73197 - AFFIDABILITÀ E SICUREZZA NELL'INDUSTRIA DI PROCESSO M

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire agli allievi le nozioni fondamentali e gli strumenti tecnici per identificare i pericoli nell'industria di processo e per valutare le conseguenze degli incidenti rilevanti (tramite i modelli dell'analisi delle conseguenze ed i modelli di danno) e stimarne la frequenza di accadimento (tramite la teoria dell'affidabilità), onde poter quantificare il rischio. La conoscenza di tali argomenti è infatti necessaria per affrontare i problemi relativi alla sicurezza nello sviluppo dei progetti e nella conduzione degli impianti, anche in riferimento agli adempimenti normativi richiesti alle industrie di processo.

Contenuti

PREREQUISITI - PROPEDEUTICITA' CONSIGLIATE

La collocazione dell’insegnamento - al termine degli studi magistrali – indica di per sé che il corso ha carattere “riassuntivo” rispetto al percorso degli studi, in quanto l’analisi della sicurezza degli impianti di processo e la valutazione del rischio da essi generato richiedono una “visione d‘insieme” delle problematiche di tali installazioni qual è quella che si acquisisce, per l’appunto, al termine del percorso degli studi magistrali.

Per seguire proficuamente le lezioni e per comprendere appieno i contenuti del corso, è opportuna una buona padronanza dei fondamenti della termodinamica (con specifico riferimento ai bilanci di materia ed energia, anche in presenza di passaggi di fase e di reazione chimica, nonché agli equilibri liquido-vapore), della fluidodinamica (con specifico riferimento all’equazione di Bernoulli ed all’efflusso di gas in condizioni critiche), dei fenomeni di trasporto (con specifico riferimento ai bilanci locali di materia, energia, quantità di moto), degli impianti di processo (con specifico riferimento ai reattori chimici), dell’algebra booleana e del calcolo delle probabilità.

Tutte le lezioni saranno tenute in italiano; il materiale didattico è in parte in italiano ed in parte in inglese. È quindi necessaria la comprensione sia della lingua italiana che della lingua inglese per superare con profitto il corso (al minimo livello B2). Per coloro che, non comprendendo l'italiano, non hanno possibilità di seguire le lezioni, sono disponibili indicazioni per studiare la materia interamente su materiale didattico in inglese.

 

PROGRAMMA PREVENTIVO PER l'a.a. 2022-2023

Introduzione al corso

Il concetto di rischio. La classificazione dei rischi. Il rischio industriale. La sicurezza e il suo contesto. Il rischio di incidente rilevante. Il rischio individuale / locale. Il rischio sociale. Le fasi dell'analisi quantificata del rischio. I criteri di accettabilità del rischio. La riduzione del rischio ed il rischio residuo. Le norme sul rischio di incidente rilevante in ambito europeo e italiano.

Le sostanze pericolose

Introduzione. Le proprietà di pericolosità delle sostanze chimiche. L'infiammabilità. La tossicità. Classificazione delle sostanze chimiche (generalità sul sistema GHS / regolamento CLP). La scheda di sicurezza. L'etichettatura delle sostanze. Il regolamento REACH.

Identificazione dei pericoli

Introduzione. Analisi storiche. Liste di controllo. Safety reviews. Metodi ad indice. HazId analysis. HAZOP analysis. What-if analysis. FMEA e FMECA. Criteri di scelta della tecnica di identificazione dei pericoli.

Modelli per la valutazione dei danni

Introduzione. Danni da incendi, esplosioni, nubi tossiche. Il modello delle equazioni di probit. Modelli basati su valori soglia. I valori soglia proposti dalla normativa italiana.

Analisi delle conseguenze

Modelli sorgente. Condizioni di stoccaggio delle sostanze nell'industria di processo. Efflusso di liquido: da foro; da serbatoio; da tubazione connessa a serbatoio. Cenni all'efflusso di gas da serbatoio. Flash. Efflusso di gas liquefatti in pressione. Pozze.
Incendi. Introduzione. Poolfire. Jet-fire. Fireball. Flash-fire.
Dispersione di nubi di gas. Classificazione dei modelli. Cenni ai parametri meteorologici. Modello per la dispersione dei gas neutri (per rilasci stazionari; per rilasci istantanei; da sorgente puntiforme; da sorgente di dimensioni finite; calcolo dei coefficienti di dispersione; profili di concentrazione; isoplete; massa in zona di esplosività; cenni all'innalzamento del pennacchio; tempo di passaggio della nube). Cenni alla dispersione dei gas pesanti. Cenni ai fenomeni di trasformazione/deposizione.
Esplosioni. Introduzione e classificazione. Esplosioni di nubi di vapori non confinate (UVCE). Le esplosioni fisiche e il BLEVE.
Albero degli eventi post-rilascio: per liquidi infiammabili; per gas infiammabili liquefatti in pressione.
I software per l'analisi delle conseguenze.

