73499 - AFFIDABILITA' E SICUREZZA NELL'INDUSTRIA DI PROCESSO M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Salute e benessere Industria, innovazione e infrastrutture Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire agli allievi sia le nozioni fondamentali sia gli strumenti per identificare e quantificare i rischi dovuti ad incidenti rilevanti.

Programma/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 a pieno 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 fluodinamica (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. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso (livello B2 o superiore). Il materiale didattico è in parte in italiano ed in parte in inglese. Per coloro i quali, non comprendendo l'italiano, non avessero possibilità di seguire il corso, sono disponibili indicazioni per studiare la materia interamente su materiale didattico in inglese.

 

PROGRAMMA PREVENTIVO PER l'a.a. 2019-2020

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. 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 dei sistemi: introduzione; trattazione dei sistemi complessi con l'albero dei guasti.

Il calcolo 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 [reperibili in forma cartacea presso la Copisteria di Scuola in via Terracini 28 oppure disponibili dall'inizio del corso fino alla fine del mese di luglio 2020 sulla piattaforma e-learning per i corsi di studio, accesso riservato ai soli studenti iscritti alla lista di distribuzione attivata dal docente per l'a.a. 2019/2020]

Materiale disponibile solo sulla piattaforma e-learning:

- materiale didattico di approfondimento

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

- software specifico

Modalità di verifica 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 asscociati a perdite di contenimento di fluidi tossici ed infiammabili

-conoscenza dei modelli matematici della consequence analysis per il calcolo delle conseguenze e dei modelli matematici della teoria dell'affidabilità per la stima della frequenza di accadimento degli scenari incidentali.

L'esame consta di una prova orale, tipicamente della durata di 45 - 60 minuti. Durante la prova orale può essere richiesta l'impostazione di semplici esercizi numerici relativamente agli argomenti oggetto del corso. "Semplici" significa che non è richiesto l'utilizzo del calcolatore, il reperimento di dati chimico-fisici e di pericolosità, la conversione delle unità di misura delle grandezze in gioco. Si possono prendere a riferimento gli esercizi illustrati a lezione e presenti all'interno delle presentazioni.

L'allievo che sostiene l'esame per la prima volta può esporre un argomento a libera scelta. L'argomento può essere selezionato tra quelli svolti dal docente oppure può riguardare un tema (pur sempre relativo ad argomenti di rischio e sicurezza) non trattato in aula. In quest'ultimo caso l'allievo può predisporre una sintetica presentazione in formato elettronico con la quale supportare l'esposizione orale dell'argomento scelto, limitando il discorso ad una decina di minuti. Per facilitare l'individuazione di un argomento non svolto dal docente, è fornito un elenco non esaustivo di temi nel materiale didattico on-line; la scelta dell'argomento può tuttavia esulare dall'elenco stesso. Uno stesso argomento può essere scelto da più allievi e sviluppato singolarmente da ciascuno; oppure può essere sviluppato da due o tre allievi che si presentino contemporaneamente all'esame. In alternativa al tema di carattere teorico è possibile illustrare una simulazione numerica.

Il superamento dell’esame sarà possibile per gli studenti che dimostreranno 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 siginificato e le unità di misura delle più importanti grandezze che intervengono in ogni fase, anche dimostrandosi in grado di impostare semplici esercizi numerici. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno 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; sarà poi apprezzata la presentazione di un argomento a piacere non illustrato in aula. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto alla non conoscenza 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.

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 telefonicamente o via mail 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 cercherà 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 6 date di appello annue fissate dal docente e che si collocheranno nei mesi di febbraio, di marzo, di maggio, di giugno, di luglio, di ottobre; la data prescelta deve essere comunicata al docente via email con almeno una settimana di anticipo. Il docente darà tempestivamente informazione di sue eventuali assenze, così come delle date di appello per gli studenti che devono ripetere l'esame, nella sezione degli avvisi:

Sarah Bonvicini - Avvisi

A meno di diversa comunicazione nel momento di stabilire l'appuntamento, l'esame si svolge 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 sia respinto potrà sostenere nuovamente l'esame dopo almeno 21 giorni di calendario (=3 settimane) in una delle 6 date fissate dal docente. Un voto positivo potrà essere rifiutato una sola volta; un voto positivo ottenuto in una volta successiva alla prima sarà comunque registrato.

La verbalizzazione avviene, tipicamente in assenza dello studente, 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 tipicamente procede alla registrazione anche dell'esame in cui lo studente si è ritirato o è stato respinto.

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