Università degli studi di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari. Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

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Michela Vacca
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1 Università degli studi di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Relatore: Candidata: Chiar.mo Prof. Ing. PAOLO TARTARINI Corniani Chiara Correlatori: Prof. Ing. MAURO A. CORTICELLI Sig. MASSIMO BETTATI Dr. Ing. LUCA TAROZZI Anno Accademico 211/212

2 Impianti antincendio a gas CASO DI STUDIO Scarica di gas Interazione con il contenuto Soluzione: Ugello silenziato Causa: rumore Problemi su alcuni HDDs

IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI CLEAN AGENTS: halocarbon HFC 23 HFC 227ea HFC 125 HFC 236fa NOVEC 123 inerti IG 1 IG 55 IG 1 IG 541 Azione chimica

3 IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI CLEAN AGENTS: halocarbon HFC 23 HFC 227ea HFC 125 HFC 236fa NOVEC 123 inerti IG 1 IG 55 IG 1 IG 541 Azione chimica EFFICACI SU INCENDI Riduzione del calore Riduzione della percentuale di ossigeno di classe B (infiammabili) di classe A a combustione superficiale (materiali termoplastici)

EFFICACI SU INCENDI Riduzione del calore Riduzione della percentuale di ossigeno

4 IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI APPLICAZIONI PRINCIPALI CED Archivi sale di controllo musei e beni culturali

5 IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI PROGETTAZIONE Sopralluogo analisi del rischio Scelta tipologia d impianto Test Door Fan Scelta del gas Calcolo della quantità di agente TEMPI DI SCARICA Chimici: 1 s Inerti: 6 s

tipologia d impianto Test Door Fan Scelta del gas

6 IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI DIMENSIONAMENTO

GRANDEZZE ACUSTICHE SUONO: variazione di pressione rispetto alla pressione atmosferica media λ p max Le onde sonore trasportano energia e quantità di moto Intensità acustica I

7 GRANDEZZE ACUSTICHE SUONO: variazione di pressione rispetto alla pressione atmosferica media λ p max Le onde sonore trasportano energia e quantità di moto Intensità acustica I suoni percepibili dall uomo hanno pressione di I suoni che provocano fastidio hanno pressioni di 2 Pa Scala decibel Livello di intensità acustica Livello di potenza acustica

suoni percepibili dall uomo hanno pressione di 2 1-5 I suoni che provocano fastidio

8 GRANDEZZE ACUSTICHE Suono complesso: sovrapposizione di suoni puri più frequenze teorema di Fourier Qualsiasi funzione irregolare e non periodica può essere considerata come somma di funzioni periodiche di periodo infinito si può determinare la pressione associata ad ogni frequenza. Dominio del tempo Dominio delle frequenze SPETTRO DI FREQUENZA Suono puro Suono periodico Suono complesso

funzioni periodiche di periodo infinito si può determinare la pressione associata ad ogni

9 GRANDEZZE ACUSTICHE Analisi in frequenza di un segnale: filtro a banda costante Passa alto Passa-banda Elimina-banda G(dB) -3 ampiezza del filtro Filtro in bande d ottava Filtro in bande di terzi d ottava f(hz) Picco (costante di tempo <1μs) costante di tempo Fast (costante di tempo 125 ms) segnale variabile nel tempo Slow (costante di tempo 1 s) smorzare l oscillazione di un segnale Impulse (costante di tempo 35 ms) rumori impulsivi

1414 f(hz) 8 1 125 Picco (costante di tempo <1μs) costante di tempo Fast (costante di tempo 125 ms) segnale

10 Pressione (bar) TEST SULL UGELLO BETTATI Impianto di prova 1 bombola 3 bar azoto Concentrazione a norma per 31 m 3 ugello Bettati 1 Diametro foratura 1 mm restrictor Diametro foratura 4.5 mm valvola regolatrice di pressione Tempo (s)

ugello Bettati 1 Diametro foratura 1 mm restrictor

fonometro analizzatore di frequenze in bande d ottava

11 TEST SULL UGELLO BETTATI Strumenti 1 ssd 1 HDD da 72 rpm 1 HDD da 1 rpm Programma HD speed per monitoraggio HDD fonometro analizzatore di frequenze in bande d ottava Programma Noise Studio per elaborazione rumore manometro bilancia

12 pressione (bar) TEST SULL UGELLO BETTATI peso (kg) TEST ESEGUITI: 1) verifica impianto 1) verifica impianto 2) monitoraggio intensità sonora 3) monitoraggio intensità sonora con valvola CDP 4) monitoraggio frequenze 5) monitoraggio frequenze con valvole CDP 6) controllo del funzionamento degli HDDs 7) controllo del funzionamento degli HDDs con valvola CDP pressione prova pressione 1/4.5 pressione 1/ PESO PROVA PESO PROGRAMMA 1/4.5 PESO PROGRAMMA 1/ Tempo (s)

del funzionamento degli HDDs 7) controllo del funzionamento degli HDDs con valvola CDP 6 5 4 3 2 1 pressione prova pressione 1/4.