Teoria dell'affidabilità

Introduzione. Elementi di calcolo delle probabilità. Affidabilità del componente: il componente non riparabile; il componente riparabile; il componente soggetto a manutenzioen preventiva. Affidabilità dei sistemi: introduzione; trattazione dei sistemi complessi con l'albero dei guasti.

Il calcolo del rischio

La ricomposizione del rischio. Esempio di calcolo del rischio locale e sociale per una colonna di distillazione.

Testi/Bibliografia

Per ulteriori approfondimenti sui diversi argomenti trattati durante le lezioni (peraltro non necessari per il superamento a pieni voti dell'esame) è possibile consultare i seguenti testi:

• Lees' Loss Prevention in the Process Industries, S. Mannan editor, IV ed., Butterworth-Heineman, Oxford, UK, 2012
• R.Rota, G. Nano, Introduzione alla affidabilità e sicurezza nell'industria di processo, Pitagora Ed., Bologna, I, 2007
• D.A.Crowl, J.F.Louvar, Chemical process safety: fundamentals with applications, III ed., Prentice Hall, New Jersey, USA, 2011
• Centre for Chemical Process Safety of AIChE, Guidelines for chemical process quantitative risk analysis (II ed.), New York, USA, 1999
• Center for Chemical Process Safety of AIChE, Guidelines for hazard evaluation procedures (III ed.), AIChE, New York, USA, 2008
• TNO, Methods for the calculation of physical effects (Yellow book), Report CPR 14E (III ed.), The Hague, NL, 2005
• H. Kumamoto, E. Henley, Probabilistic Risk Assessment and Management for Engineers and Scientists, 2nd edition, IEEE Press, New York, 2000

I volumi elencati, talvolta nelle edizioni precedenti rispetto a quelle sopta indicate, sono posseduti dalla Biblioteca F.P.Foraboschi, via Terracini 28; per eventuali informazioni circa la disponibilità a scaffale dei testi è possibile contattare la bibliotecaria  (Annalisa Neri, annalisa.neri@unibo.it)

Metodi didattici

- Appunti di lezione (meglio se presi personalmente)

- Copia di diapositive utilizzate dal docente durante le lezioni [solitamente reperibili in forma cartacea presso la copisteria in via Terracini 28 oppure disponibili dall'inizio del corso per un anno solare sulla piattaforma e-learning Virtuale, accesso riservato ai soli studenti che hanno l'insegnamento di AfSIP M nel piano degli studi per l'a.a. 2022/2023 o per uno degli anni precedenti]

Materiale disponibile solo sulla piattaforma Virtuale:

- materiale didattico di approfondimento

- esercizi e quiz su ogni argomento

- esempio di una prova d'esame scritta

- file audio / video per l'approfondimento di alcuni argomenti

- software specifico

Il docente NON rende disponibili le registrazioni video delle lezioni. Gli studenti sono caldissimamente invitati a seguire personalmente con attenzione e continuità le lezioni in aula, prendendo appunti (al meglio direttamente sulle diapositive spiegate dal docente, messe a disposizione prima delle lezioni) e rivedendo tra una lezione e l'altra gli appunti presi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

-conoscenza degli indici di rischio utilizzati per quantificare il rischio di incidente rilevante e della metodologia per la loro quantificazione

-conoscenza delle principali tecniche di identificazione dei pericoli

-conoscenza delle diverse tipologie di scenari incidentali associati a perdite di contenimento di fluidi tossici ed infiammabili

-conoscenza dei modelli matematici per il calcolo delle conseguenze e per la stima della frequenza di accadimento degli scenari incidentali

- capacità di risolvere semplici esercizi numerici volti ad applicare i modelli matematici per il calcolo delle conseguenze, della frequenza di accadimento e del rischio degli scenari incidentali.

L'esame consta di una prova scritta e di una prova orale (che si svolgono una dopo l'altra, tipicamente nella stessa giornata o al limite in due giorni consecutivi; il superamento della prova scritta è necessario per l'ammissione alla prova orale; il mancato superamento della prova orale comporta la necessità di ridare la prova scritta). La prova scritta può comprendere domande di teoria nonchè semplici esercizi numerici ("semplici" significa che non è richiesto l'utilizzo del calcolatore ed il reperimento di dati chimico-fisici e di pericolosità; come pure che è limitata al minimo la necessità di effettuare conversioni di unità di misura; per meglio comprendere che cosa significhi "semplici", si possono prendere a riferimento gli esercizi illustrati a lezione e disponibili nel materiale didattico).

