Perché le bombole di gas esplodono: principali ragioni e misure preventive

D'accordo, la notizia che una bombola del gas è esplosa da qualche parte, che purtroppo a volte sentiamo in TV o da amici, ci fa pensare alla nostra sicurezza. E non c’è spazio per l’autocompiacimento sul fatto che ciò non accadrà a noi in questa situazione.

Le conseguenze che comportano una tale esplosione e l'incendio da essa causato possono essere le più tragiche, e non solo per la proprietà, ma anche per la salute e la vita delle persone vicine. Ti aiuteremo a capire perché le bombole di gas possono esplodere e come, senza sacrificare la comodità del loro utilizzo, puoi proteggerti da grossi problemi.

Per fare ciò, abbiamo condotto uno studio sulle caratteristiche dei tipi esistenti di recipienti per gas domestici, analizzato i motivi per cui si sono verificate esplosioni in una serie di casi reali e studiato le opinioni competenti di utenti esperti al riguardo. L'articolo proposto può essere presentato come una raccolta di norme, presentate in forma comprensibile, che consentono, nella pratica, l'uso corretto e sicuro del gas in bombole.

Informazioni di base sulle bombole di gas

L'indispensabilità delle bombole di gas nella vita di tutti i giorni può essere confermata con sicurezza da una parte significativa della popolazione russa.

Per molte persone, l'uso di bombole di gas liquefatto non è solo un'opportunità per avere servizi aggiuntivi nel paese, ma l'unica opzione disponibile per gassificare il proprio edificio residenziale

A livello statale, Rostechnadzor ha identificato problemi generali con l'uso delle navi a gas di cui è necessario essere consapevoli, poiché sono legati al loro utilizzo sicuro:

• flotta obsoleta: circa il 90% di tutte le bombole non è protetta dal riempimento eccessivo durante il rifornimento;
• mancanza di una chiara regolamentazione governativa in materia di circolazione delle bombole sul mercato, che comprende la presenza di ricariche illegali;
• la necessità di migliorare e portare i parametri tecnici agli standard internazionali.

Il mancato rispetto di questi requisiti e raccomandazioni della Commissione Europea impone difficoltà nel garantire la sicurezza dei prodotti in bombole di gas utilizzati in Russia e importati.

Oltre a conoscere i problemi generali, per poter immaginare più facilmente le ragioni che portano ad un'esplosione e le condizioni che possono contribuirvi, sarà utile sapere quali bombole esistono, comprendere il dispositivo e comprendere alcune sfumature di la fisica dell'esplosione e della combustione della miscela in essi utilizzata.

Tipi di recipienti per gas

A seconda dell'applicazione, del riempitivo utilizzato e dei metodi di connessione, navi a gas può differire sia strutturalmente che nel materiale con cui è realizzato il corpo.

Per le esigenze domestiche, di norma vengono utilizzati recipienti per gas in metallo (acciaio) o boccette in materiali compositi. Ognuno di loro ha i suoi pro e contro

I più popolari sono i cilindri metallici, sia nuovi che vecchi. La ragione principale dell'aumento della domanda di carri armati di questo tipo è il loro prezzo relativamente basso e il gran numero di offerte sul mercato, anche a causa dei carri armati fabbricati in epoca sovietica.

Ma sono i cilindri in acciaio ad essere soggetti al maggior rischio di esplosione e, seguendo i principi di sicurezza, richiedono il rispetto di una serie di condizioni durante lo stoccaggio e il funzionamento. Pertanto, ci soffermeremo su di loro in modo più dettagliato.

Come è costruito il pallone?

Il design del recipiente del gas ricorda un normale accendino, il cui contenitore è anche riempito con una sostanza in due stati di aggregazione. Una parte del serbatoio è occupata dal gas in fase liquida, lo spazio libero rimanente è riempito con la stessa sostanza, ma in forma gassosa (funzionante). Attraverso il dispositivo di intercettazione, il gas entra nell'apparecchiatura adeguata per l'accensione e l'utilizzo per lo scopo previsto.

