Η πραγματογνωμοσύνη του καθηγητή του ΕΜΠ, Δημήτρη Καρώνη, για το δυστύχημα στα Τέμπη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι τα έλαια των μηχανών (έλαια σιλικόνης) υπό τις συνθήκες του δυστυχήματος μπορούν να δημιουργήσουν πυρόσφαιρα καθώς κρίνεται ότι τα έλαια αυτά μπορούν υπό θερμοκρασίες 330 βαθμών και άνω να αναφλεγούν.
Πρόκειται για το πόρισμα του καθηγητή του εργαστηρίου Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου Δημήτρη Καρώνη.
Η πραγματογνωμοσύνη παραδόθηκε στον εφέτη ανακριτή Σωτήρη Μπακαϊμη και θα μελετηθεί. Να σημειωθεί ότι πραγματογνωμοσύνες με ανάλογο συμπέρασμα έστω και με άλλη μεθοδολογία υπάρχουν στη δικογραφία από τεχνικούς συμβούλους συγγενών θυμάτων αλλά και την Πυροσβεστική, όπως και αντίθετες.
Σύμφωνα με το πόρισμα, που αριθμεί 132 σελίδες, «ο σχηματισμός πύρινης σφαίρας υπό συνθήκες ηλεκτρικού τόξου υψηλής έντασης ρεύματος είναι εφικτός. Αυτό σημαίνει πως και στην περίπτωση του υπό διερεύνηση τραγικού δυστυχήματος, είναι ένα πιθανό ενδεχόμενο, αφού έχουν καταγραφεί αναλαμπές που αποδίδονται σε ηλεκτρικό τόξο».
Συγκεκριμένα, στο πόρισμα αναφέρεται ότι το έλαιο σιλικόνης -υπό συνθήκες τόξου, όπως συνέβη στο εν λόγω συμβάν, μπορεί να δημιουργήσει πυρόσφαιρα. Παράλληλα, αναφέρεται πως το έλαιο αναφλέγεται σε θερμοκρασίες πάνω από 330 βαθμούς Κελσίου.
Σε τι κατά την γνώμη του οφείλεται το καταγραφέν από τις κάμερες φαινόμενο «πύρινης σφαίρας» («fireball») και με ποιο μηχανισμό εκδηλώθηκε αυτό;
Πύρινη Σφαίρα
Η πύρινη σφαίρα ορίζεται ως “φωτιά, που καίγεται επαρκώς γρήγορα ώστε η καιόμενη μάζα να ανυψωθεί στον αέρα ως νέφος ή σφαίρα”. Μια πύρινη σφαίρα λαμβάνει χώρα όταν ένα εύφλεκτο υγρό, αέριο ή σκόνη απελευθερώνεται ξαφνικά και έχει περιορισμένη ανάμιξη με τον αέρα πριν από την ανάφλεξη. Αυτό το γεγονός διαφέρει από μια ταχεία ανάφλεξη (flash fire που παρατηρείται όταν ένα εύφλεκτο νέφος στον ανοικτό αέρα βρει μια πηγή ανάφλεξης), ή μια έκρηξη νέφους ατμών (vapor cloud explosion VCE) στο ότι η έκλυση του εύφλεκτου υλικού αναφλέγεται πριν από την ανάμιξη με τον εξωτερικό αέρα. Το συμβάν της καύσης με πύρινη σφαίρα περιλαμβάνει επομένως την παράσυρση και ανάμιξη με τον περιβάλλοντα αέρα καθώς καίγεται. Η καύση λαμβάνει χώρα κυρίως στο εξωτερικό στρώμα της πύρινης σφαίρας, όπου το πλούσιο σε καύσιμα νέφος αναμιγνύεται με τον περιβάλλοντα αέρα. Καθώς τα αέρια στο εσωτερικό της πύρινης σφαίρας θερμαίνονται, η άνωση αυξάνεται και η πύρινη σφαίρα ανυψώνεται καθώς διαστέλλεται.
Υπάρχουν διάφορα σενάρια που μπορούν να οδηγήσουν σε μια πύρινη σφαίρα, όπως:
1.Η ανάφλεξη μιας έκλυσης εύφλεκτου υλικού κατά τη διάρκεια ενός συμβάντος BLEVE. Η ανάφλεξη ενός νέφους ατμών πλούσιου σε καύσιμο.
2.Η ανάφλεξη μιας έκλυσης υγροποιημένου αερίου εντός αγωγού, όπου του πίδακα φωτιάς (jet fire) προηγείται μια πύρινη σφαίρα.
3.Η ανάφλεξη μιας ξαφνικής απελευθέρωσης εύφλεκτου υλικού μετά από συμβάν έντονου βρασμού.
4.Μια απελευθέρωση εύφλεκτων ατμών σε ένα κτίριο και επακόλουθη ανάφλεξη.
5.Ανάφλεξη εκρηκτικών ή προωθητικών υλικών.
