Perché esplodono le bombole del gas: cause principali e misure preventive

Convenga che le notizie di un'esplosione di una bombola di gas, che purtroppo a volte sentiamo in televisione o da conoscenti, fanno riflettere sulla propria sicurezza. E l'autocompiacimento che a noi non capiti non ha spazio in questa situazione.

Le conseguenze di tale esplosione e dell'incendio che ne deriva possono essere molto gravi, non solo per i beni materiali ma anche per la salute e la vita delle persone presenti. Noi La aiuteremo a capire perché le bombole di gas possono esplodere e come, senza rinunciare alla loro comodità, proteggersi da grossi guai.

A tal fine abbiamo condotto una ricerca sulle caratteristiche dei tipi esistenti di contenitori di gas domestici, analizzato le cause di esplosioni in alcuni casi reali e studiato i pareri competenti di utenti esperti. L'articolo che proponiamo può essere considerato una compilazione di regole presentate in modo comprensibile, che consentono di utilizzare correttamente e in sicurezza il gas in bombole nella pratica.

Nozioni di base sulle bombole di gas

L'insostituibilità delle bombole di gas nella vita quotidiana fino ad oggi può essere confermata con certezza da gran parte della popolazione russa.

Per molte persone, l'uso di bombole di gas liquefatto non è solo la possibilità di avere comfort aggiuntivi in campagna, ma l'unica opzione disponibile per la gasificazione della propria casa.

A livello statale, Rostechnadzor ha individuato i problemi generali nell'uso dei contenitori di gas, di cui è necessario essere a conoscenza poiché legati alla loro sicurezza:

• parco bombole obsoleto – circa il 90% di tutte le bombole non è protetto dal riempimento eccessivo durante il rifornimento;
• mancanza di una chiara regolamentazione statale nella gestione delle bombole sul mercato, a cui si può aggiungere la presenza di stazioni di rifornimento illegali;
• la necessità di migliorare e adeguare le norme dei parametri tecnici agli standard internazionali.

La non conformità a questi requisiti e alle raccomandazioni della Commissione europea comporta difficoltà nel garantire la sicurezza dei prodotti per bombole di gas utilizzati in Russia e di quelli importati.

Oltre a conoscere i problemi generali, per facilitare la comprensione delle cause che portano all'esplosione e delle condizioni che possono favorirla, sarà utile sapere quali bombole esistono, comprenderne la struttura e capire alcuni dettagli della fisica dell'esplosione e della combustione della miscela utilizzata al loro interno.

Tipi di contenitori per gas

A seconda del campo di applicazione, del riempitivo utilizzato e delle modalità di collegamento, i recipienti a gas possono differire sia strutturalmente che per il materiale di cui è realizzato il corpo.

Per uso domestico, di solito, vengono utilizzati recipienti per gas metallici (in acciaio) o bombole in materiali compositi. Ognuno di essi ha i propri vantaggi e svantaggi.

Le bombole metalliche sono le più popolari, sia nuove che quelle del vecchio parco. La ragione principale dell'elevata domanda per i contenitori di questo tipo è il loro prezzo relativamente basso e l'ampia offerta sul mercato, anche grazie a serbatoi realizzati ancora in epoca sovietica.

Tuttavia sono proprio le bombole in acciaio a essere maggiormente esposte al rischio di esplosione e, seguendo i principi di sicurezza, richiedono il rispetto di una serie di condizioni per la loro conservazione e utilizzo. Pertanto ci soffermeremo più in dettaglio su di esse.

Come è costruita una bombola?

Strutturalmente, un recipiente per gas ricorda un comune accendino, il cui serbatoio è anch'esso riempito con una sostanza in due stati di aggregazione. Una parte del serbatoio è occupata dal gas in fase liquida, mentre lo spazio libero rimanente è riempito con la stessa sostanza, ma in forma gassosa (di lavoro). Attraverso il dispositivo di intercettazione, il gas fluisce nell'apparecchiatura corrispondente per l'accensione e l'uso previsto.