La confezione standard di una bombola di gas comprende:

1. Il recipiente del gas stesso, o guscio, è di forma cilindrica e con uno spessore minimo della parete di 2 mm.
2. Valvola a palloncino con elemento di bloccaggio e volantino.
3. Un supporto ad anello (pattino) che garantisce una posizione verticale stabile del contenitore del gas.
4. Un involucro che protegge la valvola da danni e contaminazione durante il trasporto, lo stoccaggio e il funzionamento.

Il cappuccio è fissato a una parte filettata speciale: l'anello del collo del cilindro.

Un dispositivo utile dal punto di vista tecnico e di sicurezza che può essere equipaggiato con le bombole di gas è un riduttore di propano completo di manometro.

Il suo utilizzo consente di ridurre, stabilizzare e mantenere la pressione della miscela nei valori​​impostati per uno specifico consumatore di gas.Questo adattatore può essere facilmente installato su qualsiasi tipo di bombola.

Miscela di gas per bombole domestiche

Il riempitivo delle bombole è un gas idrocarburico, una miscela di propano e butano, che viene pompato nel recipiente sotto pressione fino a 15 MPa.

Il rapporto di questi idrocarburi determina la stagionalità d'uso della miscela o di una regione specifica. Il fatto è che, con proprietà di base relativamente identiche, propano e butano presentano una differenza significativa nelle temperature di evaporazione: butano - 0,5 °C, propano - 43 °C (con segno meno).

A causa dell'impraticabilità di produrre singole marche di gas in bombole per ciascuna regione, GOST prevede una miscela unificata di propano-butano con una certa percentuale di questi gas

La conoscenza del principio di miscelazione degli idrocarburi utilizzati nei serbatoi del gas è fondamentale non solo per poter ridurre il costo del carburante (il butano è più economico del propano), ma anche per ridurre, a causa della meno intensa evaporazione del butano, il rischio di elevate formazione di pressione con un aumento significativo della temperatura ambiente. Un forte aumento della pressione nel serbatoio può causare la sua depressurizzazione e, di conseguenza, un'esplosione o un incendio.

Presupposti per un'esplosione

Nonostante i crescenti requisiti per la manipolazione sicura delle bombole e la loro qualità, ogni anno in Russia più di 200 persone diventano vittime mortali di esplosioni di gas nelle bombole e molte altre rimangono ferite.

Dopo aver riassunto le informazioni dei produttori di contenitori di gas, presentiamo gli intervalli di pressione ai quali è possibile la distruzione dei contenitori:

Man mano che la resistenza delle pareti del pallone diminuisce, il valore critico della pressione che porta alla sua depressurizzazione diminuisce a 5,3 MPa.

Esplosione o combustione di gas

Devi capire che un'esplosione e l'accensione di un cilindro non sono esattamente la stessa cosa. Ad esempio, è impossibile rispondere con un chiaro “sì” alla domanda se una bombola di gas domestica che ha ricevuto una scheggia o un foro di proiettile possa esplodere.

Il gas che fuoriesce da un recipiente a pressione danneggiato brucerà semplicemente. Un'esplosione richiede uno spazio chiuso. Di solito si tratta della bombola stessa, in determinate condizioni, o di una stanza fortemente gassata

Una miscela di propano-butano e ossigeno contenuta nell'aria all'esterno della bombola o aspirata all'interno esplode dopo che la pressione all'interno del pallone è pari alla pressione atmosferica.

Cosa provoca l'esplosione o l'incendio delle bombole di gas?

Bombola in una zona d'incendio

Il rischio di esplosione di un contenitore intrappolato in una zona di combustione con una miscela di gas sotto pressione è molto elevato. Secondo GOST, la temperatura massima sicura per una bombola di idrocarburi è 45 °C. È chiaro che nella fonte dell'incendio supera significativamente il limite consentito.

La fisica del processo è la seguente. A temperature di riscaldamento elevate, la miscela nella nave bolle e, di conseguenza, la pressione al suo interno aumenta. Inoltre, il riscaldamento irregolare della superficie del guscio ne indebolisce la resistenza iniziale e porta alla distruzione delle pareti.

