo la profondità dell’acqua durante il rilascio del criogenico e l’ebollizione della pozza. I dati sperimentali sono stati interpretati al fine di individuare il contributo della componente convettiva nel flusso di calore dall’acqua al criogenico, anche rispetto ai dati disponibili in letteratura. L’analisi è stata effettuata mediante un modello di tipo conduttivo, opportunamente fittato ai dati sperimentali. La componente convettiva è stata valutata come consistente con i dati di letteratura; inoltre il meccanismo di scambio termico è stato evidenziato come non influenzato significativamente dall’agitazione dell’acqua