Ricostruzione del processo di combustione in torcia
Nell’ambito della modellistica a micro scala, TerrAria è stata coinvolta in uno studio finalizzato alla ricostruzione dettagliata del comportamento di una torcia industriale dello stabilimento di Versalis Brindisi, durante una fase di funzionamento caratterizzata da portate elevate di flare gas, tramite un modello CFD. L’impianto Versalis S.p.A. di Brindisi si estende su una superficie di 3 kmq ed è compreso nel polo petrolchimico situato nell’area di Pedagne, e incluso nel perimetro del Sito di Interesse Nazionale di Brindisi. La microscala ha consentito di affrontare il problema con un livello di dettaglio tale da permettere di analizzare la combustione, la formazione della fiamma e i relativi flussi turbolenti con una precisione adeguata alla complessità dell’impianto.
Lo strumento principale utilizzato è stato OpenFOAM, modello CFD open source ampiamente affermato in ambito accademico e industriale. Il solutore reactingFoam, dedicato alla modellazione di processi combustivi con trasporto di specie chimiche, è stato scelto per simulare la miscelazione tra flare gas e aria ambiente e riprodurre la struttura tridimensionale della fiamma. La sua flessibilità ha reso possibile gestire condizioni particolarmente spinte, tipiche di un terminale di torcia dotato di sistema smokeless, nel quale l’immissione di vapore o aria ausiliaria favorisce l’ossidazione completa dei composti ed evita la produzione di fumo visibile.
La simulazione è stata condotta costruendo un dominio tridimensionale in grado di contenere l’intero sviluppo della fiamma, con una discretizzazione adeguata a catturare sia il comportamento del getto sia la turbolenza generata dal sistema di miscelazione. Sono stati adottati parametri emissivi cautelativi, basati sulla massima portata registrata e sulla composizione più sfavorevole dal punto di vista della possibile emissione di composti critici, così da garantire che la modellazione rappresentasse uno scenario conservativo.
Il modello CFD ha permesso di ottenere una rappresentazione precisa della fiamma, della sua altezza e della sua estensione spaziale, dei campi di temperatura, dei moti turbolenti e della presenza di eventuali incombusti. I risultati hanno messo in evidenza valori di efficienza di combustione elevati, superiori al 99.2%, compatibili con le prestazioni di torce industriali progettate per garantire una combustione spinta anche in condizioni operative complesse.
Un elemento centrale dello studio è stato collegare la microscala alla modellistica di dispersione. Le condizioni di emissione — temperatura, velocità, composizione e geometria effettiva del pennacchio — sono infatti fondamentali per alimentare modelli a scala locale (come CALPUFF) con dati realistici e coerenti. L’utilizzo della CFD permette di superare l’approssimazione tipica dei parametri standard, fornendo una descrizione più aderente al comportamento reale della sorgente e migliorando la qualità delle valutazioni successive in termini di ricaduta al suolo e possibile esposizione dei recettori.
IL RUOLO DI TERRARIA
All’interno di questa attività, TerrAria ha seguito l’intero processo modellistico, dalla definizione delle condizioni operative alla configurazione della simulazione fino all’interpretazione dei risultati. Il lavoro ha richiesto competenze consolidate nella gestione del modello CFD, nella rappresentazione dei flussi turbolenti e nella modellazione di fenomeni combustivi in condizioni termiche e dinamiche particolarmente variabili.
TerrAria ha progettato il dominio computazionale, costruito la geometria del terminale e dei dispositivi di supporto alla combustione, generato la griglia di calcolo e impostato i modelli fisici necessari a riprodurre la combustione e la miscelazione. Una volta completata la simulazione, l’analisi ha riguardato non solo gli aspetti energetici e fluidodinamici, ma anche quelli emissivi, con particolare attenzione alle variabili utili a caratterizzare l’origine del pennacchio.
I risultati così ottenuti hanno consentito di descrivere in modo dettagliato il funzionamento della torcia durante l’evento emissivo, offrendo all’impianto elementi utili per comprendere il comportamento del sistema, verificarne le prestazioni e disporre di parametri affidabili per le successive valutazioni di dispersione.
Questa attività ha mostrato come la microscala CFD possa diventare uno strumento decisivo quando è necessario rappresentare fenomeni complessi e fortemente locali, fornendo un supporto tecnico avanzato a processi decisionali, analisi ambientali e gestione operativa degli impianti.