6.Εκτόνωση μιας ανάφλεξης μέσα σε ένα κλειστό χώρο. Ο τύπος καύσης της πύρινης σφαίρας είναι σχετικά αργός, δεδομένου ότι η ταχύτητα της καύσης περιορίζεται από το χρόνο παρασυρόμενου αέρα και το χρόνο ανάμιξης. Συνεπώς, δεν υπάρχει σχετικό κύμα έκρηξης. Η πύρινη σφαίρα, ωστόσο, ενέχει κίνδυνο ακτινοβολίας, καθώς η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση εκπέμπεται ακτινικά. 131 Στη συνέχεια αναπτύσσεται εν συντομία η πιθανότητα σχηματισμού πύρινης σφαίρας, ξεκινώντας από τα υλικά τα οποία βρίσκονταν με βεβαιότητα πάνω στους συρμούς που ενεπλάκησαν στο τραγικό συμβάν.
Έλαιο Σιλικόνης
Τα έλαια σιλικόνης είναι υγρά με πολύ υψηλό σημείο ανάφλεξης (άνω των 300 °C), τα οποία σε φυσιολογικές συνθήκες αναφλέγονται δύσκολα, σε συνθήκες καύσης σε συνθήκες ακινησίας χαρακτηρίζονται έως και αυτοσβενόμενα λόγω του σχηματισμού στερεού οξειδίου του πυριτίου (SiO2) στην επιφάνεια του υγρού που δεν επιτρέπει στο οξυγόνο να έρθει σε επαφή με το φλεγόμενο υγρό για να συντηρήσει την καύση (Fire hazard classification to IEC 61100: K3).
Οι συνθήκες σχηματισμού πύρινης σφαίρας απαιτούν σημαντική ποσότητα υλικού που μπορεί να εξατμιστεί ή να σχηματίσει σταγονίδια κατάλληλου μεγέθους που θα δημιουργήσουν με τον αέρα αναφλέξιμο μίγμα που από τη στιγμή που θα πραγματοποιηθεί η έναυση θα υπάρξει ανύψωση της καύσιμης ύλης που θα διαρκέσει μέχρι να καταναλωθεί όλη η διαθέσιμη ποσότητα. Οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της πτητικότητας ενός υλικού είναι το σημείο βρασμού (ή η περιοχή βρασμού για μίγματα) και η τάση ατμών. Τόσο στο MSDS όσο και στο Τεχνικό Φυλλάδιο Bayer Silicones Baysilone Fluids δεν παρέχονται στοιχεία για την περιοχή βρασμού του ελαίου σιλικόνης Μ50 EL. Το MSDS δίνει τιμή τάσης ατμών < 0.1 mbar στους 20 °C, τιμή πάρα πολύ χαμηλή, η οποία σημαίνει πως το έλαιο σιλικόνης 150 Ει δεν μπορεί να εξατμιστεί σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Επίσης στο Τεχνικό Φυλλάδιο δίνονται στοιχεία για την απώλεια εξάτμισης στους 250°C, με τη δοκιμή Noack (θέρμανση 65 8 δείγματος για μία ώρα σε ατμοσφαιρική πίεση στους 250 *C), η οποία ήταν < 5%. Και αυτή η τιμή είναι ένδειξη υλικού με πολύ χαμηλή πτητικότητα. Μία ακόμη σημαντική παράμετρος είναι το ενεργειακό περιεχόμενο του καυσίμου, που εκφράζεται με τη θερμογόνο δύναμή του. Με βάση τη βιβλιογραφία, η κατώτερη θερμογόνος δύναμη ενός ελαίου σιλικόνης cSt είναι 24,8 MJ/kg και η θερμότητα εξάτμισης περίπου 3,3 MJ/kg. 132 Η θερμογόνος δύναμη του ελαίου σιλικόνης είναι σημαντικά χαμηλότερη αυτής των υδρογονανθράκων. Για παράδειγμα, η κατώτερη θερμογόνος δύναμη ενός ορυκτελαίου είναι της τάξης των 42,5 MJ/kg. Με βάση τα ανωτέρω χαρακτηριστικά, το έλαιο σιλικόνης Μ50 EL σε φυσιολογικές συνθήκες δεν μπορεί να σχηματίσει πύρινη σφαίρα.
Πιθανές Παράπλευρες Αντιδράσεις Ελαίου Σιλικόνης
Μία βασική πηγή πληροφοριών σχετικά με τη δραστικότητα ενός υλικού αποτελεί το φύλλο δεδομένων ασφαλείας (MSDS) του αντίστοιχου υλικού. Το σημείο που διερευνάται σε αυτό το σημείο είναι η δραστικότητα και η συμβατότητα με υλικά που χαρακτηρίζονται ως ισχυρά οξειδωτικά (οξέα και βάσεις). Το MSDS του Baysilone M50 αναφέρει ότι δεν υπάρχουν επικίνδυνα προϊόντα αποσύνθεσης όταν αποθηκεύεται σωστά, ότι δεν έχουν παρατηρηθεί επικίνδυνες αντιδράσεις Παρουσία αέρα, σχηματίζεται φορμαλδεΰδη σε μικρές ποσότητες με οξειδωτική αποικοδόμηση σε θερμοκρασίες από περίπου 150 deg * C
Όπως αναφέρεται στο Τεχνικό Φυλλάδιο Bayer Silicones Baysilone Fluids τα έλαια Baysilone Μ είναι γενικά αδρανή. Είναι ανθεκτικά στο νερό, τους οργανικούς διαλύτες, το καθαρό οξυγόνο και πολλά χημικά. Η επαφή με τα περισσότερα μέταλλα δεν προκαλεί καμία αλλαγή και τα ίδια τα υγρά δεν προσβάλλουν ούτε τα μέταλλα ούτε το ξύλο, το χαρτί ή τα πλαστικά. Στο φυλλάδιο παρέχεται πίνακας που παρουσιάζει μεταβολή του ιξώδους των ελαίων 50 cSt και 100 cSt με την επίδραση οξέων και βάσεων μετά από έκθεση 12 ωρών στους 25 deg * C και 100 Ο αντίστοιχα.
