ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

Transcript

1 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Πυρκαγιά: ταχεία οξείδωση, κατά την οποία λαμβάνουν χώρα οι διεργασίες της πυρόλυσης και της καύσης ταυτόχρονα και απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας υπό τη μορφή θερμότητας και φωτός. Πυρόλυση: Θερμο-χημική διεργασία κατά την οποία αποικοδομείται οργανική ύλη σε υψηλές θερμοκρασίες υπό συνθήκες απουσίας οξυγόνου Καύση: Εξώθερμη χημική αντίδραση που πραγματοποιείται κατά την ταχεία ανάμιξη ενός καυσίμου με το οξυγόνο (οξειδωτικό μέσο), με αποτέλεσμα να εκλύεται ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, η οποία ήταν αποθηκευμένη στο καύσιμο. Προσοχή στις έννοιες: ανάφλεξη, φωτιά, πυρκαγιά!

2 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Ανάφλεξη: Η έναρξη του φαινομένου της καύσης. Η φυσική κατάσταση του καυσίμου παίζει σημαντικό ρόλο Φωτιά: Καύση με συνοδεία φλόγας Πυρκαγιά: Ανεξέλεγκτη φωτιά που προκαλείται από μη ελεγχόμενη καύση, η οποία μεταδίδεται εκτός της κανονικής της εστίας ( Εστία είναι το μέρος όπου διεξάγεται η καύση) και προκαλεί ζημία. Το τρίγωνο της καύσης Έναρξη και εξάπλωση μιας πυρκαγιάς Οξειδωτικός παράγοντας: Αέρας, Ουσία με Οξειδωτικές ιδιότητες π.χ. υπεροξείδια Ελεύθερες ρίζες Το τετράεδρο της καύσης Συντήρηση και εξάπλωση μιας πυρκαγιάς

3 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Ανάφλεξη και Φυσική κατάσταση καυσίμου Αέρια καύσιμα (π.χ. ΕΚΡΟΗ ΑΕΡΙΟΥ ΑΠΟ ΔΕΞΑΜΕΝΗ: ΦΩΤΙΑ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ) Ανάφλεξη μπορεί να γίνει όταν υπάρξει μίγμα αερίου/ατμοσφαιρικού αέρα, του οποίου η αναλογία κυμαίνεται μεταξύ ενός κατώτερου και ενός ανώτερου ορίου συγκέντρωσης του αερίου στο μίγμα (κατώτερο και ανώτερο όριο αναφλεξιμότητας), με τη συνδρομή μιας πηγής θερμότητας π.χ. σπινθήρας Τα όρια αναφλεξιμότητας εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση του μίγματος Η περιοχής ανάφλεξης αυξάνει σε εύρος όταν η θερμοκρασία του μίγματος αυξάνει

4 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ UFL=Upper Flammability Limit or LEL =Lower Explosive Limit LFL= Lower Flammability Limit or UEL= Upper Explosive Limit Η ποσότητα του οξειδωτικού είναι ανεπαρκής για τη διατήρηση της καύσης 100% Ανώτερο όριο (UFL) Conc. 19 % 100% Ethanol in air ΖΩΝΗ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ Κατώτερο όριο (LFL) Conc. 3,3 % Η ποσότητα θερμότητας που παράγεται δεν επαρκεί για την θέρμανση γειτονικών περιοχών στο σημείο ανάφλεξης, λόγω έλλειψης καυσίμου 0%

5 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Υγρά καύσιμα (π.χ. ΕΚΡΟΗ ΥΓΡΟΥ ΑΠΟ ΔΕΞΑΜΕΝΗ:ΛΙΜΝΗ ΥΓΡΟΥ ή ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ) Ανάφλεξη μπορεί να γίνει όταν αρκετή ποσότητα υγρού έχει εξατμιστεί (σε θερμοκρασία δωματίου ή με θέρμανση) ώστε στην επιφάνεια να σχηματισθεί μίγμα ατμού/ατμοσφαιρικού αέρα σε αναλογίες μεταξύ των UFL και LFL Θερμοκρασία ανάφλεξης: Θερμοκρασία στην οποία πρέπει να θερμανθεί ένα καύσιμο για να ξεκινήσουν οι αντιδράσεις της καύσης Προπάνιο: οc Βενζίνη : οc Πετρέλαιο: οc

