Modellazione CFD di rilasci incidentali di H2 e studio della validazione sperimentale = CFD Modeling of accidental H2 releases and study of experimental validation

La presente tesi rientra nello studio del decommissioning/riconversione delle piattaforme petrolifere presenti nel mare italiano, volto a studiare la possibilità di un loro riutilizzo e dei relativi giacimenti per lo stoccaggio di CH4, H2 e/o CO2. Tra i processi di studio atti al completamento e al raggiungimento di tale obiettivo, rientra anche la valutazione del rischio, per accertare che le attività siano svolte in condizioni di sicurezza, che richiede la simulazione dei potenziali eventi incidentali. Per la simulazione degli eventi incidentali che comportano il rilascio di gas, il gruppo di ricerca in cui ho operato In passato ha realizzato il modello SBAM, un modello in CFD all’avanguardia, utile per la valutazione dell’area della dispersione di metano diluito con un rapporto accuratezza/costo operazionale elevato. Fondamentale per la validazione del modello SBAM è stato il centro di competenza SEASTAR, grazie al quale è stata realizzata una infrastruttura nella quale sia possibile studiare, approfondire e riprodurre in scala i fenomeni di rilascio di metano diluito in presenza di vento (galleria del vento): il laboratorio SEASTAR WT. Questa tesi contribuisce ad estendere il progetto per consentire le simulazioni di incidente con rilasci di idrogeno mediante l’utilizzo del modello SBAM e la relativa validazione sperimentale. La validazione del modello realizzato si suddivide in due fasi: nella prima si effettua un confronto con le simulazioni SBAM del metano diluito già realizzate in passato e nella seconda si procederà alla validazione sperimentale in galleria del vento. In questo lavoro, in particolare si affronta la prima fase della valutazione e si progetta la campagna sperimentale oltre ad offrire un supporto per la progettazione delle modifiche da apportare al laboratorio al fine di gestire prove di rilascio che potrebbero realizzare atmosfere infiammabili e/o esplosive. Nella prima analisi si prevede il confronto e controllo dei fenomeni fisici previsti nel fenomeno di rilascio ed effettivamente simulati in CFD (come l’effetto Coanda e il disco di Mach); si prevede il confronto dell’evoluzione della nube di gas tra la dispersione di metano e quella di idrogeno. Nonostante siano gas diversi, il confronto può essere considerato valido perché condividono proprietà simili: sono entrambi leggeri e infiammabili. Prima di condurre la seconda fase di validazione è necessario fare delle analisi di compatibilità degli spazi coinvolti dall’esperimento. In questa prospettiva, il modello SBAM di idrogeno è utile per conoscere le aree coinvolte dalla nube infiammabile e per individuare, con l’obiettivo di limitarne l’estensione, i limiti di rilascio (pressione, foro di rilascio, etc.). In seguito, si descrive il potenziamento che prenderà luogo nel laboratorio, implementando nei sistemi e impianti di sicurezza quanto emerso dalle analisi di dispersione commentate nel lavoro. In conclusione, la presente ricerca ha ampliato sensibilmente il progetto di decommissioning/riconversione delle piattaforme petrolifere. Si conferma ancora una volta la validità del modello SBAM, anche per simulazioni di gas diversi da quello usato durante la fase di realizzazione del modello iniziale, quali l’idrogeno puro. Le analisi condotte, infine, hanno fornito importanti indicazioni per migliorare la sicurezza e la gestione dei rischi nel laboratorio SEASTAR WT, contribuendo così allo sviluppo di soluzioni più efficaci e sicure per il potenziamento del laboratorio.