Ισχυρά οξειδωτικά, όπως το συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ και το στοιχειακό χλώριο, προκαλούν φθορά των ελαίων Baysilone M, ειδικά σε αυξημένη θερμοκρασία. Ένα σημαντικό σημείο σχετικά με τη χρήση του Baysilone Fluids Μ σε ηλεκτρικές εφαρμογές είναι ότι το διοξείδιο του πυριτίου σχηματίζεται ως το κύριο προϊόν καύσης όταν καίγονται τα υγρά και ότι αυτό, σε αντίθεση με τον γραφιτικό άνθρακα, είναι μη αγώγιμο.
Από την ανάγνωση αυτή, δεν προκύπτει ότι η πιθανή επαφή του ελαίου με το διοξείδιο του καλίου (ΚΟΗ) που ανιχνεύθηκε στο δείγμα ΕΜΠ12-8 από τους συσσωρευτές της ηλεκτράμαξας θα μπορούσε να προκαλέσει την έκλυση κάποιου επικίνδυνου ή αναφλέξιμου συστατικού.
Πέραν του ελέγχου του MSDS του ελαίου Baysilone M50, αναζητήθηκαν τα MSDS αντίστοιχων ελαίων από σημαντικούς κατασκευαστές παγκοσμίως, με στόχο να αναζητηθούν πληροφορίες σχετικά με την πιθανότητα προσβολής από βάσεις, ή το σχηματισμό πιθανώς επικίνδυνων συστατικών.
Επειδή σε αρκετά MSDS αναφέρεται ασυμβατότητα με οξειδωτικές ουσίες, οξέα και βάσεις, αναζητήθηκαν σχετικές αναφορές στη διεθνή βιβλιογραφία, αλλά δε βρέθηκε καμία σχετική αναφορά. Άρα, πέραν της αναφοράς που γίνεται στα MSDS για σχηματισμό μικρών ποσοτήτων φορμαλδεΰδης σε θερμοκρασίες άνω των 150 °C, δεν μπορεί να τεκμηριωθεί ο σχηματισμός κάποιας ουσίας που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχηματισμό εύφλεκτου μίγματος.
Σχηματισμός Εκνεφώματος
Μία περίπτωση σχηματισμού πύρινης σφαίρας από μη πτητικά υλικά είναι ο σχηματισμός εκνεφώματος (oil mist) σε πολύ λεπτό διαμερισμό (σταγονίδια με πολύ μικρή μέση διάμετρο). Η διαδικασία και οι σχέσεις που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών μιας διαρροής ενός υπόψυκτου υγρού αναφέρθηκαν στην παράγραφο 2.11 της παρούσας αναφοράς. Η διαδικασία που προτείνεται τόσο από τον ΤΝΟ όσο και από τη διαδικασία ADAMΜ απαιτεί μέθοδο επαναληπτικών βημάτων από την έναρξη της εκροής του ρευστού από το δοχείο μέχρι να επιτευχθούν οι συνθήκες τερματισμού της διαδικασίας. Δυστυχώς, στην περίπτωση του τραγικού δυστυχήματος της 28-02-2023 οι πραγματικές συνθήκες που επικράτησαν τα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη μοιραία σύγκρουση είναι άγνωστες και μόνο εικασίες μπορούν να γίνουν με βάση την καταγραφή από τις κάμερες παρακολούθησης κυκλοφορίας. Για παράδειγμα, τα ανοίγματα που έχουν μείνει στο μετασχηματιστή της ηλεκτράμαξας της επιβατικής αμαξοστοιχίας είναι ότι προέκυψε μετά το τέλος του όλου συμβάντος. Λαμβάνοντας υπόψη τη σφοδρότητα της σύγκρουσης, η υπόθεση της σταδιακής αύξησης του μεγέθους του ανοίγματος από τη στιγμή της πρόσκρουσης μέχρι της πλήρους ακινητοποίησης της ηλεκτράμαξας είναι πολύ λογική, χωρίς όμως να μπορεί να προσδιοριστεί καμία παράμετρος με ακρίβεια. Το μέγεθος του ανοίγματος είναι κρίσιμο για την εκτίμηση της μέσης διαμέτρου των σταγονιδίων.