6 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Σημείο ανάφλεξης υγρών (Flash Point): Η κατώτερη θερμοκρασία στην οποία σχηματίζεται μίγμα ατμού/αέρα που αναφλέγεται παρουσία πηγής θερμότητας Θερμοκρασία Αυτανάφλεξης: Ανάφλεξη χωρίς την παρουσία εξωτερικής πηγής θερμότητας Αναφλεξιμότητα = f (Πτητικότητα) Πτητικά υγρά : Υγραέρια, Βενζίνη, Αιθυλική αλκοόλη, Ακετόνη Αιθέρας Λιγότερο πτητικά: Κηροζίνη, Diesel, Μαζούτ

7 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Έκρηξη: Φαινόμενο βίαιης εκτόνωσης αερίων, ως αποτέλεσμα ξαφνικής απελευθέρωσης εσωτερικής ενέργειας από μια ουσία ή ένα μηχανισμό, που οδηγεί στην ανάπτυξη πολύ υψηλών πιέσεων Μηχανισµός διέγερσης: ηλεκτρικός, µηχανικός (π.χ. κρούση) ή χηµικός (π.χ. µία ουσία), φλόγα, σπινθήρας, κλπ., που έχει ως αποτέλεσµα την ενεργοποίηση του φαινοµένου Εκρηκτικό μίγμα μπορεί να αποτελέσει η διασπορά στον αέρα ενός αερίου (π.χ. υγραερίου), υγρού (π.χ. νέφος σταγονιδίων βενζίνης) ή στερεού (π.χ. σκόνη αλουμινίου) καυσίμου.

8 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Οι χημικές εκρήξεις μπορεί να προέλθουν από υλικά που είτε έχουν χαρακτηριστεί ως «εκρηκτικά», είτε αποτελούν χημικές ενώσεις που εκρήγνυνται λόγω ειδικών συνθηκών Π.χ. Εκρηκτικές ύλες: Νιτρογλυκερίνη, πυρίτιδα, ΤΝΤ κλπ! Εκρήξεις αερίων μπορούν να προκληθούν σε χώρους που υπάρχουν εύφλεκτα αέρια και μίγματα αερίων, όπως υγραέριο (βουτάνιο, βουτένιο, προπάνιο, προπυλένιο), φυσικό αέριο κλπ.

9 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΑΙΤΙΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ Γενικά, ένα βιομηχανικό ατύχημα μπορεί να λάβει χώρα υπό τη μορφή διασποράς, πυρκαγιάς, έκρηξης ή συνδυασμού αυτών. Αιτίες πρόκλησης τέτοιου ατυχήματος μπορεί να αποτελέσουν: Ρωγμές σε δοχεία αποθήκευσης, δεξαμενές ή αντιδραστήρες που μπορεί να οδηγήσουν σε διάρρηξη τους Δυσλειτουργία ή ολοκληρωτική αστοχία του εξοπλισμού ρύθμισης και ελέγχου (π.χ. ανακουφιστικές βαλβίδες, ρυθμιστικές βάνες, ενδεικτικά πίεσης, θερμοκρασίας ή στάθμης) Ανθρώπινα λάθη Κακή συντήρηση και ελλιπής επιθεώρηση του εξοπλισμού (όργανα μέτρησης, σωληνώσεις) Παραλείψεις στο σχεδιασμό της μονάδας Εξωγενείς παράγοντες (κεραυνοί, ακραίες καιρικές συνθήκες, τρομοκρατικές ενέργειες)- ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΕΣ

10 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΑΙΤΙΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΟ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΕΣ (NaTECH) Καταστροφή (Disaster): Η σοβαρή διαταραχή της λειτουργίας της κοινωνίας, που προκαλεί σημαντικές ανθρώπινες, υλικές και περιβαλλοντικές απώλειες/επιπτώσεις, οι οποίες ξεπερνούν την ικανότητα της κοινωνίας που πλήττεται να τις αντιμετωπίσει βασιζόμενη μόνο στις δικές της δυνάμεις/πόρους. Ο όρος καταστροφή χρησιμοποιείται για να περιγράψει το σύνολο των αρνητικών αποτελεσμάτων μεγάλης κλίμακας, ως αποτέλεσμα της εκδήλωσης ενός φαινομένου

