Il contesto
Un primario operatore del trasporto di gas naturale ha affidato a TECSA la valutazione degli effetti di una rottura catastrofica della condotta nel tratto di approdo a terra, posato all’interno di un microtunnel in conci di calcestruzzo prefabbricati, riempito di acqua di mare e circondato da terreno sabbioso saturo. L’obiettivo era rispondere a tre domande: il tunnel mantiene la propria integrità strutturale? Il gas può migrare nel terreno fino alla superficie? Acqua e gas possono essere espulsi attraverso il pozzo di accesso a terra?
L’approccio
La rottura, pari al 20% del diametro della condotta, è stata modellata come foro ellittico equivalente in base alla formula di Barlow, assunta istantanea e rivolta verso la superficie per rappresentare il caso peggiore credibile. Le simulazioni sono state condotte con il codice euleriano SPEED 3D, scelto perché gas e acqua subiscono deformazioni estreme che un codice lagrangiano risolverebbe solo con l’erosione artificiale degli elementi.
Sono stati sviluppati due modelli 3D a semi-simmetria: uno per gli effetti locali sul tunnel, con celle da 20 mm e 11,2 milioni di elementi, e uno per gli effetti non locali nel tunnel e nel terreno, con celle da 100 mm e 10 milioni di elementi. Il calcestruzzo C50/60 è descritto con il modello di danno Holmquist-Johnson-Cook, l’acqua di mare con un’equazione di stato di tipo Steinberg e la sabbia satura con un modello poroso P-alpha. Sono stati analizzati due scenari: la pressione massima operativa di 145 barg e la pressione operativa normale di 78 barg.
I risultati
In entrambi gli scenari il getto di gas e l’acqua accelerata perforano la parete e fratturano i conci in prossimità della rottura; il danno resta però locale, perché durante l’espansione la pressione nel tunnel è comparativamente bassa. Il gas migra nel terreno fino alla superficie, con un cratere stimato di 5–10 m a 145 barg e di 3–6 m a 78 barg e velocità di efflusso di circa 250 e 180 m/s; la simulazione indica inoltre la formazione di una cavità sotterranea che potrebbe collassare. L’acqua viene spinta verso il pozzo di accesso e scaricata dalla tubazione di sfiato. Alla pressione operativa gli effetti sono sostanzialmente gli stessi, solo meno violenti e più lenti.
Perché TECSA
Lo studio dimostra la capacità di TECSA di affrontare scenari incidentali che sfuggono ai modelli semplificati, combinando la definizione rigorosa del termine sorgente, codici di calcolo avanzati e leggi costitutive validate in un quadro degli effetti documentato e tracciabile.
