Il fenomeno BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) avviene quando un serbatoio contenente un fluido cede a seguito del surriscaldamento.
Molti italiani ricorderanno nell’agosto 2018 una delle esplosioni autostradali più catastrofiche che ha conosciuto l’Italia a Borgo Panigale, periferia nord-ovest di Bologna. Un’autocisterna carica di GPL impattò con un camion che trasportava solventi in contenitori di polietilene: decine di auto coinvolte, un morto accertato, un centinaio di feriti, un ponte crollato. Dopo qualche minuto, l’acciaio della cisterna iniziò a cedere, la pressione del gas a salire, il serbatoio diventò a tutti gli effetti una bomba: una prima esplosione, una serie di scoppi di intensità variabile, poi quello definitivo con il fuoco che oscurò il cielo.
Si è trattato di un BLEVE, fenomeno identificato da J.B. Smith, W.S. Marsh e W.L. Walls nel 1957. Altri ricercatori ne hanno proposto definizioni alternative. AIChE (American Institute of Chemical Engineers) lo ha definito come una perdita improvvisa di contenimento di un gas liquefatto pressurizzato, che si trova, al momento del guasto, al di sopra del suo punto di ebollizione alla pressione atmosferica, con la conseguente rapida espansione del vapore ed il flash del liquido. In ogni caso in un BLEVE il vapore contenuto fuoriesce molto rapidamente e porta istantaneamente il liquido sottostante a pressione ambiente; il liquido si trova così in una condizione di non equilibrio e di elevato surriscaldamento, quindi evapora in modo istantaneo; l’evaporazione è così violenta (solitamente indicata con l’acronimo RPT, Rapid Phase Transition) che il vapore formato non riesce a sfogare attraverso la fessura e pressurizza nuovamente il serbatoio, provocandone l’esplosione.
Cause e analisi del fenomeno
Un BLEVE richiede il verificarsi di tre fattori: 1) un liquido al di sopra del suo punto di ebollizione alla pressione atmosferica; 2) il contenimento che consente la pressurizzazione del liquido, in modo da essere sufficientemente alta per non permetterne l’ebollizione; 3) una perdita improvvisa di contenimento che determina una rapida caduta di pressione sul liquido.
Questa tipologia di esplosione può essere estremamente pericolosa a causa dell’onda d’urto e della proiezione dei frammenti del recipiente associati all’esplosione. In aggiunta, la nuvola di vapore che si genera da tale esplosione può fungere da innesco per altre sostanze infiammabili. Non necessariamente il BLEVE coinvolge sostanze infiammabili. In alcuni casi sono interessate l’acqua, l’azoto o l’elio liquido e altri liquidi refrigeranti o criogenici.
Ma nel caso di sostanze infiammabili l’esplosione fisica può essere seguita da incendio o esplosione (il BLEVE di liquidi infiammabili forma in genere una sfera di fuoco detta fireball). Analoghi fenomeni, noti come Boil-Over, si verificano per immissione di acqua in serbatoi contenenti oli pesanti o bitumi a temperatura maggiore di quella delle esplosioni fisiche. Simili condizioni si possono verificare per immissione di liquidi bollenti sul fondo di serbatoi che contengono liquidi pesanti a temperatura elevata. E se l’innesco della nube di vapori avviene successivamente al rilascio possono verificarsi fenomeni estremi come un’esplosione (provocata dal rapporto combustibile/comburente) chiamata VCE (Vapor Cloud Explosion) oppure una violenta accensione (flash fire), senza contare i rischi di contaminazione ambientale se i gas coinvolti sono tossici.
Esempi significativi di BLEVE si possono avere a seguito della brusca rottura di recipienti contenenti GPL, metano, etilene, propano, ammoniaca, cloro, anidride solforosa, ossigeno e azoto mantenuti liquefatti sotto pressione, oppure liquefatti e mantenuti a pressione atmosferica a bassa temperatura.
Prevenzione
Oggigiorno, recipienti e serbatori sono provvisti di valvole di sfogo tarate per permettere l’evacuazione del gas evitando l’esplosione del contenitore. Resta comunque il rischio più o meno remoto che la valvola non riesca a far fuoriuscire una quantità sufficiente di vapore.
Ecco perché, in linea con le policy di sicurezza nell’industria di processo espresse dalla Federazione Europea di Ingegneria Chimica (EFCE) è importante implementare strategie per “prevenire le perdite” (loss prevention), che si tratti di prodotti o di energia. Sono stati condotti vari studi e simulazioni con l’impiego di modelli ad elementi finiti (FEM) circa la riduzione del rischio nel trasporto stradale e ferroviario del GPL, mediante l’adozione di protezioni passive contro gli effetti di un incendio. I serbatoi sprovvisti di protezione passiva giungono a rottura in poche decine di minuti, mentre le condizioni di rottura, durante prolungati periodi di simulazione, non sono mai raggiunte con l’adozione di serbatoi protetti con rivestimenti isolanti.
