L ANALISI DI RISCHIO NEL TRASPORTO STRADALE DI MERCI PERICOLOSE: DUE SOFTWARE A CONFRONTO

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1 ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN INGEGNERIA PER L AMBIENTE E IL TERRITORIO DICMA Dipartimento di Ingegneria Chimica, Mineraria e delle Tecnologie Ambientali Tesi di laurea in Gestione Integrata degli Aspetti di Salute, Sicurezza e Ambiente - LS L ANALISI DI RISCHIO NEL TRASPORTO STRADALE DI MERCI PERICOLOSE: DUE SOFTWARE A CONFRONTO CANDIDATO: Emanuela Lischi RELATORE: Ing. Sarah Bonvicini Anno Accademico 2006/2007 Sessione III

2 Titolo: L analisi di rischio nel trasporto stradale di merci pericolose: due software a confronto Candidato: Emanuela Lischi Relatore: Ing. Sarah Bonvicini Parole chiave: merci pericolose analisi di rischio trasporto stradale QRAM 3.6 TRAT GIS 4.1

3 Indice INDICE...1 INDICE DELLE FIGURE...5 INDICE DELLE TABELLE L ANALISI DI RISCHIO NEL TRASPORTO DI MERCI PERICOLOSE INTRODUZIONE LA RILEVANZA DEL TRASPORTO STRADALE DELLE MERCI PERICOLOSE GLI INCIDENTI STRADALI COINVOLGENTI MERCI PERICOLOSE LA METODOLOGIA PER L ANALISI DI RISCHIO NEL TRASPORTO DI MERCI PERICOLOSE Il rischio Il rischio locale Il rischio sociale Le fasi di uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose Raccolta dei dati iniziali relativi all area di studio Identificazione delle sorgenti di rischio Valutazione delle frequenze incidentali Valutazione delle conseguenze degli scenari incidentali Valutazione del danno degli scenari incidentali Ricomposizione e calcolo del rischio OBIETTIVI E STRUTTURA DELLA TESI I SOFTWARE TRAT GIS 4.1 E QRAM INTRODUZIONE ASPETTI GENERALI DEI SOFTWARE TRAT GIS 4.1 E QRAM Il software TRAT GIS Il software QRAM LE TIPOLOGIE DI MEZZO DI CONTENIMENTO

4 2.4. LE SOSTANZE PERICOLOSE Le tipologie di sostanze pericolose I flussi delle sostanze pericolose LA CARATTERIZZAZIONE DEI RILASCI GLI SCENARI INCIDENTALI I MODELLI PER LA VALUTAZIONE DELLE CONSEGUENZE E DEI DANNI LA DESCRIZIONE DELLA RETE STRADALE I PERIODI TEMPORALI I DATI METEOROLOGICI LE ZONE DI IMPATTO LA DESCRIZIONE DELLA POPOLAZIONE Le categorie di popolazione La descrizione della popolazione off road Confronto tra la funzionalità dei software TRAT GIS 4.1 e QRAM 3.6 nella rappresentazione della popolazione off road La descrizione della popolazione on road La modellazione della popolazione on road a seguito dell incidente LA TIPOLOGIA DI RISULTATI Il rischio locale Il rischio sociale APPLICAZIONE DEI SOFTWARE TRAT GIS 4.1 E QRAM 3.6 A UN CASO DI STUDIO DESCRIZIONE DEL CASO DI STUDIO Periodi temporali Descrizione della meteorologia Caratteristiche della rete stradale Dati di traffico e di incidentalità Dati di popolazione Popolazione off road Popolazione on road APPLICAZIONE DEL SOFTWARE TRAT GIS 4.1 AL CASO DI STUDIO Creazione del file template Classi meteo Periodi temporali Zona di impatto Creazione del file progetto Sostanze Categorie di rottura e scenari incidentali Modalità di trasporto e categorie di tratte Categorie di popolazione e loro probabilità di presenza Rappresentazione dell area in ArcView GIS 3.2a Trasporti Rosa dei venti Rotte e spedizioni APPLICAZIONE DEL SOFTWARE QRAM 3.6 AL CASO DI STUDIO Creazione dei file excel relativi al caso di studio Tipologia di calcoli di rischio

5 Scenari incidentali Numero di tratte e numero dei periodi temporali Caratteristiche generali della strada Caratteristiche specifiche di ogni tratta Descrizione della meteorologia Densità di popolazione off road Categorie di popolazione Modifiche ai parametri del file ExpertUserInterface.xls CONFRONTO TRA I RISULTATI DI RISCHIO FORNITI DAI DUE SOFTWARE Rischio sociale Rischio locale ANALISI DELL INFLUENZA SUL CALCOLO DEL RISCHIO SOCIALE DI ALCUNE OPZIONI PREVISTE DAL SOFTWARE QRAM Confronto tra i moduli Sk-DG e Rk-DG Influenza del parametro delay accident-scenario Influenza del parametro delay for stopping approaching traffic Influenza della tipologia di area di impatto Confronto tra gli scenari incidentali relativi al trasporto in bulk Confronto tra gli scenari incidentali previsti per tutte le sostanze pericolose Rilevanza degli scenari incidentali originati da benzina e GPL Influenza del numero di celle della griglia di popolazione ANALISI DI RISCHIO DEL TRASPORTO DI MERCI PERICOLOSE A CASALECCHIO DI RENO DESCRIZIONE DELL AREA Descrizione della meteorologia Dati della rete stradale Dati di traffico e di incidentalità Dati sulle merci pericolose Dati di popolazione Popolazione on road Popolazione off road APPLICAZIONE DEI SOFTWARE TRAT GIS 4.1 E QRAM 3.6 AL CASO DI CASALECCHIO DI RENO I periodi temporali La zona di impatto Rappresentazione della rete stradale Le sostanze pericolose Le tipologie di mezzo di contenimento I flussi delle sostanze pericolose Le categorie di rottura ed eventi incidentali La probabilità degli scenari finali Descrizione della meteorologia Descrizione della popolazione on road Definizione della densità di popolazione on road Categorie di popolazione on road Modellazione della popolazione on road a seguito dell incidente

