Analisi e gestione del rischio dovuto agli eventi Natech - Assogastecnici ...
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XV Riunione Nazionale di Sicurezza Evoluzione dei sistemi di gestione della Sicurezza Regina Palace Hotel, Stresa (VB) 13-14 Novembre 2019 Analisi e gestione del rischio dovuto agli eventi Natech Prof. Ernesto Salzano, Prof. Valerio Cozzani Laboratorio di Sicurezza Industriale e Sostenibilità Ambientale, LISES
Introduzione: Natech System/Technological failure Hazard Scenario incidentale Safety barriers Emergency response Sistemi di mitigazione Conseguenze Conseguenze per lavoratori e popolazione (dispersione tossica, incendio, esplosione) Conseguenze per l'ambiente (disastro naturale, inquinamento)
Introduzione: Natech TECHINICAL/ HUMAN/ GOVERNANCE/ COMMUNITY TECHNOLOGICAL MANAGEMENT COMMUNICATION LEVEL/ POLICIES Swiss cheese model
Introduzione: Natech Evento naturale Hazard Early Warning Emergency Shut-off Utilities: energia elettrica, cooling water Scenario incidentale Safety barriers: firefighting water, .. Multiple event and domino effects Emergency response Conseguenze Sistemi di mitigazione Conseguenze per lavoratori e popolazione (dispersione tossica, incendio, esplosione) Conseguenze per l'ambiente (disastro naturale, inquinamento)
Casi esemplari di Natech Tohoku earthquake and tsunami 2011
Casi esemplari di Natech Non-Nuclear scenario – Giappone (2011), Ichihara – Chiba Refinery, Overloading del sistema di emergenza Conseguenze ambientali post-evento Sovraccarico per la popolazione, già in stress per l’eventp naturale, e per la scelta dei punti sicuri (shelters) Effetti domino o cascading effects
Casi esemplari di Natech Dipendenti sul tetto dopo il warning tsunami Terremoto/Tsnuami, Japan (2011) - Sendai Nippon Refinery
Casi esemplari di Natech Flooding: Katrina and Rita Hurricanes (2005) Disastro ambientali, Perdite economiche, ma: Long Early Warning
Casi esemplari di Natech Raffineria di Tupra (Turchia) – Terremoto di Koaceli (1999) Overloading del sistema di emergenza Conseguenze ambientali post-evento Componenti strategiche (Perdita di combustibili)
Casi esemplari di Natech Deepwater Horizon (DWH) - Mobile Offshore Drilling Unit - Golfo del Messico.
Casi esemplari di Natech After burning for 36 hours, the rig sank on April 22, 2010
Casi esemplari di Natech The pipe that channeled oil 1,400 metres up from the sea floor spewed out in 5 million barrels of oil (twice as big as the largest oil spill event ever) in 3 months A continuous plume of oil, more than 35 kilometers in length
Casi esemplari di Natech Tsunami e terremoto di Messina del 1908 (123,000 morti) Natech: Il gasometro risulta distrutto, un incendio violentissimo alimentato da venti furiosi [CdS 29/12/1908]
Casi esemplari di Natech
Casi esemplari di Natech Tsunami in Sicilia (Stromboli) 30th Dic 2002 Alle 13:55, 2 petroliere nel porto di Milazzo hanno avuto uno spostamento laterale (slipped) for 10 m, rompendo gli ormeggi (4 corde), disconnettendo il loading arm con conseguente rilascio di diesel in mare
Metodi di analisi del rischio Natech Stati di danno Damage State (DS): Performance levels basati sul tipo di danno DS1 - Assenza di danni strutturali DS2 - Danni lievi DS3 - Danni moderati DS4 - Danni estesi DS5 - Collasso della struttura Obiettivi: Return-to-Service Valutazione delle perdite economiche post-event Ricostruzione Riparazione Upgrading
Metodi di analisi del rischio Natech Stati di danno Dealing with complexity! Structural response (Structural/ Seismic Engineering) Site Effects (Geotechnical Engineering) Geological Characterisation Propagation (Geophisycs)
Metodi di analisi del rischio Natech Failure modes sismici Overturning Sliding EFB Liquefaction Uplift Sloshing
Metodi di analisi del rischio Natech Loss of containment Il punto cruciale è la fuoriuscita di materiali pericolosi (Loss of containment) dai sistemi di contenimento Cascading effects Component Level Incidente industriale Rilascio (Loss of containment) Danni strutturali all’apparecchiatura Evento naturale System Level Terremoto Inondazione … Vulnerabilità strutturale
Metodi di analisi del rischio Natech The Bow-Tie approach EVENT TREE LOSS OF CONTAINMENT FAULT TREE
Metodi di analisi del rischio Natech WATER TANK: NO RISK! Classificazione dei materiali pericolosi CLP - Guidance to Regulation EC No 1272/2008 on Classification, Labelling and Packaging (CLP) of substances and mixtures, Version 4.1, June 2015, ECHA-15-G-05-EN and the corresponding amount as given in the Seveso Directive (2002).