L'allievo che sostiene l'esame per la prima volta è invitato, alla prova orale, ad esporre un argomento a piacere scelto all'interno del programma d'esame.

Il superamento dell’esame è possibile per gli studenti che dimostrano di conoscere le proprietà di pericolosità delle sostanze chimiche, le misure per la quantificazione del rischio di incidente rilevante, la successione delle diverse fasi dell'analisi quantificata di rischio, i principali modelli matematici nonchè il significato e le unità di misura delle più importanti grandezze che intervengono in ogni fase, essendo anche capaci di risolvere semplici esercizi numerici. Un punteggio più elevato è attribuito agli studenti che dimostrano di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento, illustrandoli con proprietà di linguaggio, individuando le inter-connessioni tra i contenuti stessi, impostando problemi più complessi, applicando in modo appropriato nell'analisi degli aspetti di sicurezza e di rischio le conoscenze acquisite nell'intero percorso degli studi. Il mancato superamento dell’esame è in genere imputabile all'ignoranza di diverse parti del programma, all'esposizione superficiale e lacunosa degli argomenti, alla mancata capacità di distinguere l'uno dall'altro gli scenari indicidentali, all'ignoranza in merito alle grandezze affidabilistiche, all'incapacità di risolvere gli esercizi numerici. E' comunque penalizzata l'incapacità dello studente di reperire autonomamente le informazioni in merito al corso laddove queste sono messe a disposizione di tutti gli studenti nonchè l'invio al docente di email con domande la cui risposta è riportata per iscritto nelle pagine web del docente e del corso, sulla piattaforma Virtuale, nella copia delle diapositive illustrate nelle prime giornate di lezione.

Per chi sostiene l'esame per la prima volta non sono fissati appelli d'esame, in quanto l'esame si svolge per appuntamento (da concordarsi via email con il docente) su richiesta dello studente con almeno 2 giorni lavorativi di anticipo rispetto alla data richiesta. Compatibilmente con gli altri impegni lavorativi, il docente cerca di soddifare la data richiesta, con uno scarto solitamente contenuto in 1 o 2 giorni lavorativi. Chi sostiene l'esame per la seconda volta (o comunque non per la prima volta) deve ripetere l'esame in una delle 5 date di appello annue fissate dal docente e rese note su AlmaEsami, iscrivendosi all'appello su AlmaEsami. Il docente è solito dare tempestivamente informazione di sue eventuali assenze nella sezione degli avvisi:

Sarah Bonvicini - Avvisi

A meno di diversa comunicazione nel momento di stabilire l'appuntamento, l'esame si svolge tipicamente nell'ufficio del docente, presso il DICAM - Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali nella sede di via Terracini 28 (II piano, porta a sinistra al termine delle scale).

Lo studente che all'esame si ritiri o rifiuti il voto o sia respinto può sostenere nuovamente l'esame dopo almeno 21 giorni di calendario (=3 settimane) in una delle 5 date pubblicate su AlmaEsami. Un voto positivo può essere rifiutato una sola volta; un voto positivo ottenuto in una volta successiva alla prima deve essere accettato.

La verbalizzazione avviene, tipicamente in assenza dello studente, alla metà ed al termine di ogni mese e in corrispondenza di scadenze fissate dall'Ateneo, inserendo come data di sostenimento dell'esame la data effettiva in cui l'esame è stato sostenuto. Il docente procede alla registrazione dell'esame anche nel casi in cui lo studente abbia rifiutato il voto, si sia ritirato, sia stato respinto.

Per tutto quanto non esplicitamente mezionato nella pagina web del corso di AfSIP M, vale quanto stabilito dal regolamento didattico di Ateneo. Nel malaugurato caso in cui fosse consentito agli studenti di sostenere l'esame a distanza, il docente si riserva di rivedere la modalità d'esame sia per coloro che sostengono l'esame a distanza, sia per coloro che optano per essere esaminati in presenza, al fine di non creare disparità tra gli studenti.

Strumenti a supporto della didattica

- Svolgimento di lezioni frontali in aula

- Visione di materiale video

- Illustrazione di software specifici

- Svolgimento di semplici esercizi numerici

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Sarah Bonvicini