I sistemi e gli impianti energetici (ed in generale, industriali) sono potenzialmente soggetti ad incidenti, dovuti a rotture e guasti di componenti, ma anche ad eventi catastrofici esterni legati al territorio ed all’ambiente che li ospita. La valutazione e la gestione del rischio associato al loro funzionamento richiedono un approccio sistematico e sistemico all’identificazione dei pericoli e alla valutazione delle conseguenze di scenari incidentali che possono impattare sui sistemi, gli impianti, i lavoratori, l’ambiente e la popolazione. Questo insegnamento intende fornire agli studenti una panoramica sulle problematiche di sicurezza associate alla progettazione e alla gestione dei sistemi tecnologici e presentare il quadro concettuale, teorico e metodologico per la valutazione, il controllo e la riduzione (prevenzione e mitigazione) dei rischi connessi alla realizzazione e all’esercizio degli impianti energetici (ed in generale, industriali). Queste competenze, tipiche degli analisti di sicurezza ed affidabilità, sono necessarie in tutte le aree dell’ingegneria moderna per la progettazione e la gestione di sistemi sicuri ed affidabili. L’approccio didattico è rigoroso dal punto di vista teorico, ma intende soffermarsi particolarmente sull’applicazione pratica dei metodi su casi studio realistici che aiutino lo studente ad integrare, con uno scopo unitario (ovvero l’analisi di rischio/sicurezza dei sistemi energetici), le diverse conoscenze multidisciplinari acquisite in tutto il percorso di studi, ottenendo così una competenza direttamente spendibile nel mondo del lavoro.

Al termine del corso, gli studenti devono conoscere: RAA 1 - i concetti e le definizioni (qualitative e quantitative) di pericolo, sicurezza, rischio, prevenzione e mitigazione. RAA 2 - le principali Norme Italiane ed Europee sulla sicurezza degli impianti energetici. RAA 3 – i metodi qualitativi per l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti. RAA 4 – i metodi qualitativi per la descrizione e rappresentazione degli scenari incidentali, in termini di cause, conseguenze e relative barriere di protezione. RAA 5 - le basi dell’analisi, modellazione e quantificazione delle conseguenze di uno scenario incidentale. Al termine del corso, gli studenti devono essere in grado di: RAA 6 - applicare (a casi studio realistici) i metodi per: i) l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti; ii) la descrizione e rappresentazione qualitativa degli scenari incidentali (in termini di cause, conseguenze e relative barriere di protezione); iii) la quantificazione delle conseguenze associate. RAA 7 - valutare criticamente i risultati ottenuti dall’applicazione dei metodi appresi, anche in relazione alla confidenza con la quale possono essere utilizzati per prendere decisioni robuste in merito a misure (preventive, protettive e mitigative) di controllo e riduzione del rischio. RAA 8 - comunicare i risultati della propria attività in modo tecnicamente corretto.

Conoscenze di base di: Matematica, Termodinamica applicata e Fisica.

1. Introduzione e descrizione dei contenuti del corso: visione globale dell’offerta formativa sulla sicurezza e l’analisi di rischio nei Corsi di Laurea Triennale e Magistrale in Ingegneria Energetica (e Nucleare). (1.5h) 2. Concetti di pericolo, sicurezza, rischio (e tollerabilità del rischio), prevenzione e mitigazione: definizioni qualitative e quantitative. (3h) 3. Introduzione (cenni) alla Normativa Italiana ed Europea sulla sicurezza ed il rischio nella progettazione e gestione degli impianti energetici [sicurezza occupazionale, sicurezza dei componenti, delle macchine e dei sistemi, sicurezza degli impianti soggetti ad incidenti severi (es., raffinerie, impianti chimici, installazioni Oil&Gas, impianti nucleari)]. (3h) 4. Analisi critica dettagliata di alcuni incidenti rilevanti che hanno colpito diverse tipologie di impianti energetici nel passato. (1.5h) 5. Sostanze pericolose utilizzate in ambito energetico: caratteristiche, classificazione, trattamento, Normativa Italiana ed Europea. (1.5h) 6. Metodi qualitativi per l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti in impianti energetici (ed industriali, in generale): (6h) a) Sicurezza dei componenti, delle macchine e dei sistemi: metodo Failure Mode Effect and Criticality Analysis (FMECA) (per l’identificazione delle modalità di guasto di un sistema e le corrispondenti analisi di criticità e manutenibilità); b) Sicurezza delle industrie di processo: metodo HAZard and OPerability analysis (HAZOP) (per l’identificazione delle anomalie in un processo produttivo); c) Matrici di rischio, per una classificazione qualitativa della criticità dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti identificati. 7. Metodo “Bow Tie” per la descrizione e rappresentazione qualitativa di scenari incidentali, in termini di cause, conseguenze e relative barriere di sicurezza (misure preventive, protettive, mitigative). (3h) 8. Analisi delle conseguenze di uno scenario incidentale (modellazione e quantificazione): il Metodo Speditivo per la determinazione dell’estensione delle aree di danno (elevata letalità, lesioni irreversibili per le persone). (3h) 9. Casi studio. Le lezioni frontali verranno supportate da esempi relativi ad analisi di sicurezza e rischio di componenti, sistemi ed impianti energetici (realistici) esposti a pericoli, al fine di fornire allo studente una sensibilità ed una competenza per l’applicazione pratica degli strumenti presentati nel corso (in particolare, FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo). In quest’ottica, i docenti proporranno delle esercitazioni che verranno svolte (preferibilmente in classe) dai partecipanti al corso sotto la guida e supervisione dei docenti stessi. (17.5h)