Di solito, a causa dell'elevata deformazione plastica residua di un recipiente con gas e del suo riscaldamento, si verifica un rigonfiamento locale della parete (rigonfiamento) su un lato. La rottura si verifica più spesso lungo il cordone di saldatura

Evaporando e accendendosi rapidamente, l'idrocarburo espulso dal cilindro allo stato liquido e vapore ha un ulteriore effetto termico nella zona del fuoco su tutto ciò che lo circonda.

Avendo capito perché le bombole di gas esplodono durante un incendio nelle case, dovresti anche sapere come possono comportarsi se riscaldate.

Ci possono essere due opzioni per rompere il pallone:

1. Secondo la meccanica “idraulica”.
2. Forte torsione e formazione di una grossa fessura sul fondo e sul guscio.

Nel primo caso, la fase liquida con un aumento della temperatura fino a 60 ° C riempirà il volume della nave normalmente dell'85% ad una pressione di 1,5 - 2,5 MPa. La distruzione del guscio avverrà con un ulteriore aumento della temperatura nella stanza fino a 70 – 75 °C.

La seconda opzione si verifica quando non è presente fase liquida nel recipiente, se, ad esempio, si è verificata l'evaporazione della miscela liquefatta a causa della depressurizzazione del dispositivo di intercettazione a temperature elevate in condizioni di incendio.

In qualsiasi scenario, i frammenti di un cilindro rotto possono volare via ad alta velocità in diverse direzioni, creando il pericolo di lesioni alle persone e danni alle cose.

Riempimento eccessivo della bombola del gas

Spesso quando si riempiono i contenitori con gas liquefatto, questi vengono riempiti eccessivamente. Ciò accade per negligenza o deliberatamente, volendo risparmiare sul tasso di utilizzo del serbatoio.

Dovrebbe essere chiaro che il superamento della pressione consentita del gas liquefatto nel pallone durante il riempimento può causare una violazione della sua forza

Dovrebbe esserci parte del volume libero rimasto nel contenitore: un cuscino per la fase vapore degli idrocarburi. Il volume sicuro di tale cuscino è almeno il 15% del volume totale del serbatoio.In sua assenza, la pressione nel pallone aumenta di 0,7 MPa con un aumento della temperatura della miscela di ogni grado, il che è inaccettabile secondo gli standard di sicurezza e può portare a una sollecitazione eccessiva del guscio e alla sua rottura.

La quantità di gas pompato nella nave è rigorosamente regolata in termini di pressione e massa e non deve superare 0,425 kg per 1 litro di volume del contenitore.

Anche alla temperatura prescritta da GOST di +45 °C, un pallone troppo pieno rappresenta un grande pericolo di possibilità di rottura longitudinale lungo la saldatura.

Consigliamo anche di leggere l'altro nostro articolo, in cui abbiamo parlato in dettaglio delle regole ricariche di bombole di gas.

Riscaldamento o raffreddamento delle pareti della nave

La miscela propano-butano, avendo un elevato coefficiente di dilatazione, aumenta notevolmente di volume anche con un leggero aumento della sua temperatura.

È possibile aumentare la pressione nel cilindro fino a un valore critico quando la nave viene riscaldata a lungo al sole, sotto i raggi diretti

Il pericolo di aumentare la pressione della miscela sulle pareti del pallone esiste anche in un cilindro installato vicino ad una fonte di calore.

Oltre al riscaldamento, numerosi pericoli sono anche irti degli effetti negativi delle temperature negative. Il primo è un aumento della fragilità del metallo. E in secondo luogo, devi ricordare per sempre che in nessun caso dovresti portare una nave che è stata esposta al freddo per lungo tempo in una stanza calda. Un forte aumento della temperatura della miscela di idrocarburi non è sicuro.

Urti e cadute di cilindri

Il danneggiamento e l'accensione di un contenitore con gas possono essere causati da improvvisi impatti meccanici sulle sue pareti, soprattutto quando il serbatoio si trova in condizioni di temperature basse o, al contrario, estremamente elevate.

Quando si utilizza un cilindro in condizioni anormalmente fredde, le proprietà meccaniche del metallo cambiano - la resistenza agli urti dell'acciaio diminuisce.