6 Descrizione della popolazione off road Categorie di popolazione off road Rappresentazione della popolazione off road CONFRONTO DEI RISULTATI ELABORATI DAI DUE SOFTWARE Rischio sociale Curve F/N per la macrocategoria di rischio dei gas tossici Curve F/N per la macrocategoria di rischio dei liquidi tossici e infiammabili Curve F/N per la macrocategoria di rischio dei liquidi infiammabili Curve F/N per la macrocategoria di rischio dei gas liquefatti infiammabili Curve F/N totali Rischio locale Confronto del rischio calcolato dai due software con i criteri di accettabilità del rischio proposti dal TNO Rischio sociale Rischio locale CONCLUSIONI BIBLIOGRAFIA APPENDICE A APPENDICE B APPENDICE C

7 Indice delle figure CAPITOLO 1 Figura 1.1 Esempio di mappa di rischio locale...20 Figura 1.2: Esempio di curva F/N...22 Figura 1.3: Fasi di uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose...23 CAPITOLO 2 Figura 2.1: Schermata iniziale di TRAT Windows...31 Figura 2.2: Schermata iniziale di TRAT GIS...32 Figura 2.3: Schermata iniziale di QRAM Figura 2.4: Successione delle operazioni nella creazione di un nuovo file in QRAM Figura 2.5: Esempio di selezione del modulo Rk-DG in QRAM Figura 2.6: Esempio di definizione delle sostanze pericolose in QRAM Figura 2.7: Esempio di definizione delle sostanze pericolose in TRAT GIS Figura 2.8: Esempio di definizione dei flussi delle sostanze pericolose in QRAM Figura 2.9: Esempio di definizione dei flussi delle sostanze pericolose in TRAT GIS Figura 2.10: Esempio di definizione delle categorie di rottura in TRAT GIS Figura 2.11: Esempio di definizione della probabilità delle categorie di rottura in TRAT GIS Figura 2.12: Esempio di definizione degli scenari incidentali in QRAM Figura 2.13: Valori di default di probabilità degli scenari incidentali in QRAM Figura 2.14: Esempio di definizione degli scenari incidentali in TRAT GIS Figura 2.15: Alberi degli eventi di default in TRAT GIS Figura 2.16: Esempio di definizione della probabilità degli scenari incidentali in TRAT GIS Figura 2.17: Esempio di tabella impiegata per la determinazione di PrM da Y..61 Figura 2.18: Relazione effetto negativo - probabilità di morte previsti di default dai due software...64 Figura 2.19: Esempio di mappe di vulnerabilità elaborate da Viewvul...67 Figura 2.20: Mappe di vulnerabilità per nube tossica di cloro originata da foro medio e da rottura catastrofica

8 Figura 2.21: Mappe di vulnerabilità per nube tossica di ammoniaca originata da foro medio e da rottura catastrofica...70 Figura 2.22: Esempio di definizione delle categorie di tratta in TRAT GIS Figura 2.23: Esempio di rappresentazione delle tratte in ArcView GIS 3.2a...73 Figura 2.24: Esempio di definizione di una rotta in ArcView GIS 3.2a...73 Figura 2.25: Esempio di definizione dei periodi temporali in QRAM Figura 2.26: Esempio di definizione delle probabilità dei periodi temporali in QRAM Figura 2.27: Esempio di definizione dei periodi temporali in TRAT GIS Figura 2.28: Valori di default di probabilità delle classi meteorologiche in QRAM Figura 2.29: Esempio di definizione del numero di settori della rosa dei venti in QRAM Figura 2.30: Esempio di definizione delle probabilità delle classi di velocità del vento in un settore della rosa dei venti in QRAM Figura 2.31: Esempio di definizione delle classi meteorologiche e del numero dei settori della rosa dei venti in TRAT GIS Figura 2.32: Esempio di definizione della rosa dei venti in TRAT GIS Figura 2.33: Esempio di definizione delle centraline meteorologiche in TRAT GIS Figura 2.34: Esempio di definizione della zona di impatto in QRAM Figura 2.35: Esempio di definizione della zona di impatto in TRAT GIS Figura 2.36: Probabilità delle diverse categorie di popolazione in QRAM Figura 2.37: Esempio di definizione delle categorie di popolazione in TRAT GIS Figura 2.38: Esempio di definizione della categoria di popolazione sulla rete stradale in TRAT GIS Figura 2.39: Esempio di definizione della probabilità di presenza delle diverse categorie di popolazione in TRAT GIS Figura 2.40: Esempio di definizione delle dimensioni e del numero di celle della griglia di popolazione in QRAM Figura 2.41: Esempio di griglia di popolazione in QRAM Figura 2.42: Esempio di rappresentazione della popolazione off road in ArcView GIS 3.2a...91 Figura 2.43: Area considerata nell esempio di rappresentazione della popolazione off road nei software QRAM 3.6 e TRAT GIS Figura 2.44: Rappresentazione della popolazione off road in TRAT GIS Figura 2.45: Definizione della griglia di popolazione per QRAM Figura 2.46: Rappresentazione della popolazione off road in QRAM Figura 2.47: Definizione della densità di popolazione on road in QRAM Figura 2.48: Esempio di definizione della densità di popolazione on road in TRAT GIS Figura 2.49: Valori di default dell intervallo di tempo che intercorre tra incidente e scenario finale in QRAM Figura 2.50: Esempio di definizione dell intervallo di tempo che intercorre tra incidente e blocco del traffico in QRAM Figura 2.51: Valori di default delle 4 distanze per le quali si effettua il calcolo del rischio locale in QRAM Figura 2.52: Esempio di output di rischio locale in QRAM Figura 2.53: Esempio delle mappe di rischio locale in TRAT GIS Figura 2.54: Esempio di curva F/N in QRAM