11 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΑΙΤΙΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ Φυσικές καταστροφές: H γενεσιουργός αιτία έγκειται σε φυσικά φαινόμενα (π.χ. Σεισμοί, Δασικές Πυρκαγιές, Πλημμύρες, Κατολισθήσεις,) Σεισμός μπορεί να προκαλέσει ΒΑΜΕ Δασική Πυρκαγιά σε ζώνη μίξης κατοικημένηςβιομηχανικής ζώνης (WUI) μπορεί να προκαλέσει ΒΑΜΕ (NaTECH) Ανθρωπογενείς ή τεχνολογικές καταστροφές: Η γενεσιουργός αιτία έγκειται σε τεχνολογικές δραστηριότητες, ή/και την ανθρώπινη συμπεριφορά

12 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Παραδείγματα ΑΙΤΙΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ Σεισμός Τουρκίας 1999 Ο σεισμός του 1999 στο Ismit της Τουρκίας είχε σαν αποτέλεσμα την εκδήλωση πυρκαγιάς στο μεγαλύτερο διυλιστήριο της εταιρείας Turpas, το οποίο ήταν το μεγαλύτερο της Τουρκίας. Δασικές Πυρκαγιές στην Κινέτα Αττικής Οι δασική Πυρκαγιά τύπου (WUI fires) προσέγγισε και απείλησε τις εγκαταστάσεις πετρελαιοειδών της MOTOROIL

13 ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΙΔΗ ΦΩΤΙΑΣ Φωτιά περιορισμένης ή μη περιορισμένης λίμνης (confined / unconfined pool fire) Πυρόσφαιρα (fireball) Φλογοπίδακας (jet fire) Ταχυκαύση (flash fire) Έκρηξη νέφους ατμών υπό περιορισμό ή χωρίς περιορισμό (confined (UCV)/ Unconfined Vapor Cloud Explosion (UVCE)) Μπλέβη - Έκρηξη εκτονούμενου ατμού ζέοντος υγρού (BLEVE) Αλυσωτό φαινόμενο (domino effect)

14 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE Πότε Όταν αναφλεγεί σημαντική ποσότητα υγρής φάσης που έχει διαρρεύσει από μία δεξαμενή (Εκροή υγρού ή υγροποιημένου αερίου από δεξαμενή) Χαρακτηριστικά Απουσία ορμής Ρυθμός καύσης = ρυθμός εξάτμισης Διάρκεια εκροής εξαρτώμενη από την ποσότητα εξάτμισης Χαρακτηριστικά μεγέθη Ύψος φλόγας Θερμική ακτινοβολία (ροή και δόση) Παράμετροι Ακτίνα λίμνης (περιορισμένη ή απεριόριστη διάμετρος) Ρυθμός εξάτμισης (Τ υγρού- εδάφους, διαπερατότητα εδάφους, u ανέμου)

15 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE Οι φωτιές σε δεξαμενές πλωτής οροφής, αν βυθισθεί η πλωτή οροφή, ή σε δεξαμενές σταθερής οροφής, ή λόγω διαρροής σε όλο το ανάχωμα ασφαλείας, εξελίσσονται συνήθως σε φωτιά λίμνης (Pool Fire) και ατύχημα μεγάλης έκτασης ΒΑΜΕ

16 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE ΥΨΟΣ ΦΛΟΓΑΣ Το ύψος της φλόγας (h f ) εξαρτάται από τον ρυθμό καύσης ανά μονάδα επιφάνειας (m ): &

17 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE ΥΨΟΣ ΦΛΟΓΑΣ Ο ρυθμός καύσης ανά μονάδα επιφάνειας (m ) μπορεί να υπολογιστεί και από την παρακάτω εξίσωση εάν το σημείο βρασμού του υγρού είναι μικρότερο από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος hc= θερμότητα καύσης JKgr-1

18 ΡΟΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE Η ροή της θερμικής ακτινοβολίας (q) υπολογίζεται πάντα σε σχέση με την απόσταση (x) από το κέντρο της λίμνης: Ατμοσφαιρική διαπερατότητα Ποσοσστό ακτινοβολίας που βλέπει ο δέκτης