Per questo motivo, un forte colpo sulla bombola o una sua violenta caduta può danneggiare la guarnizione del recipiente e contribuire alla fuoriuscita di gas che, mescolato con ossigeno e a contatto con una scintilla, porterà alla detonazione del gas. miscela d'aria

Nel secondo caso, l'aumento della temperatura e il riscaldamento del gas contenuto nel pallone, come si è detto, aumentano bruscamente la sua pressione, che, con ulteriori effetti d'urto sulla nave, può romperla.

Impurità estranee nel gas

Il pericolo di esplosione è in agguato quando acqua e idrogeno solforato entrano in un recipiente con gas liquido. Il loro alto contenuto nel serbatoio contribuisce alla comparsa di delaminazioni e rigonfiamenti sulla superficie metallica interna del guscio.

Tali difetti vascolari si verificano quando è presente lo 0,3% o più di idrogeno solforato nel propano e possono essere osservati dopo soli due anni di utilizzo della bombola.

Difetto di saldatura

Meno comuni, ma riscontrati, sono i problemi associati alla depressurizzazione dei serbatoi di gas nella zona interessata dal calore.

Se una saldatura è difettosa si può verificare un indebolimento della sua sezione lavorante, una concentrazione di tensioni e, di conseguenza, l'apertura della giuntura longitudinale o circonferenziale

L'integrità complessiva del guscio può essere preservata in caso di rottura di una saldatura difettosa.

Scenari per le conseguenze dell'esplosione di una bombola

I motivi sopra indicati per l'esplosione o l'incendio delle navi a gas possono, in vari modi, provocare i seguenti scenari pericolosi.

Rottura del cilindro ed emissione di fiamma

L'esplosione di una bombola e l'accensione del propano-butano sono pericolose a causa dei seguenti fattori:

• una colonna di forte fiamma, che aumenta rapidamente l'area del fuoco;
• alta temperatura del fuoco alla fonte dell'esplosione;
• tossicità dei prodotti della combustione.

Danni possono verificarsi anche per soffocamento, a causa di una significativa diminuzione dell'ossigeno con una forte concentrazione di gas nocivi.

Studi condotti hanno dimostrato che la sigillatura di un recipiente di gas da 50 litri con gas liquefatto durante un incendio si rompe in meno di 5 minuti. Di conseguenza, si è verificato un lampo di fuoco con il rilascio di una "palla di fuoco" che ha raggiunto un diametro di 10 m

Tipicamente, una nave si rompe lungo il fianco.

Effetti dannosi secondari dell'esplosione

Conseguenze secondarie, ma non meno gravi, dannose dell'esplosione di una bombola sono:

• separazione delle valvole;
• impatto di un'onda di compressione o di un'onda d'urto;
• danni da frammenti di elementi del guscio.

I frammenti del cilindro e dei suoi elementi staccati possono volare molto lontano, causando danni in un raggio fino a 250 me sollevarsi fino a un'altezza di trenta metri.

Pericolo di fuga di gas

Il pericolo di fuoriuscita di propano da un contenitore danneggiato è che nella stanza si crea una concentrazione esplosiva di una miscela di idrocarburi e ossigeno molto rapidamente e in grandi volumi, molto più velocemente che in caso di perdite di sostanze liquide infiammabili.

Una forte perdita della miscela da una beuta o una valvola di intercettazione difettosa può essere rilevata dall'olfatto o dall'udito: il suono è simile a quello che sentiamo quando un palloncino viene sgonfiato rapidamente.

Se si sospetta una fuga di gas o per controllarne l'assenza, sarà sufficiente applicare una soluzione di sapone sulla bombola con una spugna e determinare il luogo della depressurizzazione dalle bolle che si formano

Se c'è una perdita di gas, è necessario coprire l'area della perdita con uno straccio bagnato, portare con cautela la nave all'esterno e chiamare gli addetti al gas.

Dal 2016 le norme tecniche prevedono l'installazione obbligatoria di allarmi gas nelle nuove abitazioni. Per le abitazioni già costruite, questo standard è di natura consultiva, ma i vantaggi di questo dispositivo, soprattutto nelle case che utilizzano gas in bombole, sono indubbi.