9 Figura 2.55: Esempio di definizione delle classi di morti in TRAT GIS Figura 2.56: Esempio di curva F/N in TRAT GIS CAPITOLO 3 Figura 3.1: Rappresentazione dell'area del caso di studio fittizio Figura 3.2: Definizione del numero dei settori della rosa dei venti e delle classi meteorologiche in TRAT GIS Figura 3.3: Definizione del periodo temporale in TRAT GIS Figura 3.4: Definizione della zona di impatto in TRAT GIS Figura 3.5: Definizione delle sostanze pericolose in TRAT GIS Figura 3.6: Definizione delle categorie di rottura Figura 3.7: Definizione degli scenari incidentali Figura 3.8: Definizione della modalità di trasporto in TRAT GIS Figura 3.9: Definizione delle categorie di tratte in TRAT GIS Figura 3.10: Definizione delle categorie di popolazione in TRAT GIS Figura 3.11: Rappresentazione dell'area in ArcView GIS 3.2a Figura 3.12: Caratteristiche del rettangolo di popolazione e del p-link definiti in ArcView GIS 3.2a Figura 3.13: Alberi degli eventi per benzina e GPL Figura 3.14: Definizione della rosa dei venti in TRAT GIS Figura 3.15: Definizione della tipologia di calcoli di rischio da effettuare in QRAM Figura 3.16: Dialogue Box 1/4 in QRAM 3.6 per Sk-DG Figura 3.17: Dialogue Box 1/4 in QRAM 3.6 per Rk-DG Figura 3.18: Definizione del numero di periodi temporali e delle tratte in QRAM 3.6 per Rk-DG e Sk-DG Figura 3.19: Definizione delle caratteristiche generali della strada in direzione di traffico A in QRAM Figura 3.20: Definizione delle caratteristiche generali della strada in direzione di traffico B in QRAM Figura 3.21: Finestra di dialogo "Dialogue Box 4/4 - General data" in QRAM 3.6 per Sk-DG Figura 3.22: Finestra di dialogo "Dialogue Box 4/4 - General data" in QRAM 3.6 per Rk-DG Figura 3.23: Finestre di dialogo "Dialogue Box 4/4 - Traffic and Local Population Data" in QRAM 3.6 per Sk-DG Figura 3.24: Finestre di dialogo "Dialogue Box 4/4 - Traffic and Local Population Data" in QRAM 3.6 per Rk-DG Figura 3.25: Finestra di dialogo Dialogue Box 4/4 Accident rates in QRAM Figura 3.26: Descrizione della meteorologia in QRAM 3.6 per Sk-DG Figura 3.27: Definizione del numero dei settori della rosa dei venti in QRAM Figura 3.28: Definizione di un settore della rosa dei venti in QRAM 3.6 per Rk- DG Figura 3.29:Descrizione della meteorologia in QRAM 3.6 per Rk-DG Figura 3.30: Definizione delle dimensioni della griglia di popolazione in QRAM 3.6 per Rk-DG Figura 3.31: Griglia di popolazione in QRAM 3.6 per Rk-DG

10 Figura 3.32: Distribuzione delle diverse categorie di popolazione in QRAM Figura 3.33: Valori di default della probabilità di accadimento dello scenario finale Figura 3.34: Valori dell'intervallo temporale tra incidente e scenario finale considerati per il caso di studio in QRAM Figura 3.35: Curve F/N relative alle quattro sostanze pericolose considerate in TRAT GIS Figura 3.36: Curve F/N relative alle quattro sostanze pericolose considerate in QRAM 3.6 in caso di applicazione del modulo Sk-DG Figura 3.37: Curve F/N relative alle quattro sostanze pericolose considerate in QRAM 3.6 in caso di applicazione del modulo Rk-DG Figura 3.38: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca elaborate dai due software Figura 3.39: Curve F/N relative al trasporto di benzina elaborate dai due software Figura 3.40: Curve F/N relative al trasporto di cloro elaborate dai due software Figura 3.41: Curve F/N relative al trasporto di GPL elaborate dai due software Figura 3.42: Rischio locale calcolato per le diverse sostanze pericolose da TRAT GIS Figura 3.43: Rischio locale calcolato per le diverse sostanze pericolose da QRAM Figura 3.44: Confronto tra le curve di rischio individuale totale di TRAT GIS 4.1 e QRAM Figura 3.45: Curve F/N totali elaborate da QRAM 3.6 con Sk-DG e Rk-DG Figura 3.46: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca elaborate da QRAM 3.6 con Sk-DG e Rk-DG Figura 3.47: Curve F/N relative al trasporto di benzina elaborate da QRAM 3.6 con Sk-DG e Rk-DG Figura 3.48: Curve F/N relative al trasporto di cloro elaborate da QRAM 3.6 con Sk-DG e Rk-DG Figura 3.49: Curve F/N relative al trasporto di GPL elaborate da QRAM 3.6 con Sk-DG e Rk-DG Figura 3.50: Valori di default del parametro delay accident-scenario in QRAM Figura 3.51: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diversi valori del parametro delay accident-scenario Figura 3.52: Curve F/N relative al trasporto di benzina per diversi valori del parametro delay accident-scenario Figura 3.53: Curve F/N relative al trasporto di cloro per diversi valori del parametro delay accident-scenario Figura 3.54: Curve F/N relative al trasporto di GPL per diversi valori del parametro delay accident-scenario Figura 3.55: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diversi valori del parametro delay for stopping approaching traffic Figura 3.56: Curve F/N relative al trasporto di benzina per diversi valori del parametro delay for stopping approaching traffic Figura 3.57: Curve F/N relative al trasporto di cloro per diversi valori del parametro delay for stopping approaching traffic