Η αναφορά σε σταγονίδια γίνεται επειδή το έλαιο που βρισκόταν στο μετασχηματιστή της ηλεκτράμαξας της εμπορικής αμαξοστοιχίας αποκλείεται να άρχισε να τρέχει κρουνηδόν μετά τη σύγκρουση. Το έλαιο σιλικόνης κινείτο με την ταχύτητα του συρμού (περίπου 160 km/h) και ως ρευστό σίγουρα δεν έμεινε ακίνητο μετά την πρόσκρουση τη ρήξη του περιβλήματος του μετασχηματιστή, αλλά εκσφενδονίστηκε από τα ανοίγματα που δημιουργήθηκαν κατά τη σύγκρουση των δύο συρμών. Επειδή ο σχηματισμός σταγονιδίων που οδηγεί στο σχηματισμό εκνεφώματος πραγματοποιείται σε συνθήκες υψηλής πίεσης και μέσω ανοιγμάτων μικρής διαμέτρου (ακροφύσια ψεκασμού), πρέπει να εξεταστεί η πίεση του ελαίου στο μετασχηματιστή. Σύμφωνα με την απάντηση της Hellenic Train (ΑΠ 384.24.13./27-05-2024) οι μετασχηματιστές είναι ανοικτού τύπου και η πίεση λειτουργίας τους είναι ίση της ατμοσφαιρικής.
Μια άλλη σημαντική παράμετρος για το σχηματισμό σταγονιδίων είναι το ιξώδες του ρευστού. Το ιξώδες εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία του ελαίου στο μετασχηματιστή είναι άγνωστη. Στο έγγραφό της η Hellenic Train αναφέρει ότι: “Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, η θερμοκρασία του μετασχηματιστή εξαρτάται από διάφορους παράγοντες εξωτερικούς, όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος, και εσωτερικούς, όπως η τιμή της ζητούμενης και της παραγόμενης ισχύος η οποία διαρκώς μεταβάλλεται. Σύμφωνα με τον Κατασκευαστή θεωρείται υπερβολική όταν υπερβαίνει τους 155 °C στην περιέλιξη του μετασχηματιστή και τους 90 °C στο υγρό σιλικόνης (σελ. 4/5, παρ. 2.2.1, Κεφ. 2, “Transformator1T2_EZAT6844_Haupttransformator.pdf”)”. Επομένως, η θερμοκρασία των ελαίων πρέπει να ήταν γύρω στους 90 °C. Από το διάγραμμα μεταβολής ιξώδους με θερμοκρασία (Σχήμα 2, σελ. 15 στο αρχείο “Bayer Silicones Baysilone Fluids Μ”) το εκτιμώμενο ιξώδες του ελαίου σιλικόνης είναι περίπου 18 cSt. Η τιμή του ιξώδους είναι αντίστοιχη αυτής που λειτουργούν τα συστήματα ψεκασμού σε κινητήρες πλοίων, οι οποίοι όμως λειτουργούν σε συνθήκες υψηλής πίεσης.
Με βάση τα ανωτέρω, η αβεβαιότητα στην εκτίμηση εάν θα μπορούσαν να σχηματιστούν σταγονίδια κατά την έξοδο του ελαίου σιλικόνης τα πρώτα κρίσιμα δευτερόλεπτα μετά την πρόσκρουση των συρμών είναι πολύ μεγάλη. Η χαμηλή πίεση, το υψηλό ιξώδες και το μεγάλο άνοιγμα που είναι ορατό μετά το τέλος του όλου συμβάντος δεν είναι συνθήκες που ευνοούν το σχηματισμό σταγονιδίων. Η υψηλή ταχύτητα του ελαίου (λόγω της υψηλής ταχύτητας των συρμών πριν τη σύγκρουση) και της εκτιμώμενης σταδιακής ρήξης του τοιχώματος του μετασχηματιστή είναι συνθήκες που θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως ευνοϊκές για το σχηματισμό σταγονιδίων αλλά δεν είναι εφικτό να γίνει σχετικός υπολογισμός.
Δημιουργία Εύφλεκτων Συστατικών σε Συνθήκες Ηλεκτρικού Τόξου
Πέραν των στοιχείων που δίνονται στο MSDS των υλικών που υπήρχαν στις αμαξοστοιχίες που ενεπλάκησαν στο τραγικό δυστύχημα, δεν πρέπει να παραληφθεί η αναφορά στο σχηματισμό εύφλεκτων ουσιών από τη διάσπαση των ελαίων σιλικόνης σε συνθήκες ηλεκτρικού τόξου. Το θέμα έχει αναπτυχθεί σε μεγάλο βαθμό στην παράγραφο 3.5. Τα προϊόντα διάσπασης λόγω τόξου περιλαμβάνουν υδρογόνο, μεθάνιο, αιθάνιο, αιθυλένιο, ακετυλένιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Οι σχετικές αναλογίες των αερίων ανάλογα με τις συνθήκες απεικονίζονται στα Σχήματα 5.2 και 5.3 και προέρχονται από τον Κανονισμό ΙΕΕΕ Std C57.146-2005, IEEE Guide for the interpretation of Gases Generated in Silicone-Immersed Transformers.