19 ΔΟΣΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE Η δόση θερμικής ακτινοβολίας (D) που δέχεται κάποιο άτομο εξαρτάται από τον αν είναι ακίνητο ή όχι. (α) Για ακίνητο παρατηρητή: (β) Για κινούμενο παρατηρητή: Όπου: D = δόση θερμικής ακτινοβολίας (kw/m 2 ) 4/3 s q(x) = ροή θερμικής ακτινοβολίας σε απόσταση x από το κέντρο της λίμνης (kw/m 2 ) t = χρονική διάρκεια έκθεσης (s) tr = χρόνος αντίδρασης (s) ( 5 sec) tc = ολικός χρόνος έκθεσης του παρατηρητή στη θερμική ακτινοβολία (s) (ισχύει tc=tr+tv όπου tv=(x s -x)/u) u= 4 m/sec Χ= Η απόσταση από το κέντρο της λίμνης για την οποία ο παρατηρητής μένει 5 sec Xs = Η απόσταση από το κέντρο της λίμνης στην οποία μετακινείται ο παρατηρητής με ταχύτητα u, όπου η ροή της θερμικής ακτινοβολίας είναι 1 kw/m2

20 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE ΑΚΤΙΝΑ ΛΙΜΝΗΣ Η ακτίνα της λίμνης που αναφλέγεται εξαρτάται τόσο από τη μάζα του υγρού που δημιούργησε τη λίμνη όσο και από τη ποσότητα του υγρού που έχει εξατμιστεί πριν τη φωτιά. Συνοπτικά ισχύουν τα ακόλουθα: (α) ποσότητα υγρού που εξατμίζεται: (β) ποσότητα υγρού που σχηματίζει λίμνη: (γ) μέγιστη ακτίνα λίμνης:

21 ΑΚΤΙΝΑ ΛΙΜΝΗΣ ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE

22 ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE ΑΚΤΙΝΑ ΛΙΜΝΗΣ με:

23 ΠΥΡΙΝΗ ΣΦΑΙΡΑ FIREBALL Πότε Όταν αναφλεγεί ακαριαία εύφλεκτο αέριο υπό πίεση που εκλύεται από απότομη διαρροή (ολική διάρρηξη δεξαμενής) Χαρακτηριστικά Σχήμα σφαίρας Χρονική διάρκεια (πολύ μικρή / στιγμιαία) Ρυθμός καύσης = ποσότητα υλικού/διάρκεια φωτιάς Χαρακτηριστικά μεγέθη Ακτίνα σφαίρας Μέγιστο ύψος κέντρου σφαίρας Παράμετροι Μάζα υγρού (αέριο υπό πίεση), πίεση αποθήκευσης

24 ΠΥΡΙΝΗ ΣΦΑΙΡΑ FIREBALL ΑΚΤΙΝΑ ΚΑΙ ΧΡΟΝΙΚΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΥΡΙΝΗΣ ΣΦΙΑΡΑΣ Η ακτίνα και η χρονική διάρκεια της πύρινης σφαίρας εξαρτώνται από τη ποσότητα του υγρού που αναφλέγεται ακαριαία. (α) ακτίνα πύρινης σφαίρας: (β) χρονική διάρκεια πύρινης σφαίρας:

25 ΠΥΡΙΝΗ ΣΦΑΙΡΑ FIREBALL ΜΕΓΙΣΤΟ ΥΨΟΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΠΥΡΙΝΗΣ ΣΦΑΙΡΑΣ Το μέγιστο ύψος του κέντρου της πύρινης σφαίρας εξαρτάται από τη χρονική διάρκεια σχηματισμού της σφαίρας (tf) και τον αρχικό όγκο του αερίου που σχηματίζει τη σφαίρα.

26 ΠΥΡΙΝΗ ΣΦΑΙΡΑ FIREBALL ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΠΥΡΙΝΗΣ ΣΦΑΙΡΑΣ L 2 = x 2 + r f 2 Η ροή της θερμικής ακτινοβολίας σε απόσταση L από το κέντρο της σφαίρας απέχει από το έδαφος απόσταση ίση με την ακτίνα της σφαίρας (rf) και δίνεται από την εξίσωση: (α) ροή θερμικής ακτινοβολίας : (β) δόση θερμικής ακτινοβολίας : για ακίνητο παρατηρητή

27 ΠΥΡΙΝΗ ΣΦΑΙΡΑ FIREBALL ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΠΥΡΙΝΗΣ ΣΦΙΑΡΑΣ D = δόση θερμικής ακτινοβολίας (kw/m 2 ) 4/3 s

28 ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME Πότε Όταν αναφλεγεί αέριο που εξέρχεται με μεγάλη πίεση από οπή δεξαμενής (free jet) Χαρακτηριστικά Ύπαρξη ορμής προς συγκεκριμένη κατεύθυνση Διάρκεια (συνεχής ανάλογα με την ποσότητα που διαρρέει) Ρυθμός καύσης = ρυθμός εκροής Σχήμα κυλίνδρου Χαρακτηριστικά μεγέθη Γεωμετρία (μήκος & διάμετρος) Επικίνδυνη απόσταση Παράμετροι Όρια αναφλεξιμότητας αερίου Πυκνότητα αερίου Συνθήκες αποθήκευσης Θερμοκρασία περιβάλλοντος