La dotazione standard di una bombola di gas comprende:

1. Il recipiente per gas o mantello, di forma cilindrica con spessore minimo delle pareti di 2 mm.
2. La valvola della bombola con elemento di chiusura e volantino.
3. Supporto ad anello (piede) che garantisce una posizione verticale stabile del contenitore di gas.
4. Involucro che protegge la valvola da danni e sporcizia durante il trasporto, lo stoccaggio e l'uso.

Su un apposito elemento filettato — l'anello del collo della bombola — viene fissato il cappuccio.

Un dispositivo utile dal punto di vista tecnico e di sicurezza di cui possono essere dotate le bombole di gas è il regolatore di pressione del propano in combinazione con un manometro.

Il suo utilizzo consente di ridurre, stabilizzare e mantenere la pressione della miscela entro i valori specificati per un determinato consumatore di gas. Questo adattatore si installa facilmente su bombole di qualsiasi tipo.

Miscela di gas per bombole domestiche

Il riempitivo per bombole è gas idrocarburico — una miscela di propano e butano, che viene pompata nel contenitore a pressioni fino a 15 MPa.

Il rapporto di questi idrocarburi determina la stagionalità d'uso della miscela o la regione specifica. Il fatto è che, pur avendo proprietà di base relativamente simili, propano e butano hanno una differenza significativa nei valori delle temperature di evaporazione: butano — 0,5 °C, propano — -43 °C.

Data l'inopportunità di produrre per ogni regione marche separate di gas in bombola, il GOST prevede una miscela unificata di propano-butano con una determinata percentuale di questi gas.

Conoscere il principio di miscelazione degli idrocarburi utilizzati nei serbatoi di gas è importante non solo per la possibilità di ridurre il costo del carburante (il butano è più economico del propano), ma anche per ridurre, a causa della minore intensità di evaporazione del butano, il rischio di formazione di pressione eccessiva in caso di aumento significativo della temperatura dell'aria ambiente. Un improvviso aumento di pressione nel serbatoio può causarne la depressurizzazione e, di conseguenza, un'esplosione o un incendio.

Prerequisiti per l'esplosione

Nonostante le crescenti esigenze di sicurezza nella manipolazione delle bombole e la loro qualità, ogni anno in Russia più di 200 persone muoiono a causa di esplosioni di gas in bombola, e i feriti sono un ordine di grandezza maggiore.

Riassumendo le informazioni dei produttori di contenitori per gas, riportiamo gli intervalli di pressione ai quali è possibile la rottura dei serbatoi:

Quando la resistenza delle pareti del serbatoio diminuisce, il valore critico di pressione che porta alla sua depressurizzazione scende a 5,3 MPa.

Esplosione o combustione del gas

Bisogna capire che l'esplosione e l'accensione di una bombola non sono la stessa cosa. Ad esempio, alla domanda se una bombola di gas domestica che ha subito un foro da scheggia o da proiettile possa esplodere, non si può rispondere semplicemente 'sì'.

Il gas che esce da un recipiente danneggiato sotto pressione brucerà semplicemente. Per un'esplosione è necessario uno spazio chiuso. Di solito si tratta della bombola stessa, in determinate condizioni, o di un ambiente fortemente gassato.

Esplode la miscela di propano-butano con l'ossigeno nell'aria all'esterno della bombola o aspirata all'interno, dopo che la pressione interna del serbatoio si è equalizzata con quella atmosferica.

Da cosa allora esplodono o bruciano le bombole di gas?

Bombola in zona incendio

Il pericolo di esplosione di un contenitore che si trova in una zona di combustione, con la miscela di gas pressurizzata al suo interno, è molto alto. Secondo il GOST, la temperatura massima sicura per una bombola con idrocarburo è di 45 °C. È chiaro che nel focolaio dell'incendio essa supera notevolmente il limite consentito.