11 Figura 3.58: Curve F/N relative al trasporto di cloro per diversi valori del parametro delay for stopping approaching traffic Figura 3.59: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diverse tipologie di aree di impatto Figura 3.60:Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diverse tipologie di aree di impatto Figura 3.61:Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diverse tipologie di aree di impatto Figura 3.62: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diverse tipologie di aree di impatto Figura 3.63: Curve F/N relative allo scenario di nube tossica di acroleina relative al trasporto in autobotte e in cylinders Figura 3.64: Curve F/N relative allo scenario di fireball di GPL relativo al trasporto in autobotte e in cylinders Figura 3.65: Curve F/N relative a tutti gli scenari incidentali considerati da QRAM Figura 3.66: Curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di benzina considerati da TRAT GIS Figura 3.67: Curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di benzina considerati da QRAM Figura 3.68: Confronto tra le curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di benzina considerate da TRAT GIS 4.1 e QRAM Figura 3.69: Curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di GPL considerati da TRAT GIS Figura 3.70: Curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di GPL considerati da QRAM Figura 3.71: Confronto tra le curve F/N relative ai diversi scenari incidentali originati dal trasporto di GPL considerate da TRAT GIS 4.1 e QRAM Figura 3.72: Curve F/N relative al trasporto di ammoniaca per diversi valori del numero di celle della griglia di popolazione Figura 3.73: Curve F/N relative al trasporto di acroleina per diversi valori del numero di celle della griglia di popolazione Figura 3.74: Curve F/N relative al trasporto di benzina per diversi valori del numero di celle della griglia di popolazione Figura 3.75: Curve F/N relative al trasporto di cloro per diversi valori del numero di celle della griglia di popolazione Figura 3.76:Curve F/N relative al trasporto di cloro per diversi valori del numero di celle della griglia di popolazione Figura 3.77: Influenza sul calcolo del rischio sociale del numero di celle della griglia di popolazione CAPITOLO 4 Figura 4.1: Posizione geografica del comune di Casalecchio di Reno Figura 4.2: Foto aerea del comune di Casalecchio di Reno Figura 4.3: Rosa dei venti di riferimento per l'area di Casalecchio di Reno Figura 4.4: Schematizzazione del tratto di autostrada A1 che attraversa il comune di Casalecchio di Reno

12 Figura 4.5: Traffico delle merci pericolose nel tratto autostradale d interesse in riferimento alle due direzioni di traffico e alle tipologie di mezzo di contenimento Figura 4.6: Flussi delle sostanze pericolose nelle due direzioni di traffico Figura 4.7: Flusso delle sostanze pericolose in relazione alla classe di rischio di appartenenza Figura 4.8: Flusso delle sostanze pericolose in relazione alla macrocategoria di appartenenza Figura 4.9: Schematizzazione della strada in tratte nei due software Figura 4.10: Definizione degli scenari incidentali in QRAM Figura 4.11: Definizione degli scenari incidentali in TRAT GIS Figura 4.12: Confronto tra le ampiezze dei settori della rosa dei venti di riferimento per l area in esame e della rosa dei venti definita in QRAM Figura 4.13: Rosa dei venti definita in QRAM Figura 4.14: Rosa dei venti definita in TRAT GIS Figura 4.15: Categorie di popolazione on road considerate in QRAM Figura 4.16: Definizione della probabilità di presenza delle categorie di popolazione off road in TRAT GIS Figura 4.17:Definizione della probabilità di presenza delle categorie di popolazione off road in QRAM Figura 4.18: Approssimazione delle aree censorie in poligoni di popolazione in TRAT GIS Figura 4.19: Rappresentazione della popolazione off road in TRAT GIS Figura 4.20: Approssimazione delle aree censorie in celle di una griglia in QRAM Figura 4.21: Rappresentazione della popolazione off road in QRAM Figura 4.22:Curve F/N relative elaborate da TRAT GIS Figura 4.23:Curve F/N elaborate da QRAM Figura 4.25:Curve F/N relative al trasporto dei gas tossici elaborate dai due software Figura 4.26:Curve F/N relative al trasporto dei liquidi infiammabili e tossici elaborate dai due software Figura 4.27:Curve F/N relative al trasporto dei liquidi infiammabili elaborate dai due software Figura 4.28:Curve F/N relative al trasporto dei gas liquefatti infiammabili elaborate dai due software Figura 4.24:Curve F/N totali elaborate dai due software Figura 4.29: Mappa del rischio locale per punti espressa in eventi/anno elaborata da TRAT GIS Figura 4.30: Diagramma di classificazione dei rischi Figura 4.31: Criteri di accettabilità del rischio locale proposti dal TNO Figura 4.32: Criteri di accettabilità del rischio sociale proposti dal TNO Figura 4.33: Applicazione dei criteri di accettabilità del rischio proposti dal TNO alle curve F/N elaborate dai due software Figura 4.34: Applicazione dei criteri di accettabilità del rischio proposti dal TNO alla mappa di rischio locale elaborata da TRAT GIS

13 Indice delle tabelle CAPITOLO 1 Tabella 1.1: Incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose avvenuti sulla rete autostradale italiana gestita da Autostrade per l Italia S.p.A. negli anni CAPITOLO 2 Tabella 2.1: Aspetti descrittivi generali dei software QRAM 3.6 e TRAT GIS Tabella 2.2: Caratteristiche dei mezzi di contenimento in QRAM Tabella 2.3: Caratteristiche delle autobotti considerate di default in TRAT GIS Tabella 2.4: Tipologie di sorgenti considerate nei due software...39 Tabella 2.5: Sostanze pericolose considerate nei due software...42 Tabella 2.6: Valori di default di DGi/DG nel software QRAM Tabella 2.7: Categorie di rottura considerate in QRAM Tabella 2.8: Categorie di rottura considerate in TRAT GIS Tabella 2.9: Valori di default delle categorie di rottura in TRAT GIS Tabella 2.10: Categorie di rottura considerate per le sostanze pericolose comuni nei software QRAM 3.6 e TRAT GIS Tabella 2.11: Scenari incidentali considerati in QRAM Tabella 2.12: Scenari incidentali considerati di default in TRAT GIS Tabella 2.13: Valori di default della probabilità di rilascio in TRAT GIS Tabella 2.14: Valori di default della probabilità dello scenario finale in TRAT GIS Tabella 2.15: Scenari incidentali per le sostanze pericolose comuni ai due software...58 Tabella 2.16: Valori di P scen_ril relativi alle sostanze pericolose considerate dai due software...59 Tabella 2.17: Espressioni matematiche della dose nelle equazioni di Probit nei due software...62 Tabella 2.18: Coefficienti delle equazioni di Probit nei due software...62 Tabella 2.19: Fattori di schermo per gli effetti negativi di incendi e esplosioni considerati dai due software