δύο περιπτώσεις, το αέριο που βρίσκεται σε υψηλότερη αναλογία είναι το υδρογόνο, με το ακετυλένιο να ακολουθεί στην περίπτωση του τόξου. Όλα αυτά τα αέρια είναι εύφλεκτα. Για την αντιμετώπιση της πιθανής έκλυσης αερίων κατά τη λειτουργία των συρμών, οι μετασχηματιστές διαθέτουν ασφαλιστική διάταξη Bucholz (relay Bucholz) που διακόπτει τη λειτουργία του μετασχηματιστή όταν ο όγκος των παραγόμενων αερίων υπερβεί τον προβλεπόμενο όγκο της ασφαλιστικής διάταξης που στη συγκεκριμένη περίπτωση σύμφωνα με το αρχείο transformator 2031_XB0270-10_Buchholzrelais.pdf με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μετασχηματιστών των συρμών είναι 180 cm³.
Όπως αναφέρεται διεξοδικά στην παράγραφο 3.8, η συστηματική έρευνα σχετικά με τα χαρακτηριστικά αναφλεξιμότητας και καύσης των ελαίων σιλικόνης έχει γίνει κατά κύριο λόγο τη δεκαετία του 1970, λόγω της ανάγκης αντικατάστασης των πολυχλωριωμένων διφαινυλίων (BCBS, askarels) εξαιτίας της υψηλής τοξικότητάς τους και της μη βιοαποικοδομησιμότητάς τους. Από τις πηγές εκείνης της εποχής που κατέστη δυνατό να βρεθούν, υπάρχουν δύο εργασίες οι οποίες αναφέρουν συνθήκες αναφλεξιμότητας ακόμη και έκρηξης κατά την επιβολή τόξου σε έλαια σιλικόνης. Η πρώτη εργασία είναι των Η. Kuwahara, K. Yoshinga, K. Tsuruta, T. Ishii με τίτλο “Study of Explosion and Fire Hazards of Silicone Liquid Under Arc Conditions”, που παρουσιάστηκε στο 1976 IEEE International Conference on Electrical Insulation, στο Montreal στο διάστημα 14-16 Ιουνίου 1976. Η εργασία συνέκρινε τη συμπεριφορά ελαίου σιλικόνης με ορυκτέλαιο σε συνθήκες τόξου μεσαίας έντασης (τάση 6,9 κν και ένταση 6,1 και 13 Α) σε διάταξη με μικρή χαλύβδινη δεξαμενή διαμέτρου 180 mm και ύψος 65 mm που περιείχε 1.350 ml ελαίου, και ισχυρής έντασης (τάση 26 kV και ένταση 10 και 20 ΚΑ) σε δεξαμενή δοκιμής διαμέτρου 1.000 mm και ύψους 500 mm. Στην περίπτωση του τόξου μεσαίας έντασης παρατηρήθηκε ανάφλεξη και καύση στις περισσότερες περιπτώσεις με χρόνο εφαρμογής σαφώς υψηλότερο σε σχέση με το ορυκτέλαιο. Στην περίπτωση εφαρμογής τόξου ισχυρής έντασης προκλήθηκε έκρηξη, αλλά μετά τη διακοπή του τόξου, το έλαιο σιλικόνης έπαψε αμέσως να καίγεται. Παρατηρήθηκε ότι ο θάλαμος δοκιμής ήταν γεμάτος με ένα λευκό στρώμα οξειδίου πυριτίου πάνω από το υγρό. Η δεύτερη εργασία είναι του D. Ducket με τίτλο “Environmentally Acceptable Insulating Fluids May Replace Askarel”, που παρουσιάστηκε στο The General Meeting of the Edison Electric Institute Transmission and Distribution Committee στη Minneapolis της Minnesota στις 8 Μαΐου 1975. Η εργασία παρουσίασε σύγκριση δοκιμών αναφλεξιμότητας και εκρηκτικότητας σε ορυκτέλαιο, έλαιο σιλικόνης 50 cSt, συνθετικό έλαιο χαμηλής αναφλεξιμότητας (RTEMP) και πολυχλωριωμένο διφαινύλιο (askarel) σε συνθήκες ρεύματος υψηλής έντασης. Η ποσότητα του ελαίου σε κάθε δοκιμή ήταν περίπου 151 (4 gal). Οι συνθήκες δοκιμής για το έλαιο σιλικόνης ήταν ένταση 4.760 Α και τάση 4.800 V. Σε αυτές τις συνθήκες σχηματίστηκε πύρινη σφαίρα, πορτοκαλί και κίτρινου χρώματος, ύψους περίπου 10 m (30 ft) και διαμέτρου 5 m (15 ft). Η λάμψη φάνηκε πολύ φωτεινή σε σύγκριση με τις άλλες δοκιμές. Ο παραγόμενος καπνός ήταν λευκού χρώματος και μικρότερου όγκου από τον αντίστοιχο του ορυκτελαίου. Στο σύννεφο παρατηρήθηκαν μαύρες νιφάδες. Μετά την έκρηξη παρατηρήθηκαν λευκά σωματίδια, που αναγνωρίστηκαν ως οξείδιο πυριτίου, να αιωρούνται στον αέρα. Στις δύο ανωτέρω εργασίες δε γίνεται αναφορά στο τι δημιούργησε ανάφλεξη και την πύρινη σφαίρα, αλλά λαμβάνοντας υπόψη το υψηλό σημείο ανάφλεξης του ελαίου σιλικόνης, η πιο πιθανή εξήγηση είναι ο σχηματισμός σημαντικής ποσότητας εύφλεκτων αερίων που αναφλέγονται από το ηλεκτρικό τόξο. Στις παραγράφους 3.8.2 και 3.8.3 της παρούσας αναφοράς δίνονται και οι σχετικές φωτογραφίες της ανάφλεξης και της πύρινης σφαίρας. Όπως αναφέρεται στο πόρισμα του ΕΟΔΑΣΑΜ που έχει διερευνήσει διεξοδικά το τραγικό συμβάν, καταγράφηκαν στα βίντεο 3 έντονες αναλαμπές που χαρακτηρίζονται ως ηλεκτρικό τόξο, οι οποίες σταμάτησαν μετά την ενεργοποίηση της αυτόματης προστασίας από υπερφόρτωση που καταγράφηκε (χειροκίνητα) στον σταθμό ελέγχου ισχύος που παρακολουθεί εξ αποστάσεως όλα τα δεδομένα στη Θεσσαλονίκη.