La fisica del processo è la seguente. Con un forte riscaldamento, la miscela nel recipiente bolle e, di conseguenza, la pressione al suo interno aumenta. Inoltre, un riscaldamento non uniforme della superficie del mantello indebolisce la sua resistenza iniziale e porta alla rottura delle pareti.

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

Evaporando e infiammandosi rapidamente, l'idrocarburo espulso dalla bombola in forma liquida e vaporosa esercita un ulteriore effetto termico nella zona del fuoco su tutto ciò che lo circonda.

Capito perché durante un incendio nelle case le bombole di gas esplodono, è necessario sapere anche come possono comportarsi quando vengono riscaldate.

Possono esserci due modalità di rottura del recipiente:

1. Secondo la meccanica 'idraulica'.
2. Forte torsione e formazione di una grande crepa sul fondo e sul mantello.

Nel primo caso, la fase liquida, con l'aumento della temperatura fino a 60 °C, riempirà il volume del recipiente fino alla norma dell'85% con una pressione di 1,5 – 2,5 MPa. La rottura del mantello avverrà con un ulteriore aumento della temperatura nella stanza fino a 70 – 75 °C.

Il secondo caso si verifica in assenza di fase liquida nel recipiente, se, ad esempio, l'evaporazione della miscela liquefatta è avvenuta a causa della perdita di tenuta del dispositivo di intercettazione, a temperature elevate in condizioni di incendio.

In qualsiasi scenario, i frammenti della bombola esplosa possono volare ad alta velocità in tutte le direzioni, rappresentando un pericolo per le persone e danni alla proprietà.

Riempimento eccessivo della bombola

Spesso, riempiendo i recipienti con gas liquefatto, li si riempie eccessivamente. Ciò avviene per negligenza o intenzionalmente, volendo risparmiare sul coefficiente di utilizzo del serbatoio.

Bisogna comprendere che il superamento della pressione del gas liquefatto nella bombola durante il riempimento oltre il limite consentito può causare una perdita della sua resistenza.

Nel recipiente deve rimanere una parte di volume libero — 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 nella bombola aumenta di 0,7 MPa per ogni grado di aumento della temperatura della miscela, il che è inammissibile secondo le norme di sicurezza e può portare a una tensione eccessiva dell'involucro e alla sua rottura.

La quantità di gas immessa nel recipiente è rigorosamente regolamentata in base alla pressione e alla massa, e non deve superare 0,425 kg per 1 litro di volume del contenitore.

Anche alla temperatura prevista dal GOST di +45 °C, una bombola sovraccarica rappresenta un grave pericolo di rottura longitudinale lungo la saldatura.

Le consigliamo inoltre di leggere il nostro altro articolo, in cui abbiamo descritto dettagliatamente le regole per il riempimento delle bombole di gas.

Riscaldamento o raffreddamento delle pareti del contenitore

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

Un aumento della pressione nella bombola fino a un valore critico è possibile quando il recipiente viene riscaldato per un lungo periodo al sole, sotto i raggi diretti.

Il pericolo di un aumento della pressione della miscela sulle pareti del contenitore esiste anche in una bombola installata vicino a una fonte di calore.

Oltre al riscaldamento, anche l'effetto negativo delle basse temperature comporta una serie di pericoli. Il primo è l'aumento della fragilità del metallo. E il secondo: è necessario ricordare per sempre che non si deve mai portare un recipiente che è stato a lungo al freddo in un ambiente caldo. Un improvviso aumento di temperatura della miscela di idrocarburi non è sicuro.

Urti e cadute delle bombole

Sollecitazioni meccaniche violente sulle pareti di un recipiente di gas possono provocare danni e accensione, specialmente quando il serbatoio si trova in condizioni di temperature basse o, al contrario, eccessivamente alte.

Quando si utilizza una bombola in condizioni di freddo anomalo, le proprietà meccaniche del metallo cambiano: la resistenza agli urti dell'acciaio diminuisce.

Per questo motivo, un forte urto sulla bombola o una caduta violenta possono danneggiare la tenuta del recipiente e favorire il rilascio di gas, che, mescolato con l'ossigeno e a contatto con una scintilla, porterà alla detonazione della miscela di gas e aria.