Il fatto è che la densità della miscela di idrocarburi è maggiore della densità dell'aria. Se la chiusura ermetica del pallone, del dispositivo di chiusura o del tubo di collegamento è rotta, sul fondo inizia ad accumularsi gas e il suo odore potrebbe non essere immediatamente rilevabile. Questo è il motivo per cui una miscela di propano rilasciata nell'aria da una bombola di gas danneggiata spesso esplode nelle case a causa di una scintilla senza essere notata.

Nozioni di base sulla manipolazione sicura delle bombole

Prima di installare il cilindro e collegandolo ad apparecchi a gas la prima cosa da fare è assicurarsi che non ci siano danni, ruggine sul corpo e che la valvola sia in buone condizioni.

Verranno utilizzate solo bombole certificate e fornite da enti specializzati, munite di passaporto cartaceo per tutti i cicli di funzionamento e di opportuna marcatura applicata mediante punzonatura ad impatto.

I principali requisiti tecnici che devono essere rispettati quando si azionano i cilindri includono:

1. Tutte le bombole, ad eccezione di una (cinque litri per il collegamento a una stufa a gas), devono essere installate in edifici annessi all'esterno degli edifici e ad una distanza non inferiore a 5 m dall'ingresso degli stessi.
2. Evitare di conservare le bombole nei soggiorni, negli scantinati e nelle soffitte.
3. Non posizionare le bombole a meno di 1 m dai dispositivi di riscaldamento e a 5 m dal fuoco aperto.

Le misure di sicurezza ovvie, ma spesso dimenticate, quando si utilizzano recipienti con gas includono e devono essere rigorosamente seguite:

1. Non avvicinare alla bombola un fiammifero acceso o un accendino per verificare eventuali perdite di gas.
2. Escludere tassativamente l'uso di fiamme libere per riscaldare il riduttore o la valvola. Per questi scopi è possibile utilizzare solo acqua calda.
3. Se viene rilevato gas nella stanza, non accendere né spegnere alcun apparecchio elettrico, comprese le luci. La temperatura di una scintilla in una presa o in un interruttore può raggiungere i mille gradi.
4. Non tentare di riparare da soli le valvole di intercettazione e altri elementi strutturali della bombola.

Inoltre è necessario rispettare scrupolosamente i tempi di utilizzo delle bombole prescritti dal produttore. Le navi prodotte prima di dicembre 2014 possono essere utilizzate per 40 anni.

In assenza di informazioni sul periodo di utilizzo consentito delle bombole di gas prodotte dopo tale data e senza documentazione di accompagnamento, Rostechnadzor consiglia di considerare 20 anni come durata di conservazione della bombola.

È severamente vietato trasportare bombole di gas utilizzando la valvola come dispositivo di trattenimento. Ciò potrebbe causare la depressurizzazione o la rottura del dispositivo di bloccaggio.

Un'alternativa sicura alle bombole di gas in acciaio sono le navi più moderne in materiale composito polimerico: gli Eurocylinders. Le loro boccette sono protette da un involucro di plastica e non accumulano elettricità statica. La sicurezza contro le esplosioni delle bombole in materiale composito è garantita dotandole di dispositivi di sicurezza di nuova generazione: un fusibile e una valvola di ritegno per il rilascio dell'alta pressione.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Le ragioni dell'esplosione delle bombole di gas utilizzando esempi di fatti reali e cosa si può e cosa non si può fare quando si utilizzano:

Come utilizzare correttamente le bombole di gas a casa e quali requisiti devono soddisfare:

Con tutti i fattori di rischio esistenti che accompagnano il funzionamento delle apparecchiature a gas, non c'è motivo di soccombere alla paura e di rifiutare la comodità di utilizzarle nella vita di tutti i giorni.

La conoscenza teorica delle cause e delle condizioni che accompagnano l'esplosione delle bombole di gas domestiche ha lo scopo di aiutare a superare tale paura. E il rispetto di una determinata serie di standard per il loro utilizzo sicuro fungerà da assicurazione affidabile contro le gravi conseguenze di un'esplosione di gas e di un incendio.

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