Με βάση της ανωτέρω παρατηρήσεις ο σχηματισμός πύρινης σφαίρας υπό συνθήκες ηλεκτρικού τόξου υψηλής έντασης ρεύματος είναι εφικτός. Αυτό σημαίνει πως και στην περίπτωση του υπό διερεύνηση τραγικού δυστυχήματος, είναι ένα πιθανό ενδεχόμενο, αφού έχουν καταγραφεί αναλαμπές που αποδίδονται σε ηλεκτρικό τόξο. Σύμφωνα με τις σχετικές βιβλιογραφικές αναφορές, η επίδραση του ηλεκτρικού τόξου οδηγεί στο σχηματισμό αερίων που περιλαμβάνουν κυρίως υδρογόνο καθώς και ακετυλένιο και μεθάνιο. Από τη διάρρηξη των τοιχωμάτων του μετασχηματιστή της επιβατικής αμαξοστοιχίας (η μόνη που ανεφλέγη) εξήλθε όχι μόνο έλαιο αλλά και τα αέρια που προέκυψαν από τη διάσπαση του ελαίου σιλικόνης. Το υδρογόνο και το ακετυλένιο έχουν πολύ χαμηλή ελάχιστη ενέργεια έναυσης (minimum ignition energy, ΜΙΕ), ευρέα όρια αναφλεξιμότητας και υψηλή ταχύτητα φλόγας.
Electric Institute Transmission and Distribution Committee στη Minneapolis της Minnesota στις 8 Μαΐου 1975. Η εργασία παρουσίασε σύγκριση δοκιμών αναφλεξιμότητας και εκρηκτικότητας σε ορυκτέλαιο, έλαιο σιλικόνης 50 cSt, συνθετικό έλαιο χαμηλής αναφλεξιμότητας (RTEMP) και πολυχλωριωμένο διφαινύλιο (askarel) σε συνθήκες ρεύματος υψηλής έντασης. Η ποσότητα του ελαίου σε κάθε δοκιμή ήταν περίπου 151 (4 gal). Οι συνθήκες δοκιμής για το έλαιο σιλικόνης ήταν ένταση 4.760 Α και τάση 4.800 V. Σε αυτές τις συνθήκες σχηματίστηκε πύρινη σφαίρα, πορτοκαλί και κίτρινου χρώματος, ύψους περίπου 10 m (30 ft) και διαμέτρου 5 m (15 ft). Η λάμψη φάνηκε πολύ φωτεινή σε σύγκριση με τις άλλες δοκιμές. Ο παραγόμενος καπνός ήταν λευκού χρώματος και μικρότερου όγκου από τον αντίστοιχο του ορυκτελαίου. Στο σύννεφο παρατηρήθηκαν μαύρες νιφάδες. Μετά την έκρηξη παρατηρήθηκαν λευκά σωματίδια, που αναγνωρίστηκαν ως οξείδιο πυριτίου, να αιωρούνται στον αέρα. Στις δύο ανωτέρω εργασίες δε γίνεται αναφορά στο τι δημιούργησε ανάφλεξη και την πύρινη σφαίρα, αλλά λαμβάνοντας υπόψη το υψηλό σημείο ανάφλεξης του ελαίου σιλικόνης, η πιο πιθανή εξήγηση είναι ο σχηματισμός σημαντικής ποσότητας εύφλεκτων αερίων που αναφλέγονται από το ηλεκτρικό τόξο. Στις παραγράφους 3.8.2 και 3.8.3 της παρούσας αναφοράς δίνονται και οι σχετικές φωτογραφίες της ανάφλεξης και της πύρινης σφαίρας. Όπως αναφέρεται στο πόρισμα του ΕΟΔΑΣΑΜ που έχει διερευνήσει διεξοδικά το τραγικό συμβάν, καταγράφηκαν στα βίντεο 3 έντονες αναλαμπές που χαρακτηρίζονται ως ηλεκτρικό τόξο, οι οποίες σταμάτησαν μετά την ενεργοποίηση της αυτόματης προστασίας από υπερφόρτωση που καταγράφηκε (χειροκίνητα) στον σταθμό ελέγχου ισχύος που παρακολουθεί εξ αποστάσεως όλα τα δεδομένα στη Θεσσαλονίκη.