13 db(a) pressione (bar) intensità (db(a)) TEST SULL UGELLO BETTATI 2) monitoraggio intensità sonora 3) monitoraggio intensità sonora con valvola CDP restrictor valvola CDP db(a) 128 db(a) intensità intensità scarica 2 scarica pressione (bar)

db(a) 128 db(a) intensità 1 1 5 1 13 19 23 27 33 37 42 48 53 85 75 intensità 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5

16 32 63 125 25 5 1 2 4 8 16 Livello (db) TEST SULL UGELLO BETTATI 4) monitoraggio frequenze 5) monitoraggio frequenze con valvole CDP -Filtro in bande d ottava - costante di tempo

14 Livello (db) TEST SULL UGELLO BETTATI 4) monitoraggio frequenze 5) monitoraggio frequenze con valvole CDP -Filtro in bande d ottava - costante di tempo FAST valvola CDP Z frequenza (Hz) restrictor inizio scarica rumore di fondo frequenze (Hz) Frequenze (Hz)

tempo FAST 14 12 1 8 6 4 2 valvola CDP 16 32 63 125 25 5 1 2 4 8 16 Z frequenza (Hz)

15 velocità Mbytes/s velocità Mbytes/s intensità (db(a)) velocità Mbytes/s TEST SULL UGELLO BETTATI 6) controllo del funzionamento degli HDDs 7) controllo del funzionamento degli HDDs con valvola CDP intensità 1 intensità ssd ssd Tempo (s) Tempo (s) Tempo (s)

intensità 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 24 23 22 21 2 19 18 ssd ssd 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 Tempo (s) 1 9

16 pressione (bar) peso (kg) intensità (db(a)) velocità Mbytes/s TEST SULL UGELLO SILENZIATO PROCEDIMENTO: 1) Progettazione prototipo 2) Modifiche ed esecuzione di 7 test 3) Confronto con l ugello Bettati 1) Progettazione prototipo Calo di intensità sonora Curva di scarica paragonabile all ugello esistente Χ Blocco degli HDDs miglioramento non sufficiente db(a) pressione (bar) peso intensità (db(a)) Tempo (s)

di scarica paragonabile all ugello esistente Χ Blocco degli HDDs miglioramento non sufficiente 6 5 4 3 2 1 118 db(a) pressione

17 pressione (bar) 2) Modifiche TEST SULL UGELLO SILENZIATO Ottimizzazione del Materiale fono-assorbente (opzione 1) X Blocco degli HDDs quantità materiale non sufficiente pressione (bar) peso intensità (db(a))

Blocco degli HDDs quantità materiale non sufficiente 6 5 4 3 2

18 pressione (bar) Peso (kg) db(a) 2) Modifiche TEST SULL UGELLO SILENZIATO Riempimento 1 X Blocco degli HDDs quantità materiale non sufficiente Riempimento 2 Calo di intensità sonora Curva di scarica paragonabile all ugello esistente con e senza valvola CDP Frequenza inferiori Funzionamento corretto degli HDDs 3) Confronto con l ugello Bettati pressione PROTOTIPO peso PROTOTIPO pressione BETTATI peso BETTATI db LAFp PROTOTIPO LAFp BETTATI

Frequenza inferiori Funzionamento corretto degli HDDs 3) Confronto con l ugello Bettati 6 5 4 3 2 1 pressione PROTOTIPO peso PROTOTIPO

19 velocità Mbytes/s velocità Mbytes/s TEST SULL UGELLO SILENZIATO 3) Confronto con l ugello Bettati PRIMA DOPO PROTOTIPO 1 BETTATI Frequenze (Hz) Tempo (s) PROTOTIPO 72 BETTATI Tempo (s)

PROTOTIPO 1 BETTATI Frequenze (Hz) 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 Tempo (s) 11 1 9 8 7 6 5

20 velocità Mbytes/s pressio e (bar) db(a) TEST SULL UGELLO SILENZIATO CAUSE RUMORE: COMPONENTE MECCANICA pressione SENZA DIAFRAMMA pressione LAFp SENZA DIAFRAMMA LAFp Frequenze (Hz) D 72 D Tempo (s)

pressione 1 2 3 4 5 6 13 12 11 1 9 8 7 6 5 LAFp SENZA DIAFRAMMA LAFp 1 2 3 4 5 6

21 velocità Mbytes/s TEST SULL UGELLO SILENZIATO CAUSE RUMORE: COMPONENTE AERODINAMICA db(a) velocità Mbytes/s LAFp Più MATERIALE LAFp Più MATERIALE Tempo (s) Più MATERIALE 72E Tempo (s)

22 SOLUZIONI ALTERNATIVE Interventi sull impianto:? aumentare il numero degli ugelli; posizionare gli ugelli lontano dagli HDDs; controllare la pressione della scarica; Interventi sul contenuto del CED: utilizzare esclusivamente dischi solidi;? installare sistemi enterprise class;? prevedere sensori anti shock e sistemi Fault-Tolerant Raid; inserire gli HDDs in armadi a particolare tenuta; Scegliere impianti alternativi impianto a water mist sistema riduzione d ossigeno

CONCLUSIONI E stato analizzato dal punto di vista acustico un ugello di un impianto antincendio ad estinguente gassoso Dai test eseguiti si conferma quanto già presente in report di altre aziende: il

23 CONCLUSIONI E stato analizzato dal punto di vista acustico un ugello di un impianto antincendio ad estinguente gassoso Dai test eseguiti si conferma quanto già presente in report di altre aziende: il rumore bianco generato supera i 13 db, comprende frequenze fino e 8 khz e crea problemi a tipologie di drivers rigidi E stato prodotto ed analizzato un prototipo di ugello silenziato con l obiettivo di ridurre l intensità sonora, non danneggiare il contenuto nel volume da proteggere e rispettare i tempi di scarica richiesti da normativa I test eseguiti sul prototipo mostrano come gli obiettivi siano stati raggiunti Sviluppo futuro: rendere commercializzabile il prodotto

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