14 Tabella 2.20: Valori del tasso di ventilazione considerati dai due software...66 Tabella 2.21: Associazione delle classi meteorologiche alle categorie di velocità del vento...80 Tabella 2.22: Valori di default di L veic,jam considerati da QRAM CAPITOLO 3 Tabella 3.1: Probabilità delle classi meteorologiche Tabella 3.2: Caratteristiche del tratto stradale Tabella 3.3: Velocità media delle diverse tipologie di veicolo nel tratto stradale Tabella 3.4: Traffico delle diverse tipologie di veicolo Tabella 3.5: Traffico dei veicoli pesanti trasportanti merci pericolose Tabella 3.6: Traffico dei veicoli pesanti trasportanti merci pericolose per tipologia di sostanza pericolosa Tabella 3.7: Caratteristiche delle aree di popolazione off road Tabella 3.8: Calcolo della densità di popolazione on road Tabella 3.9: Scenari incidentali e categorie di rottura relativi alle sostanze pericolose definite in TRAT GIS Tabella 3.10: Probabilità di presenza delle diverse categorie di popolazione in TRAT GIS Tabella 3.11: Dati storici di probabilità di rilascio e della categoria di rottura per le diverse tipologie di serbatoio Tabella 3.12: Valori di probabilità di rilascio, della categoria di rottura e dello scenario incidentale considerati in TRAT GIS Tabella 3.13: Definizione del traffico delle sostanze pericolose in TRAT GIS Tabella 3.14: Scenari incidentali e categorie di rottura relativi alle sostanze pericolose definite in QRAM Tabella 3.15: Definizione del traffico delle sostanze pericolose in QRAM Tabella 3.16: Probabilità delle classi meteo di default in QRAM 3.6 per Sk-DG Tabella 3.17: Probabilità delle classi di velocità del vento in QRAM 3.6 per Rk- DG Tabella 3.18: Valori di traffico considerati per effettuare un confronto tra gli scenari incidentali originati da sostanze pericolose trasportate in autobotte e in cylinders Tabella 3.19: Valori di traffico considerati per effettuare il confronto della rilevanza relativa di tutti gli scenari incidentali previsti da QRAM CAPITOLO 4 Tabella 4.1: Esempio dei dati meteorologici forniti Tabella 4.2: Classi meteorologiche considerate Tabella 4.3: Probabilità delle classi meteorologiche nei 16 settori della rosa dei venti

15 Tabella 4.4: Probabilità delle classi di Pasquill per vento in direzione variabile e calma di vento Tabella 4.5: Probabilità delle classi meteorologiche nei 16 settori della rosa dei venti, non considerando le condizioni di vento in direzione variabile e di calma di vento Tabella 4.6: Caratteristiche dei tratti autostradali considerati Tabella 4.7: Percentuali delle diverse tipologie di veicoli nell'autostrada A1 nel tratto Bologna - Firenze Tabella 4.8: Parametri considerati nel calcolo della frequenza incidentale Tabella 4.9: Traffico delle merci pericolose nel tratto autostradale d interesse in riferimento alle due direzioni di traffico e alle tipologie di mezzo di contenimneto Tabella 4.10: Classi di rischio della guida ERG Tabella 4.11: Flusso delle sostanze pericolose in relazione alle classi di rischio di appartenenza Tabella 4.12: Flusso delle sostanze pericolose in relazione alla classe di rischio di appartenenza Tabella 4.13: Macrocategorie di rischio Tabella 4.14: Flusso delle sostanze pericolose in relazione alla macrocategoria di appartenenza Tabella 4.15: Dati impiegati nel calcolo della densità di popolazione on road.218 Tabella 4.16: Densità di popolazione on road Tabella 4.17: Probabilità di presenza della popolazione residente Tabella 4.18: Centri di vulnerabilità nel comune di Casalecchio di Reno Tabella 4.19: Categorie di popolazione nelle tipologie aggregate di centro di vulnerabilità a Casalecchio di Reno Tabella 4.20: Probabilità di presenza dei lavoratori industriali Tabella 4.21: Caratteristiche delle tratte definite in TRAT GIS Tabella 4.22: Caratteristiche delle tratte definite in QRAM Tabella 4.23: Sostanze pericolose considerate nei software QRAM 3.6 e TRAT GIS Tabella 4.24: Caratteristiche delle autobotti considerate nei due software Tabella 4.25: Definizione dei flussi (veicoli/anno) delle sostanze pericolose nei due software Tabella 4.26: Definizione dei flussi (t/anno) delle sostanze pericolose nei due software Tabella 4.27: Categorie di rottura considerate nei due software Tabella 4.28: Scenari incidentali considerati nei due software Tabella 4.29: Probabilità degli scenari finali Tabella 4.30: Approssimazione delle classi meteorologiche dell area in esame con le categorie di velocità del vento in QRAM Tabella 4.31: Rosa dei venti definita in QRAM Tabella 4.32: Approssimazione delle classi meteorologiche dell area in esame con le classi meteorologiche di default in TRAT GIS Tabella 4.33: Rosa dei venti definita in TRAT GIS Tabella 4.34: Caratteristiche della popolazione on road considerate da entrambi i software Tabella 4.35: Caratteristiche della popolazione off road considerate da entrambi i software