Με βάση της ανωτέρω παρατηρήσεις ο σχηματισμός πύρινης σφαίρας υπό συνθήκες ηλεκτρικού τόξου υψηλής έντασης ρεύματος είναι εφικτός. Αυτό σημαίνει πως και στην περίπτωση του υπό διερεύνηση τραγικού δυστυχήματος, είναι ένα πιθανό ενδεχόμενο, αφού έχουν καταγραφεί αναλαμπές που αποδίδονται σε ηλεκτρικό τόξο. Σύμφωνα με τις σχετικές βιβλιογραφικές αναφορές, η επίδραση του ηλεκτρικού τόξου οδηγεί στο σχηματισμό αερίων που περιλαμβάνουν κυρίως υδρογόνο καθώς και ακετυλένιο και μεθάνιο. Από τη διάρρηξη των τοιχωμάτων του μετασχηματιστή της επιβατικής αμαξοστοιχίας (η μόνη που ανεφλέγη) εξήλθε όχι μόνο έλαιο αλλά και τα αέρια που προέκυψαν από τη διάσπαση του ελαίου σιλικόνης. Το υδρογόνο και το ακετυλένιο έχουν πολύ χαμηλή ελάχιστη ενέργεια έναυσης (minimum ignition energy, ΜΙΕ), ευρέα όρια αναφλεξιμότητας και υψηλή ταχύτητα φλόγας. Οι τιμές αυτές φαίνονται στον πίνακα που ακολουθεί, μαζί με τιμές για μερικούς υδρογονάνθρακες, 133, 134
Τα πολύ ευρέα όρια αναφλεξιμότητας των δύο αερίων σημαίνουν ότι είναι πολύ εύκολο να σχηματιστεί αναφλέξιμο μίγμα με τον αέρα. Η χαμηλή ενέργεια έναυσης και τα ευρέα όρια αναφλεξιμότητας των δύο αερίων σημαίνουν την ευκολία έναυσής τους ακόμη και από τους σπινθήρες από την τριβή των τροχών στις σιδηροτροχιές. Οι υψηλές θεμελιώδεις ταχύτητες καύσης σημαίνουν ταχεία διάδοση του μετώπου της φλόγας στο μίγμα των αερίων με τον
Άλλα Υγρά στις Ηλεκτρομηχανές
Στο υπόμνημα της Hellenic Train αναφέρεται ότι ο μετατροπέας έλξης που είναι εγκατεστημένος στο μηχανοστάσιο της ηλεκτρομηχανής είναι ψύχεται με 7201 υγρού 3M Fluorinert™ FC-3284. Σύμφωνα με το MSDS του υλικού, πρόκειται για μίγμα υπερφθοριωμένων ενώσεων με 5 – 18 άτομα άνθρακα. Οι υπερφθοριωμένες ενώσεις [PFC) είναι οργανικές ουσίες στις οποίες όλα τα υδρογόνα της ραχοκοκαλιάς των υδρογονανθράκων αντικαθίστανται με άτομα φθορίου. Οι δεσμοί φθορίου-άνθρακα είναι εξαιρετικά σταθεροί προσδίδοντας στις ουσίες αυτές πολύ υψηλή θερμική και χημική σταθερότητα. 139 Το υγρό ταξινομείται ως μη επικίνδυνο (δεν ταξινομείται ως επικίνδυνο σύμφωνα με το πρότυπο OSHA 29 CFR 1910.1200) και δεν έχει σημείο ανάφλεξης ή σημείο καύσης, οπότε δεν είναι αναφλέξιμο. Στα μη συμβατά υλικά αναφέρονται δραστικά μέταλλα σε σκόνη και συγκεκριμένα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών. Στα επικίνδυνα προϊόντα αποσύνθεσης αναφέρονται υδροφθόριο και υπερφθοροϊσοβουτυλένιο που όπως αναφέρεται σχηματίζονται σε θερμοκρασίες άνω των 200 °C. Βιβλιογραφική επισκόπηση πάνω σε αυτό το θέμα δεν απέφερε κάτι περισσότερο (δε βρέθηκε καμία σχετική βιβλιογραφική αναφορά), άρα δεν μπορεί να τεκμηριωθεί ο σχηματισμός κάποιας ουσίας που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχηματισμό εύφλεκτου μίγματος.