Metodi di analisi del rischio Natech ATMOSPHERIC TANK: RILASCI DI PICCOLA ENTITA’: NESSUN RISCHIO PRESSURISED LPG TANK RILASCI DI PICCOLA ENTITA’: ALTO RISCHIO
Metodi di analisi del rischio Natech Matrici di rischio 1: low OVERHEATED CRYOGENIC LIQUEFIED GAS GAS LIQUID 4: high LIQUID LIQUID STORAGE VESSELS 4 3 3 2 1 LARGE DIAMETER PIPES 4 3 2 2 1 COLUMNS 3 2 2 2 1 REACTORS, EXHCANGERS 3 2 1 1 1
Metodi di analisi del rischio Natech Stati di rischio Damage State (DS): Performance levels basati sul tipo di danno DS1 - Assenza di danni strutturali DS2 - Danni lievi DS3 - Danni moderati DS4 - Danni estesi DS5 - Collasso della struttura Ricostruzione, upgrading Risk State (RS) Performance levels basate sui rilascio di sostanza (conseguenze) RS1 (Rischi minori): Rilascio da fori pari a 10 mm (diametro equivalente) RS2 (Rischi moderati): Rilascio completo del contenuto in 10 min RS3 (Rischi elevati): Rilascio instantaneo dell’intero contenuto Ricostruzione, upgrading, definizione delle priorità strutturali
Metodi di analisi del rischio Natech Rischi e vulnerabilità Probabilità annuale di superamento del Loss of Content (RS) E’ combinazione della: funzione di vulnerabilità (o fragiltà) P(RS) funzione di Hazard H dell’evento naturale (generalmente in 50 y) In relazione all’intensità (IM) dell’evento: ≥ = ≥ ∩ , Per lo specifico equipment, per lo specifico RS
Metodi di analisi del rischio Natech Rischi e vulnerabilità Probabilistic Seismic Hazard Analysis Dealing with complexity! h(PGA)
Metodi di analisi del rischio Natech Pipeline Livelli di Performance strutturali e Livelli consequence-based Stato Hazard Patterns (Danno strutturale) DS1 Leggero Danni strutturali lievi o trascurabili; pipe buckling DS2 Moderato Crack longitudinali e circonferenziali; Failure moderati delle connessioni per tubazioni segmentate DS3 Severo Crack di tensione per condotte continue; Failure e allentamento delle connessioni nelle tubazioni segmentate Stato Hazard Patterns (Loss of containment) Gas/Vapore/Gas liquefatti Liquidi RS1 Moderato Perdite limitate: Perdite multiple (Φ < 10 mm/m) Sostanze Tossiche (Φ < 1mm/m) Infiammabili (Φ < 10 mm/m) RS2 Elevato Perdite non trascurabili Rilasci severi (e.g. sull’intera superficie della tubazione) o perdite multiple (Φ >> 10 mm/m)
Metodi di analisi del rischio Natech Hazard Consequence m Event Tree Hazard and Operability Studies Case histories Loss of Industrial system Content = ∙ Fault Tree Frequency f Risk recomposition Component Level System Level
Metodi di analisi del rischio Natech INDIVIDUAL OR LOCATIONAL RISK: Isorisk curves giving the annual risk of death or serious injury to which specific individuals are exposed
Metodi di analisi del rischio Natech SOCIETAL RISK (F/N Curves): The cumulative frequency (F) of incidents which can lead, on the whole impact area, to a number of fatalities higher than the given value N
Metodi di analisi del rischio Natech Population fatality, y-1 Worker fatality, y-1 Criteri di accettabilità Patè-Cornell, Structural Safety, 13, 145-157 (1994)