Le lezioni frontali verranno supportate da esempi relativi ad analisi di sicurezza e rischio di componenti, sistemi ed impianti energetici (realistici) esposti a pericoli, al fine di fornire allo studente una sensibilità ed una competenza per l’applicazione pratica degli strumenti presentati nel corso (in particolare, FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo). In quest’ottica, i docenti proporranno delle esercitazioni che verranno svolte (preferibilmente in classe) dai partecipanti al corso sotto la guida e supervisione dei docenti stessi: * identificazione dei modi di guasto di tre/quattro componenti di un sistema energetico tramite FMECA; * identificazione dei possibili eventi iniziatori di incidente (intesi come anomalie e deviazioni nei parametri fisici di un processo produttivo) tramite HAZOP su un singolo nodo funzionale di un sistema energetico; * descrizione e rappresentazione grafica degli scenari incidentali associati ad un singolo evento critico per un sistema energetico tramite Bow-Tie; * quantificazione delle conseguenze di un singolo scenario incidentale tramite il Metodo Speditivo. I risultati di tali esercitazioni verranno portati all’esame orale come elemento di discussione e quindi di valutazione.

Dispense e slides fornite dai docenti.

Slides; Dispense; Esercizi; Esercizi risolti; Video lezioni tratte da anni precedenti; Strumenti di collaborazione tra studenti;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... La valutazione consiste in un esame orale obbligatorio che verterà su due classi di domande. In primo luogo, il colloquio ha l’obiettivo di verificare la comprensione da parte dello studente dei concetti di sicurezza, rischio, prevenzione e mitigazione (RAA 1), la conoscenza (di tipo concettuale, teorico e “fondativo”) delle principali norme in materia di sicurezza (RAA 2), dei metodi di identificazione (RAA 3), caratterizzazione e valutazione di pericoli, scenari incidentali (RAA 4) e relative conseguenze (RAA 5). In secondo luogo, durante il colloquio verranno discussi gli esempi e le esercitazioni svolte (preferibilmente in classe) dagli studenti sotto la supervisione dei docenti, relative ad analisi di sicurezza e rischio di componenti, sistemi ed impianti energetici (realistici) esposti a pericoli (con particolare riferimento ai metodi FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo, come spiegato in dettaglio nell’ORGANIZZAZIONE DELL’INSEGNAMENTO). In questo modo, verranno verificata le seguenti capacità dello studente: (i) applicare i metodi di analisi della sicurezza e del rischio degli impianti energetici (RAA 6); (ii) esprimere autonomamente e criticamente, in modo chiaro e convincente, giudizi sulla confidenza nei risultati di un’analisi di sicurezza e rischio (RAA 7, 8). Tre giorni prima della data dell’orale, le esercitazioni svolte (su FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo) dovranno essere caricate dagli studenti nella sezione “Elaborati” del Portale della Didattica. Le due classi di domande contribuiscono un egual misura (cioè con ugual peso) alla definizione del voto finale. L’uso del materiale didattico (libri, appunti, etc.) non è consentito. La minima valutazione che consente il superamento dell’esame è di 18/30. La valutazione massima è 30/30 e lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.