Πιθανό Φορτίο Εύφλεκτου Υλικού
Πέραν του ενδεχομένου του σχηματισμού της πύρινης σφαίρας λόγω του σχηματισμού εύφλεκτων αερίων σε συνθήκες ηλεκτρικού τόξου υψηλής έντασης, το άλλο ενδεχόμενο που ερευνάται είναι της ύπαρξης υδρογονάνθρακα ή κάποιου άλλου υλικού με αντίστοιχα χαρακτηριστικά. Με βάση τη βιβλιογραφία, όλα τα μοντέλα υπολογισμού των χαρακτηριστικών μιας πύρινης σφαίρας (διάμετρος, διάρκεια, θέση, εκπεμπόμενη θερμική ανκτινοβολία) βασίζονται στη δημιουργία πύρινης σφαίρας από εύφλεκτους ατμούς που απελευθερώνονται από τη ρήξη ενός δοχείου που περιέχει εύφλεκτο υλικό (συνήθως κάποιο υδρογονάνθρακα). Το μοντέλο που έχει τύχει ευρείας αναγνώρισης και χρήσης σε περίπτωση συμβάντων που οδηγούν σε έκλυση επικίνδυνου υλικού που μπορεί να οδηγήσει σε συνθήκες ανάφλεξης ή έκρηξης είναι αυτό του του ΤΝΟ της Ολλανδίας (Dutch Organization for Applied Scientific Research) που βασικά στοιχεία του έχουν αναφερθεί στις παραγράφους 2.9 και 2.10. Το μοντέλο αυτό έχει αναπτυχθεί με βάση τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά υδρογονανθράκων και κυρίως πτητικών υδρογονανθράκων που είναι και οι περισσότερο επικίνδυνοι σε περίπτωση έκλυσης στην ατμόσφαιρα. Με βάση το μοντέλο του ΤΝΟ, ο υπολογισμός της μάζας του καυσίμου που εμπλέκεται σε ένα συμβάν σχηματισμού πύρινης σφαίρας σχετίζεται με την παρατηρηθείσα πύρινη σφαίρα μέσω της σχέσης: r=3,24-m, 0.325
Με μέγεθος πύρινης σφαίρας της τάξης των 80-85 m σε διάμετρο (αδρή εκτίμηση με βάση τα βίντεο που έχουν καταγράψει το συμβάν), η μάζα του καυσίμου θα έπρεπε να είναι m₁ = 2.300-2.800 kg. Αντίστοιχα, αν χρησιμοποιηθεί το μοντέλο του Health and Safety Executive (HSE), που υπολογίζει τη διάμετρο της πύρινης σφαίρας από τη σχέση: D=5,8-m, η μάζα του καυσίμου υπολογίζεται η = 2.600 – 3.100 kg. Για να μπορέσει να σχηματιστεί νέφος εύφλεκτων ατμών αυτό θα πρέπει να βρίσκεται εντός των ορίων αναφλεξιμότητας του υλικού το οποίο θεωρείται ότι σχηματίζει το νέφος των ατμών. Η μέτρηση που χρησιμοποιείται ως ένδειξη του κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας είναι το σημείο ανάφλεξης, άρα για το σχηματισμό εύφλεκτου νέφους απαιτείται υλικό με σημείο ανάφλεξης τουλάχιστον ίσο με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος στο χώρο του συμβάντος. Σύμφωνα με το με ΑΠ. 1171/30-03-2025|EMY/Ε1 έγγραφο της Διεύθυνσης Παροχής Μετεωρολογικών Δεδομένων της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας εκτιμάται η θερμοκρασία στην περιοχή των Τεμπών την ώρα του τραγικού δυστυχήματος ήταν 10 – 11 °C και η σχετική υγρασία 85 – 90%. Επομένως, το σημείο ανάφλεξης της ουσίας θα πρέπει να είναι κάτω από 10 °C.
Από τα στοιχεία του φορτίου της εμπορικής αμαξοστοιχίας και την Έκθεση Αυτοψίας της Ελληνικής Αστυνομίας, δεν αναφέρεται πουθενά καταγραφή υλικού που θα έχει χαρακτηριστικά αυτών που απαιτούνται για το σχηματισμό εύφλεκτου νέφους ατμών που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχηματισμό πύρινης σφαίρας. Επίσης, σύμφωνα με το με ΑΠ 3022/21/8925/4-ζ΄/27-03-2025 έγγραφο της Διεύθυνσης Εγκληματολογικών Ερευνών της Ελληνικής Αστυνομίας, τα 3 βίντεο που απεικονίζουν τη διέλευση της εμπορικής αμαξοστοιχίας από τη Νότια Σήραγγα Πλαταμώνα και το ΚΕΚ Ραψάνης αποτελούν ακριβή αντίγραφα (γνήσια) αρχείων βίντεο από τις αντίστοιχες κάμερες ασφαλείας. Κατόπιν παρακολούθησης των σχετικών βίντεο, παρατηρείται ότι οι 3 ανοιχτές φορτάμαξες δεν έφεραν επάνω τους κάτι άλλο πέραν των μεταλλικών ελασμάτων (λαμαρίνες) που αναφέρονταν στις αντίστοιχες φορτωτικές (δεν εντοπίζεται πάνω στα μεταλλικά ελάσματα κάποιο αντικείμενο που θα μπορούσε να παραπέμπει σε δεξαμενή ή δοχεία αποθήκευσης κάποιου υγρού). Με δεδομένο δε πως οι υπόλοιπες φορτάμαξες με τα εμπορευματοκιβώτια δεν είχαν το παραμικρό ίχνος φωτιάς, και σύμφωνα με την Έκθεση Αυτοψίας της Ελληνικής Αστυνομίας τα εμπορευματοκιβώτια βρέθηκαν είτε με εμπορεύματα σύμφωνα με τις φορτωτικές είτε κενά, δε φαίνεται να υπήρχε στην εμπορική αμαξοστοιχία φορτίο με πτητικό υλικό από το οποίο θα μπορούσε να σχηματιστεί νέφος εύφλεκτων ατμών που θα οδηγούσε σε σχηματισμό πύρινης σφαίρας.
