Sili, cicloni, unità filtranti, mulini, linee di trasporto — ogni apparecchiatura che tratta polvere fine combustibile porta con sé un rischio di innesco. Quando l'innesco avviene, la pressione in un volume chiuso sale molto rapidamente.
Anche dove l'obiettivo è impedire del tutto un'esplosione, il progetto deve tenere conto di che cosa accade se ne avviene una.
Tre strategie
Sfogo. Un pannello debole si apre a una pressione definita e scarica la fiamma in una direzione sicura. È la via più comune ed economica. L'area di sfogo si dimensiona a partire dal volume, dalla violenza di esplosione della polvere e dalla resistenza dell'apparecchiatura.
Soppressione. Si rileva l'aumento di pressione e si inietta un agente estinguente. Si usa dove lo sfogo è impossibile — dentro gli edifici, con prodotti tossici.
Isolamento. Impedisce che l'esplosione si propaghi ad altre apparecchiature attraverso le linee collegate. È la protezione principale contro un'esplosione a catena fra sili.
Che cosa apporta l'analisi
La pressione di esplosione in sé si determina di solito con metodi di calcolo normalizzati. La CFD contribuisce concretamente altrove:
- Il getto di sfogo e la palla di fuoco. Dove vanno la fiamma e l'onda di pressione uscenti dal pannello di sfogo, e fin dove? Da questo dipendono le distanze di sicurezza e la posizione del personale — un problema comprimibile e transitorio.
- L'accumulo di polvere. Dove la polvere si deposita mostra dove sta il rischio. È un problema di trasporto di particelle, e le zone morte sono i punti critici.
- Efficacia di captazione e ventilazione. Tenere la concentrazione di polvere in sospensione sotto il limite inferiore di esplodibilità è la misura primaria; è un problema di efficienza di cattura.
Un'avvertenza
La modellazione delle esplosioni è un'area delicata e i risultati non vanno usati come valori assoluti. La base sono le norme competenti e la caratterizzazione sperimentale della polvere (violenza di esplosione, energia minima di innesco); l'analisi le sostiene, non le sostituisce.
Riferimenti
- Magnussen, B. F. & Hjertager, B. H. (1977). On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. Symposium (International) on Combustion, 16(1), 719–729. DOI: 10.1016/S0082-0784(77)80366-4
- Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806