Modello CFD di rilasci di gas compresso: analisi di sensitività dei parametri caratteristici = CFD modelling of pressurized gas release: sensitivity analysis of drivinf parameters

Sviluppo di modIl comparto industriale è una fetta fondamentale delle attività produttive della società. Si tratta di un ambito in continua crescita tecnologica e questo sviluppo è guidato in maniera prevalente dall’attenzione alla sicurezza industriale e ad uno sviluppo sostenibile e in armonia con le problematiche ambientali sempre più attuali. Per questo motivo oggi ci troviamo davanti a requisiti normativi sempre più restrittivi che richiedono una continua innovazione tecnologica. All’interno di una moltitudine di applicazioni industriali sono coinvolte ogni giorno sostanze chimiche pericolose; queste, oltre che essere una risorsa per il ruolo tecnologico che svolgono, possono essere anche fonte di rischio: infatti, potrebbero determinare scenari incidentali catastrofici per persone e ambiente, per questo motivo è necessario una attenzione particolare alle fasi di prevenzione e mitigazione di un possibile scenario incidentale. Grazie a questa odierna sensibilità, la valutazione del rischio di uno scenario incidentale e delle conseguenze che possono scaturirne è ormai uno strumento integrato pienamente nella fase di design di molte applicazioni industriali. Questo lavoro nasce dall’esigenza di creare un modello adatto a identificare le aree di danno dovute al rilascio di una sostanza gassosa pericolosa in un ambiente congestionato in ambito industriale. Il caso studio preso in esame prende in considerazione un rilascio incidentale di gas metano tramite una tubatura sottoposta a pressurizzazione presente nel piano di produzione di una piattaforma oil&gas in ambiente off-shore. Il modello prescelto è stato formulato utilizzando la fluidodinamica computazionale con un innovativo approccio detto “Two Step”. Ovvero si è deciso di non simulare l’intero scenario tramite una sola simulazione ma di separare il fenomeno in due distinte fasi e modellarlo tramite due diverse procedure. Questa scelta è dettata dalle significative differenze fisiche che si evidenziano tra la prima fase, detta di rilascio e la seconda fase, detta di dispersione. Infatti nella prima fase sono presenti forti fenomeni di comprimibilità che comportano l’adozione di assunzioni fisiche e numeriche non necessarie per la seconda fase in cui il fluido è considerato incomprimibile. Il primo step dell’approccio è modellato all’interno di un dominio detto “Source Box: questo dominio funge da input per la seconda fase che poi porterà all’identificazione delle aree di danno. Sono obiettivi del progetto in cui è inserita questa tesi promuovere l’uso dell’approccio “Two Step” ritenuto fedele alla modellazione del fenomeno, la creazione di una libreria di source box adatte all’opportuna esigenza di chi si trova a dover effettuare un’analisi di rischio e la piena comprensione di come influiscono i vari parametri di input nella fase di rilascio. Durante questo studio si è dunque indagato come i vari parametri geometrici e fisici della source box potessero influire sul fenomeno in modo da identificare una strategia per correlare le grandezze necessarie alla fase di dispersione con questi parametri. Successivamente si è cercato un modo per ridurre il numero di casi da studiare, raggiungendo dei risultati importanti. Il lavoro è inserito all’interno di un progetto finanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico ed è stato svolto presso il laboratorio SEADOG (Safety & Environmental Analysis Division for Oil & Gas) del Politecnico di Torino. elli CFD per rilasci di gas in pressione.