Nel secondo caso, l'aumento di temperatura e il riscaldamento del gas contenuto nel recipiente, come detto, ne aumentano bruscamente la pressione, che, con ulteriori sollecitazioni d'urto sul recipiente, potrebbe squarciarlo.

Impurità estranee nel gas

Il pericolo di esplosione è insito nell'ingresso di acqua e acido solfidrico in un recipiente di gas liquido. Il loro alto contenuto nel serbatoio favorisce la comparsa di sfaldamenti e rigonfiamenti sulla superficie metallica interna del mantello.

Tali difetti dei recipienti si verificano quando il propano contiene acido solfidrico dallo 0,3% in su e possono essere osservati già dopo due anni di utilizzo della bombola.

Difetto della saldatura

Più raramente, ma si incontrano problemi legati alla perdita di tenuta dei recipienti di gas nella zona adiacente alla saldatura.

In caso di difetto di saldatura, può verificarsi un indebolimento della sua sezione utile, una concentrazione di tensioni e, di conseguenza, l'apertura delle saldature longitudinali o circonferenziali.

L'integrità generale del mantello in caso di rottura di una saldatura difettosa può essere preservata.

Scenari delle conseguenze dell'esplosione di una bombola

Le cause sopra elencate di esplosione o incendio dei recipienti di gas possono, in varie combinazioni, provocare i seguenti scenari pericolosi.

Rottura della bombola e getto di fiamma

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

• colonna di fiamma intensa che aumenta rapidamente l'area dell'incendio;
• elevata temperatura del fuoco nel focolaio dell'esplosione;
• tossicità dei prodotti della combustione.

Il danno può verificarsi anche per soffocamento, a causa di una significativa diminuzione dell'ossigeno in caso di elevata concentrazione di gas nocivi.

Le ricerche condotte hanno dimostrato che la tenuta di un recipiente di gas da 50 litri con gas liquefatto, che si trova in un focolaio d'incendio, viene compromessa in meno di 5 minuti. Di conseguenza, si verifica un incendio-lampo con rilascio di una «sfera di fuoco» che raggiunge un diametro di 10 m.

Di solito la rottura del recipiente avviene nella sua parte laterale.

Effetti dannosi secondari dell'esplosione

Gli effetti dannosi secondari, ma non meno gravi, in caso di esplosione della bombola sono:

• distacco della valvola;
• impatto dell'onda di compressione o dell'onda d'urto;
• danni da frammenti degli elementi del mantello.

I frammenti della bombola e i suoi elementi distaccati possono disperdersi molto lontano, causando danni in un raggio fino a 250 m, e raggiungere un'altezza di trenta metri.

Pericolo di perdita di gas

Il pericolo di una fuga di propano da un contenitore danneggiato risiede nel fatto che nell'ambiente si crea molto rapidamente, e in grandi volumi, una concentrazione esplosiva della miscela di idrocarburi e ossigeno — molto più velocemente rispetto alle fughe di sostanze combustibili liquide.

Una forte fuga di miscela dalla bombola o da una valvola di intercettazione difettosa si può rilevare dall'odore o uditivamente — il suono è simile a quello che si sente quando si sgonfia rapidamente un palloncino.

In caso di sospetto di fuga di gas o per controllare che non vi sia, è sufficiente applicare con una spugna una soluzione saponata sulla bombola e, in base alla formazione di bolle, individuare il punto di perdita.

Se è presente una fuga di gas, è necessario coprire il punto di perdita con un panno umido, portare con cautela il recipiente all'esterno e chiamare i tecnici del gas.

A partire dal 2016, le norme tecniche prevedono l'installazione obbligatoria di rilevatori di gas nelle nuove case. Per le abitazioni costruite in precedenza, questa norma ha carattere raccomandativo, ma l'utilità di questo dispositivo, specialmente nelle case dove si utilizza gas in bombole, è indubbia.