29 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΓΛΩΣΣΑΣ ΦΩΤΙΑΣ ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME Η μαθηματική αποτύπωση του φαινομένου θεωρεί τη γλώσσα φωτιάς ως κύλινδρο. Επομένως υπολογίζουμε: (α) μήκος κυλίνδρου: (β) διάμετρο κυλίνδρου:

30 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΓΛΩΣΣΑΣ ΦΩΤΙΑΣ ισχύει: ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME

31 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΓΛΩΣΣΑΣ ΦΩΤΙΑΣ Λοιπές εξισώσεις: ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME

32 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΓΛΩΣΣΑΣ ΦΩΤΙΑΣ ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME

33 ΓΛΩΣΣΑ ΦΩΤΙΑΣ JET FLAME ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ Η απόσταση L που χαρακτηρίζεται ως επικίνδυνη από την εκδήλωση μίας γλώσσας φωτιάς δίνεται από την εμπειρική σχέση: Το διπλάσιο από το μήκος του θεωρούμενου κυλίνδρου

34 ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ UVCE Πότε Διαρροή αερίου υπό πίεση ή αερίου αναμεμιγμένου με σταγονίδια υγρού δημιουργεί αέριο νέφος βαρύτερο του αέρα που διαχέεται και διασπείρεται βάσει της μορφολογίας του εδάφους και των μετεωρολογικών συνθηκών Το αέριο νέφος αναφλέγεται ακαριαία υπό μορφή έκρηξης δημιουργώντας ωστικό κύμα Χαρακτηριστικά Κέντρο έκρηξης Ποσότητα που εκρήγνυται Ωστικό κύμα (μέγιστη υπερπίεση, δόση υπερπίεσης και ώθηση ) Παράμετροι Μάζα αέριου νέφους Χρονικό διάστημα από την έναρξη της διαρροής ως την ανάφλεξη Χώρος ανάφλεξης Θέση ανάφλεξης σχετικά με τη θέση διαρροής

35 ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ VCE Παρουσία πηγής θέρμανσης στην περιοχή αναφεξιμότητας έχουμε ανάφλεξη του νέφους FLASH FIRE Με τη χρήση μοντέλου διασποράς (ALOHA-Areal Locations of Hazardous Atmospheres, EPA) προσδιορίζονται τα σημεία του νέφους στα οποία η συγκέντρωση της εύφλεκτης ουσίας φθάνει το κατώτερο όριο αναφλεξιμότητας! Αυτή είναι η περιοχή του νέφους που αναφλέγεται και εντός της οποίας θεωρούμε ότι οι άνθρωποι πεθαίνουν με πιθανότητα= 1 (διαμόρφωση ζωνών επικινδυνότητας)

36 ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ UVCE ΚΕΝΤΡΟ ΕΚΡΗΞΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΑΖΑΣ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ ΠΟΥ ΕΚΡΗΓΝΥΤΑΙ (Μexpl=μάζα ουσίας μεταξύ Β και back) Πίσω μέτωπο νέφους Σημείο διαρροής εύφλεκτης ουσίας Ρυθμός διαρροής σταθερός= m (kg/sec) Κέντρο έκρηξης (κέντρο μάζας του νέφους) Πηγή ανάφλεξης (σημείο ελάχιστης συγκέντρωσης ανάφλεξης LFL) t r =η συνολική χρονική διάρκεια διαρροής και t ign = ο χρόνος μέχρι να φθάσει το νέφος στο σημείο ανάφλεξης Αν τη χρονική στιγμή tign η διαφυγή της εύφλεκτης ουσίας δεν έχει ολοκληρωθεί (t ign <t r ) τότε Mexpl = m tign και back = 0 Αν όμως ισχύει ότι t ign >t r, τότε Mexpl = m tr και η απόσταση back είναι ίση με την απόσταση που το νέφος διανύει σε χρόνο (t ign -t r )

37 ΩΣΤΙΚΟ ΚΥΜΑ ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ UVCE Σε απόσταση r από το κέντρο της έκρηξης η μέγιστη υπερπίεση του παραγόμενου ωστικού κύματος εξαρτάται από ταχύτητες της φλόγας:

