Dow Fire & Explosion Index (DOW F&EI)

L’indice Dow F&EI (comunemente indicato come Dow Index) fu elaborato dalla Dow Chemical con lo scopo di effettuare una valutazione oggettiva del potenziale di infiammabilità, esplosività e reattività di un sistema. Il risultato di tale analisi è un indice in grado di quantificare realisticamente la pericolosità e il presunto danno del sistema, e di identificare le apparecchiature considerate più critiche per l’accadimento e la propagazione dell’incidente. La procedura permette l’identificazione

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e la valutazione del massimo incidente realistico. La procedura può essere applicata ad ogni operazione in cui si utilizzano, si manipolano o immagazzinano materiali infiammabili, combustibili o reattivi. L’analisi richiede una buona conoscenza dell’impianto e della sua disposizione spaziale, delle sue caratteristiche fisiche, chimiche ed economiche; per tale motivo, risulta essere una procedura applicabile difficilmente, così come è, nelle prime fasi di progettazione, dove molte di queste informazioni sono non disponibili o stimate in modo superficiale. [15]

Per effettuare l’analisi, l’impianto viene suddiviso in unità di processo identificabili attraverso i componenti primari dell’apparecchiatura di processo (es. reattore, stripper, preriscaldatore, serbatoio stoccaggio). Tra le unità sono considerate solo le unità che possono avere un maggiore impatto sul processo a causa dell’assenza di prevenzione; si tratta di unità che contengono sostanze pericolose, spesso in gran quantità, o che lavorano in condizioni estreme di pressione e temperatura o soggette a quel dato incidente.

Inoltre per identificate le unità di processo, è necessario determinare la fase del loro lavoro da considerare durante l’analisi, infatti fasi diverse (es. riempimento, avviamento, funzionamento stazionario, svuotamento, etc) possono avere differenti pericoli e l’analisi deve essere svolta per la fase o per le fasi considerate più pericolose. Per ciascuna unità vanno valutati quei parametri che, combinati insieme, determinano l’indice di rischio. [15]

Il primo parametro calcolato è il fattore materiale (MF, material factor), un indice che misura l’intrinseca velocità di rilascio di energia potenziale da un incendio o esplosione provocata da una combustione o altra reazione chimica. È stimato a partire da specifici parametri, tabulati o determinati sperimentalmente, che permettono di identificare l’infiammabilità e la reattività del materiale; per le miscele viene fatto ricorso all’uso di dati sperimentali o basati sull’esperienza usando il MF della sostanza più pericolosa presente in quantità significative (>5%). Il valore del fattore materiale MF dipende:

 dalle sostanze presenti, senza considerare la loro quantità;

 dalla temperatura, al cui aumento corrisponde un aumento di MF.

I valori di MF sono compresi tra 1, per sostanze non combustibili né reattive, e 40 per sostanze altamente infiammabili e reattive.[15]

Il secondo parametro calcolato è il fattore di pericolo dell’unità (F3, unit hazard factor), che

rappresenta una stima di quegli elementi che contribuiscono al verificarsi e allo sviluppo di incidenti in grado di provocare un incendio o un’esplosione. Tali elementi sono valutati separatamente attraverso due distinti indici, uno come pericoli generali di processo (F1, general

process hazard) e uno come pericoli speciali di processo (F2, special process hazard).

Il fattore di pericolo è riferito alla fase del processo più pericoloso, in cui sono coinvolte le sostanze prese in esame nel MF. Così facendo viene evitato di effettuare più volte il conteggio degli stessi

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pericoli, ottenendo un risultato relativo ad un possibile evento; poiché MF è valutato per la sostanza più pericolosa presente, è certo che l’analisi sia basata sul peggior caso possibile, considerando le peggiori condizioni della stessa sostanza.

Ogni fattore di pericolo F1 e F2 è valutato come somma di un fattore di base, posto pari 1, e di altri

coefficienti detti penalità, con valori tipicamente compresi tra 0 e 1.

I pericoli generali di processo sono elementi che giocano un ruolo fondamentale nella determinazione delle dimensioni di un incidente. In tale categoria, le penalità sono assegnate in base ai seguenti fattori: reazioni chimiche esotermiche, processi endotermici, manipolazione di sostanze pericolose, unità di processo confinate, possibilità di accesso alle stesse apparecchiature, sistema di drenaggio e controllo degli sversamenti.

I pericoli speciali di processo sono elementi che contribuiscono alla probabilità di un evento incidentale, e sono condizioni di processo che rappresentano le principali cause di incidenti. In tale categoria, le penalità sono assegnate in base ai seguenti fattori: presenza di sostanze tossiche, operazioni condotte sotto vuoto dove le infiltrazioni d’aria sono causa di pericolo, operazioni condotte vicino o nell’intervallo di infiammabilità, presenza di possibili polveri esplosive, operazioni condotte sotto pressione, operazioni condotte a basse temperature, sostanze infiammabili o instabili presenti nell’apparecchiatura, possibilità di corrosione o erosione, possibilità di perdite da giunti e tenute, sistemi di riscaldamento a olio, apparecchiature rotanti, etc. [15]

Il prodotto tra F1 ed F2 rappresenta il fattore di pericolo dell’unità (F3), il cui valore sarà compreso

tra 1 e 8 dati i valori delle penalità previste dalla procedura.

L’indice di infiammabilità ed esplosività (F&EI, Fire and Explosion Index) permette di identificare la probabilità e la potenziale dimensione di un incidente causato dal rilascio di materiale combustibile o energia, dovuto al mancato funzionamento del sistema di controllo del processo o alla rottura delle apparecchiature. Il valore del Dow Index è dato dal prodotto tra il fattore materiale (MF) ed il fattore di pericolo dell’unità (F3). Dopo aver determinato l’indice F&EI, la procedura

della Dow può essere ulteriormente sviluppa con lo scopo di ottenere una stima economica dell’impatto degli incidenti che causano incendi o esplosioni. [15]

La procedura della Dow è molto utilizzata nell’analisi di sicurezza, poiché tratta in modo completo i pericoli legati alla possibilità di incendio o esplosione. Allo stesso tempo, ciò rappresenta anche il suo limite, poichè qualunque altro fattore è considerato soltanto come coefficiente correttivo. La tossicità, ad esempio, è considerata soltanto nella valutazione dei pericoli speciali di processo. Inoltre, per poter essere applicato, il metodo richiede informazioni dettagliate sull’impianto, come il flow sheet, il layout, il dimensionamento degli apparati e il quantificato di correnti e inventari.

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Per tale motivo, risulta essere adatto solo per effettuare l’analisi di impianti esistenti o di un progetto ad alto grado di dettaglio.

Tuttavia, pur riconoscendo le proprie limitazioni come parametro per l’identificazione dei pericoli, è stato citato da vari autori come riferimento o per effettuare un confronto.

Nella procedura della Dow si possono individuare alcuni elementi che pur non rendendo il F&EI un indice di sicurezza intrinseca, ne fanno un valido strumento da integrare nella valutazione di aspetti riguardanti incendi ed esplosioni.[15]