Il fatto è che la densità della miscela di idrocarburi è maggiore della densità dell'aria. In caso di perdita di tenuta della bombola, dell'attrezzatura di intercettazione o del tubo di collegamento, il gas inizia ad accumularsi in basso e il suo odore potrebbe non essere rilevato immediatamente. Ecco perché la miscela di propano, una volta nell'aria da una bombola di gas danneggiata, spesso esplode nelle case a causa di qualsiasi scintilla, senza essere notata.

Fondamenti di manipolazione sicura delle bombole

Prima di installare la bombola e collegarla agli apparecchi a gas, la prima cosa da fare è assicurarsi che non ci siano danni, ruggine sul corpo e che la valvola sia funzionante.

Possono essere utilizzati solo i cilindri certificati, forniti da organizzazioni specializzate, che dispongono di un passaporto cartaceo per tutti i cicli di funzionamento e della relativa marcatura, applicata tramite punzonatura a impatto.

I requisiti tecnici principali da osservare durante l'utilizzo delle bombole sono:

1. Tutte le bombole, eccetto una (quella da cinque litri per il collegamento al fornello a gas), devono essere installate in annessi all'esterno degli edifici e a una distanza non inferiore a 5 m dall'ingresso.
2. Evitare la conservazione delle bombole in ambienti abitati, cantine e sottotetti.
3. Non collocare le bombole a meno di 1 m da apparecchi di riscaldamento e a meno di 5 m da fiamme libere.

Tra le misure di sicurezza ovvie ma spesso dimenticate nell'uso dei contenitori di gas, vanno incluse e osservate rigorosamente le seguenti:

1. Non avvicinare alla bombola un fiammifero acceso o un accendino per verificare eventuali perdite di gas.
2. È categoricamente vietato usare fiamme libere per sgelare il riduttore o la valvola. Per questi scopi è consentito solo l'uso di acqua calda.
3. In caso di rilevamento di gas nell'ambiente, non accendere né spegnere apparecchi elettrici, inclusa la luce. La temperatura di una scintilla in una presa o interruttore può raggiungere i mille gradi.
4. Non tentare di riparare da soli la valvola di intercettazione e altri elementi strutturali della bombola.

Inoltre, è necessario attenersi rigorosamente ai periodi di utilizzo delle bombole prescritti dal produttore. I contenitori fabbricati prima di dicembre 2014 possono essere utilizzati per 40 anni.

In assenza di informazioni sul periodo di utilizzo consentito per le bombole di gas prodotte dopo tale data e prive di documentazione di accompagnamento, Rostekhnadzor consiglia di considerare come durata di vita della bombola 20 anni.

È assolutamente vietato trasportare le bombole di gas utilizzando la valvola come punto di presa. Ciò può causare la depressurizzazione o la rottura del dispositivo di intercettazione.

Un'alternativa sicura alle bombole di gas in acciaio sono i contenitori polimerico-compositi più moderni: gli eurobombole. I loro bulbi sono protetti da un involucro di plastica e non accumulano elettricità statica. La sicurezza anti-esplosione delle bombole composite è garantita dall'equipaggiamento con dispositivi di sicurezza di nuova generazione: un inserto fusibile e una valvola di non ritorno per lo scarico della sovrapressione.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Cause delle esplosioni delle bombole di gas sulla base di fatti reali, e cosa si può e cosa è assolutamente vietato fare durante il loro utilizzo:

Come utilizzare correttamente le bombole di gas in ambito domestico e a quali requisiti devono soddisfare:

Nonostante tutti i fattori di rischio che accompagnano l'utilizzo delle apparecchiature a gas, non c'è motivo di cedere alla paura e rinunciare alla comodità del loro uso domestico.

La conoscenza teorica delle cause e delle condizioni che accompagnano l'esplosione delle bombole di gas domestico è pensata per aiutare a superare tale timore. E il rispetto del codice di norme per il loro uso sicuro qui presentato fungerà da garanzia affidabile contro le gravi conseguenze di un'esplosione di gas e di un incendio.

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