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17 1. L analisi di rischio nel trasporto di merci pericolose 1.1. Introduzione La metodologia dell analisi di rischio quantificata (QRA Quantified Risk Analysis) è nata nell ambito del settore nucleare; successivamente, a partire dagli anni 70, è stata estesa anche al settore dell industria di processo [CCPS, 1989], a seguito del verificarsi, in questo ambito industriale, di incidenti che hanno causato, o avrebbero potuto causare, la perdita di numerose vite umane; tale metodologia è stata introdotta con l obiettivo di quantificare il rischio associato a tali attività, al fine di individuare la priorità degli interventi finalizzati alla diminuzione del rischio. In anni più recenti la metodologia dell analisi di rischio quantificata è stata estesa anche al trasporto delle merci pericolose, e in tale ambito viene denominata TRA Transportation Risk Analysis [CCPS, 1994], a seguito delle seguenti considerazioni: diversi studi specialistici hanno dimostrato che gli incidenti che si verificano durante il trasporto delle sostanze pericolose hanno un potenziale di danno analogo a quello degli incidenti che si verificano nelle installazioni fisse che effettuano stoccaggio e lavorazioni delle stesse sostanze; il volume di merci pericolose trasportate è significativo: secondo i dati della Commissione Europea [CCE, 2006], il volume totale delle merci pericolose trasportate in Europa è pari circa a 110 miliardi di t/km all anno, e le merci 15

18 pericolose rappresentano circa l 8% dell intero volume delle merci trasportate; nonostante gli incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose con conseguenze mortali siano eventi rari, l opinione pubblica percepisce l attività di trasporto delle merci pericolose come estremamente rischiosa, e avverte fortemente la necessità di ridurre i rischi connessi a tale attività, per la sua caratteristica di rischio involontario e per la gravità dei danni potenziali di un incidente coinvolgente merci pericolose La rilevanza del trasporto stradale delle merci pericolose L attività di trasporto delle merci comporta sempre il rischio di incidenti, e se le merci trasportate sono pericolose, è necessario considerare anche la possibilità di perdite o fuoriuscite di materiale, che possono originare scenari incidentali, quali incendi, esplosioni o nubi tossiche, con conseguenti danni alla salute umana, all ambiente e ai beni materiali. L applicazione della metodologia dell analisi di rischio quantificata appare particolarmente necessaria per quanto riguarda il trasporto stradale delle merci pericolose, in quanto la modalità di trasporto delle merci pericolose più diffusa: secondo dati della Commissione Europea [CCE, 2006], infatti, circa il 60% del volume totale delle merci pericolose trasportate in Europa viaggia su gomma. In particolare in Italia l autotrasporto monopolizza il trasporto delle merci pericolose: dai dati del Conto Nazionale dei Trasporti 2002 [Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, 2003] riguardanti il trasporto delle merci pericolose all interno dei confini nazionali, infatti, emerge che il trasporto di più del 90% del volume totale delle merci pericolose avviene su strada. La necessità di ridurre il rischio connesso al trasporto stradale delle merci pericolose emerge anche dalle seguenti considerazioni: 16

19 il trasporto stradale delle merci pericolose presenta un trend di crescita, al quale spesso non segue un opportuno adeguamento della rete stradale, dei sistemi di sicurezza dei veicoli e dei sistemi di gestione delle emergenze; gli incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose hanno generalmente conseguenze che si protraggono per tempi successivi al momento del sinistro, in primo luogo danni all uomo e ai beni materiali, e in secondo luogo il fenomeno della congestione del normale deflusso veicolare; le reti stradali sono frequentemente attigue a zone con alta densità di popolazione, e tale situazione risulta particolarmente pericolosa in quanto le conseguenze di un incidente stradale coinvolgente merci pericolose possono avere ampie aree di impatto Gli incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose In appendice A si riporta una lista degli incidenti presentati dalle banche dati internazionali (MHIDAS Major Hazard Incident Data Service Health & Safety Executive UK, FACTS Failure and Accidents Technical Information System TNO NL), compilata da H. Brockhoff e Haastrup nel 1992, e ripresa da [Fanelli e Carrara, 1999]. Tale elenco rappresenta una rassegna a livello mondiale (ma con particolare riferimento agli USA) di 257 incidenti avvenuti durante il trasporto stradale delle merci pericolose durante gli anni ; dai dati presentati si può osservare che: nella maggioranza dei casi (115 casi) l incidente provoca un rilascio al quale non segue alcuno evento incidentale; l evento incidentale che si è verificato più frequentemente è l esplosione (avvenuta in 50 casi), seguita dall incendio (avvenuto in 40 casi); i danni complessivi sono circa 600 morti, 2600 tra feriti e intossicati, e numerosi evacuati (circa 4800). Vista la gravità dei danni presentati, tali dati evidenziano ulteriormente la necessità di considerare anche il trasporto stradale delle merci pericolose tra le 17

20 principali sorgenti del rischio derivante dall utilizzo delle sostanze pericolose da parte dell industria di processo. Nella tabella 1.1 si riportano i dati degli incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose avvenuti sulla rete autostradale italiana gestita dalla società Autostrade per l Italia S.p.A. negli anni dal 2000 al 2004 [Autostrade per l Italia S.p.A., 2005]. Da tali dati emerge che un incidente stradale coinvolgente merci pericolose comporta sempre significativi disagi al flusso veicolare, e talvolta anche l arresto della circolazione, generando una situazione di inefficienza. Anno N.ro incidenti coinvolgenti merci pericolose Chiusura della carreggiata Chiusura degli accessi Disagi della circolazione h 25 min 10 h 28 min 45 h 02 min h 41 min 1 h 00 min 83 h 38 min h 02 min - 89 h 30 min h 96 min 16 h 04 min 101 h 35 min h 38 min - 13 h 38 min Numero decessi Tabella 1.1: Incidenti stradali coinvolgenti merci pericolose avvenuti sulla rete autostradale italiana gestita da Autostrade per l Italia S.p.A. negli anni La metodologia per l analisi di rischio nel trasporto di merci pericolose Il rischio Il rischio [CCPS, 1989] è la probabilità che un evento dannoso si verifichi in un determinato intervallo di tempo; in termini matematici, il rischio è funzione di due parametri: R = f (P, M) 18