Metodi di analisi del rischio Natech 10-2/N (UK) 10-3/N2 (The Netherlands)
Caso studio del rischio Natech 33
Barriere Hazard Consequence Event Tree Hazard and Operability Studies Case histories Industrial system RISK Fault Tree Organisational Technical Frequency Risk recomposition Measures to reduce the risk The fishbone of industrial risk (AIChE – CCPS)
Barriere Traffic-light indicators per le barriere in caso di eventi naturali: Verde La barriera è considerata inalterata dall'evento naturale. Sarà disponibile in caso di richiesta. Giallo La barriera può essere affetta dall'evento naturale. Sono necessarie considerazioni di dettaglio. Rosso È molto probabile che la barriera non sia disponibile in caso di domanda, poiché fortemente affetta dall'evento naturale.
Application of FMECA to barrier integrity Barriere Firefighting water network (WDS and sprinklers) Subsystems Failure mode Local effect Global effect C Intermediate Rupture of connections, water Displacement System unavailable 6 water tank loss Connection to Damaged by Rupture of connections, water System potentially 3 water main water velocity loss unavailable Submerged Pump motor not working System unavailable 9 Pump Power outage No electricity to pump motor System unavailable 12 Water Damaged by Rupture of connections, water System potentially 4 pipework water velocity loss unavailable Local control Submerged Not working, no signal to pumps System unavailable 6 panel (LCP) Power outage Not working, no signal to pumps System unavailable 12 Pump motor not working, water System potentially Submerged 6 pressure loss unavailable Jockey Pump No electricity to pump motor, System potentially Power outage 8 water pressure loss unavailable Submerged Not available, no detection System unavailable 9 Fire detectors Power outage Not available, no detection System unavailable 12
Conclusioni L'analisi dettagliata del Natech richiede competenze multidisciplinari La vulnerabilità industriale è funzione della tipologia strutturale ma anche del tipo di sostanza contenuta nell’apparecchiatura I criteri di accettabilità NaTech sono poco chiari Per alcuni disastri naturali, l'allarme può essere essenziale (early warning): il piano di emergenza può essere operativo prima del verificarsi dell'evento
Conclusioni E. Krausmann (JRC Ispra) A.M. Cruz (University of Kyoto) E. Salzano (University of Bologna) NATECH RISK ASSESSMENT AND MANAGEMENT Reducing the Risk of Natural-Hazard Impact on Hazardous Installations Elsevier; 1st edition (2016) Paperback: 320 pages ISBN-10: 0128038071
XV Riunione Nazionale di Sicurezza Evoluzione dei sistemi di gestione della Sicurezza Regina Palace Hotel, Stresa (VB) 13-14 Novembre 2019 Analisi e gestione del rischio dovuto agli eventi Natech Grazie dell’attenzione CONTACTS Prof. Ernesto Salzano Università di Bologna Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali Via U. Terracini 28, 40131 Bologna Email: ernesto.salzano@unibo.it Tel: +39 0512090255; Cell: +39 3336295339 Website: https://www.unibo.it/sitoweb/ernesto.salzano
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