38 ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ UVCE ΩΣΤΙΚΟ ΚΥΜΑ Χαρακτηριστικό μήκος έκρηξης (m) Vo: όγκος νέφους αερίου/αέρα που εκρήγνυται (m 3 ) Εc: ενέργεια καύσης του στοιχειομετρικού μίγματος αερίων (J/m 3 )

39 ΕΚΡΗΞΗ ΑΕΡΙΟΥ ΝΕΦΟΥΣ UVCE ΩΣΤΙΚΟ ΚΥΜΑ Στην ίδια απόσταση r για την περίπτωση ολικής καταστροφής κτιρίου η δόση από υπερπίεση δίνεται από τον τύπο: t p = χρόνος θετικής φάσης έκρηξης (φάση αύξησης της πίεσης) Με παραδοχή για t p = 1sec

40 ΜΠΛΕΒΗ-ΕΚΡΗΞΗ ΕΚΤΟΝΟΥΜΕΝΟΥ ΑΤΜΟΥ ΖΕΟΝΤΟΣ ΥΓΡΟΥ- (BLEVE) Πότε - Διάρρηξη κλειστής δεξαμενής υγροποιημένου αερίου(π.χ. LPG)-Ξαφνική εμφάνιση ρήγματος στο πάνω μέρος της δεξαμενής Η απότομη μείωση της πίεσης στη δεξαμενή έχει ως αποτέλεσμα την απότομη έκλυση ατμών (μίγμα υγρούαερίου) και υπερθέρμανση των τοιχωμάτων της δεξαμενής Έκρηξη Καταστροφή της δεξαμενής Σχηματισμός εύφλεκτου μίγματος ατμών-αέρα Fireball - Θέρμανση τοιχωμάτων δεξαμενής από εξωτερική πηγή Αύξηση της εσωτερικής πίεσης λόγω εξάτμισης του υγρού με αποτέλεσμα την βίαιη διάρρηξη της δεξαμενής! BLEVE μπορεί να συμβεί ακόμα και σε μη εύφλεκτες ουσίες (υγρό άζωτο, υδρατμοί κ.ά)

41 ΜΠΛΕΒΗ-ΕΚΡΗΞΗ ΕΚΤΟΝΟΥΜΕΝΟΥ ΑΤΜΟΥ ΖΕΟΝΤΟΣ ΥΓΡΟΥ- (BLEVE) Οι συνέπειες ενός φαινομένου BLEVE είναι: 1. Φλόγες από την σφαίρα φωτιάς fire-ball 2.Ωστικό κύμα υπερπίεσης 3. Θερμική ακτινοβολία 4.Θραύσματα που εκτινάσσονται σαν πύραυλος Μπορεί να εμφανιστούν σε μεγάλη απόσταση από την πηγή BLEVE. Tραυματισμός, ζημιές σε κατασκευές ακόμα και θάνατο. Καμμένα Βούρλα Διάρρηξη δεξαμενής υγραερίου-βυτιοφόρο όχημα και BLEVE

42 ΑΛΥΣΣΩΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ DOMINO EFFECT Τα ΒΑΜΕ μπορούν να πάρουν μεγάλες διαστάσεις- Πολλαπλασιαστικό φαινόμενο Π.χ. μια έκρηξη σε δεξαμενή (VCE) μπορεί να πυροδοτήσει πολλαπλές εκρήξεις σε όλη την εγκατάσταση μιας βιομηχανίας λόγω του παραγόμενου ωστικού κύματος Το ίδιο μπορεί να προκαλέσει ένα φαινόμενο BLEVE- Υπερθέρμανση και των υπολοίπων δεξαμενών και πυροδότηση νέου BLEVE Κλιμάκωση συνεπειών-επιπτώσεων

43 ΕΙΔΗ ΦΩΤΙΑΣ ΣΥΝΟΨΙΖΟΝΤΑΣ Pool Fire Fire Ball Jet Flame (Jet Fire) UVCE Καύσιμα αεροπορίας, diesel, υδρογονάνθρακες (βαρύτεροι του εξανίου), γλυκόλες, λάδια ή υδραυλικά ρευστά Υγροποιημένο αέριο Ελαφρούς υδρογονάνθρακες, φυσικό αέριο, αέρια με εύφλεκτα συμπυκνώματα, υψηλής πίεσης υδρογονάνθρακες, καύσιμα Εύφλεκτα αέρια