21 dove: P: è la probabilità nell unità di tempo (o frequenza) di accadimento dell evento dannoso; M: è la gravità (o magnitudo) dell evento dannoso. Poiché l analisi di rischio considera gli incidenti rilevanti, ovvero quegli incidenti che possono procurare la morte di un elevato numero di individui, come evento dannoso di riferimento si considera generalmente la morte di un individuo, anche se sarebbe possibile scegliere altri danni di riferimento, quali ad esempio il ferimento di un individuo o l inquinamento di una matrice ambientale. Nell ambito dell analisi di rischio sono state sviluppate principalmente due misure di rischio, il rischio locale e il rischio sociale, introdotte brevemente nel seguito Il rischio locale Il rischio locale è definito come la frequenza annua di morte di un individuo permanentemente collocato, senza mezzi di protezione e possibilità di fuga, in un certo punto di un area geografica. Il rischio locale può essere rappresentato su una mappa tramite curve isorischio, ovvero curve che uniscono punti aventi lo stesso valore del rischio locale. Un esempio di mappa del rischio locale è riportata in figura

22 Figura 1.1 Esempio di mappa di rischio locale Il rischio locale è un indice ideale, in quanto si riferisce ad una situazione non reale, ovvero un individuo permanentemente presente nel medesimo punto, in assenza di qualsiasi protezione o mitigazione. Per considerare una situazione reale, è possibile moltiplicare il valore del rischio locale per due fattori: probabilità di presenza dell individuo nel punto dell area in questione; fattore mitigativo dovuto alla possibilità dell individuo di proteggersi dagli effetti nocivi dell incidente, per esempio rifugiandosi all interno di edifici. In questo modo si ottiene il rischio individuale, definito come la frequenza annua di morte di un individuo collocato in un certo punto di un area geografica, considerando la probabilità di presenza in quel punto, la possibilità di disporre di mezzi di protezione e la possibilità di fuga. Per le definizioni sopra riportate, quindi, emerge che il rischio individuale è sempre inferiore, o al massimo uguale, al rischio locale. 20

23 Il rischio sociale Il rischio sociale esprime l impatto di un singolo evento su una comunità, in quanto è connesso all idea che l opinione pubblica ha del rischio: per l opinione pubblica, infatti, ha un impatto psicologico maggiore un unico evento che provoca un elevato numero di morti (come avviene ad esempio in un incidente aereo), che non un numero elevato di eventi che provocano un morto ciascuno (come avviene ad esempio negli incidenti stradali). Il rischio sociale può essere rappresentato attraverso: curva F/N: grafici riportanti in ordinata la frequenza cumulata F con la quale, a seguito di tutti gli incidenti ipotizzabili a causa di un attività, si ha nell area considerata un numero di morti, maggiore o uguale a N, riportato in ascissa; numero atteso di morti (E): è determinato dalla seguente relazione: E N = max N min dove f i è la frequenza (semplice) con cui si sono verificati degli eventi con un numero di morti pari a N i. Per sua stessa definizione, il numero atteso di morti è rappresentato graficamente nel diagramma F/N dall area sottesa dalla curva. In figura 1.2 è riportato un esempio di curva F/N. f i N i 21

24 Figura 1.2: Esempio di curva F/N Le fasi di uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose Le fasi principali in cui si può suddividere uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose sono le seguenti: raccolta dati iniziali relativi all area di studio; identificazione delle sorgenti di rischio; valutazione delle frequenze incidentali; valutazione delle conseguenze degli scenari incidentali; valutazione della vulnerabilità; ricomposizione e calcolo del rischio; In figura 1.3 si riporta uno schema a blocchi per una veloce identificazione della logica di connessione tra le principali fasi di questo tipo di studi. 22

25 Figura 1.3: Fasi di uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose Di seguito saranno descritte con maggiore dettaglio le fasi di uno studio di rischio nel trasporto di merci pericolose Raccolta dei dati iniziali relativi all area di studio I dati iniziali relativi all area di studio necessari a un analisi di rischio nel trasporto di merci pericolose sono i seguenti: dati geografici: l individuazione geografica dell area è basata sul reperimento di mappe geografiche dettagliate della zona in esame, convertite 23

26 in formato elettronico per consentirne l inserimento in un GIS (acronimo inglese di Geographic Information System, cioè di sistema informativo territoriale); in questa fase è necessario reperire informazioni sul tracciato delle strade interessate dal trasporto di merci pericolose; dati demografici: sono i dati relativi alla distribuzione della popolazione sul territorio, che può essere presente sulla strada (tale popolazione è denominata popolazione on road) o nelle aree circostanti la strada (tale popolazione è denominata popolazione off road); dati meteorologici: i dati meteorologici necessari sono relativi alla distribuzione di probabilità di velocità del vento, direzione del vento e categoria di stabilità atmosferica di Pasquill Identificazione delle sorgenti di rischio Nell ambito dell analisi di rischio nel trasporto di merci pericolose le sorgenti di rischio sono rappresentate dai veicoli trasportanti le merci pericolose lungo le tratte d interesse; per identificare tali sorgenti è necessario: quantificare il flusso di tutte le merci pericolose su ogni tratta: la stima diretta dei flussi di traffico delle merci pericolose è molto difficoltosa, in particolare per quanto riguarda il trasporto su strada, che è gestito da numerose società; il reperimento delle informazioni riguardanti il flusso delle merci pericolose avviene generalmente attraverso un analisi delle merci in ingresso e in uscita dalle singole aziende presenti sul territorio. caratterizzazione dei veicoli che trasportano le sostanze pericolose, in termini di: o resistenza del mezzo di contenimento alla rottura: la sostanza può essere trasportata in diversi mezzi di contenimento; in particolare si distingue tra trasporto alla rinfusa (bulk), come avviene tipicamente nell autobotte, o in piccoli contenitori o colli. o condizioni fisiche della sostanza: pressione e temperatura alle quali la sostanza è stoccata nel mezzo di contenimento. o capacità del mezzo di contenimento: esprime la massima quantità di sostanza che può essere trasportata, e quindi rilasciata. 24

27 Valutazione delle frequenze incidentali Nell analisi delle frequenze incidentali connesse al trasporto di sostanze pericolose si distinguono due aspetti principali: frequenza dell evento primario, al quale può conseguire oppure no un rilascio, ovvero una fuoriuscita indesiderata di sostanza pericolosa dai mezzi in cui è trasportata; nel trasporto su strada l evento primario è rappresentato generalmente da una collisione del veicolo che trasporta la sostanza pericolosa con un altro veicolo o una struttura; probabilità che in seguito all evento primario si abbia un rilascio di assegnata entità; poiché non è possibile descrivere tutte le tipologie di rilascio che potrebbero avvenire nella realtà, in quanto sono un numero praticamente infinito, la modellazione degli scenari incidentali avviene considerando unicamente un numero finito e limitato di categorie di rottura, generalmente pari a 3 (rilascio da foro di piccole dimensioni, rilascio da foro di medie dimensioni, rottura catastrofica del mezzo di contenimento), alle quali si fanno corrispondere univocamente le dimensioni equivalenti di un foro ideale, attraverso il quale avviene la fuoriuscita della sostanza. È necessario, tuttavia, osservare che l evento primario non provoca necessariamente un rilascio della sostanza pericolosa dal suo mezzo di contenimento. I valori di frequenza dell evento primario e di probabilità di rilascio a seguito dell evento primario vengono stimati sulla base di dati storici; tali dati possono provenire da fonti diverse, e quindi presentare differenze, anche significative, in relazione alla loro consistenza e origine geografica Valutazione delle conseguenze degli scenari incidentali Dato un rilascio di sostanza pericolosa, è possibile avere diversi eventi incidentali finali, individuabili attraverso diagrammi logici denominati alberi degli eventi. I più comuni scenari incidentali che si possono verificare rientrano nelle seguenti classi: 25

28 per le sostanze tossiche: o dispersione della nube tossica per le sostanze infiammabili: o incendio di una pozza liquida (pool fire) o incendio di un getto fluido (jet fire) o incendio di una massa di aerosol (fire ball) o incendio di una nube infiammabile miscelata con aria (flash fire) o esplosione di una nube infiammabile miscelata con aria (UVCE) Le conseguenze degli scenari incidentali sull area circostante sono rappresentate dalla distribuzione degli effetti fisici degli scenari stessi, ovvero la concentrazione di una sostanza tossica, il livello di irraggiamento termico dovuto a un incendio o i valori di sovrapressione caratterizzanti l onda d urto di un esplosione Valutazione del danno degli scenari incidentali Nota la distribuzione sull area degli effetti fisici di un evento incidentale, è possibile ottenere una stima dei danni prodotti, tramite modelli matematici che legano l intensità dell effetto fisico provocato alla probabilità del danno; il modello matematico più usato per effettuare tale correlazione è la Probit (Probability Unit) Analysis. Generalmente il danno di riferimento è la morte di un individuo [CCPS, 1989] Ricomposizione e calcolo del rischio L ultima fase di un analisi di rischio nel trasporto di merci pericolose consiste in una ricomposizione quantitativa delle frequenze di accadimento e dei danni, che permette la stima quantitativa delle misure di rischio complessive [CCPS, 1989]. La fase di ricomposizione e calcolo del rischio necessita di calcoli molto complessi, anche a causa del grande numero di informazioni che generalmente devono essere gestite, e quindi richiede l utilizzo di software specifici; tali software rappresentano il rischio attraverso gli indici di rischio locale e di rischio sociale precedentemente descritti. 26

29 1.5. Obiettivi e struttura della tesi La presente tesi ha come obiettivo la comparazione di due software specialistici per la valutazione del rischio nel trasporto di merci pericolose, ovvero il software TRAT GIS 4.1, sviluppato dal DICMA - Dipartimento di Ingegneria Chimica, Mineraria e delle Tecnologie Ambientali dell Università di Bologna, e il software QRAM 3.6, creato da INERIS Institut National de l Environnement Industriel et des Risques (Francia), WS Atkins (U.K.), IRR - Institute of Risk Research dell Università di Waterloo (Ontario, Canada). L addestramento all uso di tali software è stato effettuato nell ambito del tirocinio curriculare, nel corso del quale i due software sono anche stati applicati ad un caso di studio semplificato, dal quale sono emerse significative differenze nei valori di rischio ottenuti. L obiettivo di questo lavoro di tesi consiste nell indagare in dettaglio le cause di tali differenze, verificando in profondità le assunzioni e le ipotesi alla base dei modelli matematici e dei dati necessari per il calcolo del rischio; a tale scopo, lo studio è stato sviluppato in tre fasi successive. Nella prima fase dello studio, descritta al capitolo 2, è stata effettuata un analisi dei due software, mediante il confronto tra le loro strutture. Nella fase successiva dello studio, descritta al capitolo 3, i due software sono stati applicati ad un area di studio semplificata, che è stato possibile descrivere in entrambi i software a parità di condizioni, al fine di verificare se, a parità di dati di ingresso, i due software forniscano gli stessi risultati nel calcolo del rischio. Nell ultima fase dello studio, descritta al capitolo 4, i due software sono stati applicati al caso reale di Casalecchio di Reno, un comune della provincia di Bologna attraversato da un tratto di autostrada A1; tale caso è stato analizzato in quanto risulta particolarmente critico, a seguito delle seguenti considerazioni: il tratto autostradale che attraversa tale comune è interessato da un significativo flusso di merci pericolose, essendo l autostrada A1, che collega Milano a Napoli, l asse meridiano principale della rete autostradale italiana; 27

30 tale comune appartiene alla provincia di Bologna, uno dei nodi italiani maggiormente interessati dal traffico delle sostanze pericolose, anche in quanto capoluogo della regione Emilia Romagna, una delle regioni italiane in cui, secondo il Conto Nazionale dei Trasporti 2002 [Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, 2003], si registrano i flussi maggiormente significativi di tali merci; l autostrada si situa a poche decine di metri dal centro abitato, e di conseguenza, un incidente stradale coinvolgente merci pericolose potrebbe coinvolgere un grande numero di persone. Il caso di Casalecchio di Reno è stato descritto nei due software sfruttando a pieno le potenzialità di ciascuno di essi, al fine di definire in entrambi un caso che rispondesse il più possibile alla situazione reale. 28