SISTEMI WATER MIST : NEL PASSATO

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1 I SISTEMI WATERMIST PER LA PROTEZIONE ATTIVA CONTRO GLI INCENDI: TIPOLOGIE E CARATTERISTICHE dott. ing. Maurizio Grande Direttore Tecnico Norsim Engineering Srl m.grande@norsim.it 1/38 SISTEMI WATER MIST : NEL PASSATO I PRIMI REPORTS RISALGONO AGLI ANNI 30 DEL 900 L ALTA EFFICACIA DI ESTINZIONE FU OSSERVATA NELLA PRATICA DAI VV.F. SIA IN EUROPA SIA IN USA LO STATO DELL ARTE (COSTRUZIONE MACCHINE E SCIENZA MATERIALI) ERA IN QUEL TEMPO TROPPO MODESTO PER REALIZZARE POMPE AD ALTA PRESSIONE PERFORMANTI E SU GRANDE SCALA IL MERCATO DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO DELL EPOCA NON RICHIEDEVA I SISTEMI WM ALLORA PIU COSTOSI TRA 1940 / 1980 SI TROVANO ANCORA REPORTS MA I SISTEMI WM SFONDANO ALLA FINE DEL /38 1

2 DIFFUSIONE DELLA TECNOLOGIA WM IN NUMERO CRESCENTE DI INSTALLAZIONI PER : elevata efficacia ridotte dimensioni e ridotte masse degli impianti compatibilità con la presenza umana ridotto bagnamento della superficie messa al bando degli Halon 3/38 APPLICAZIONI SISTEMI WM SCUOLE / UFFICI MUSEI, TEATRI, PALAZZI STORICI SALE QUADRI ELETTRICI CAMERE / CUCINE ALBERGHI CED SALE MACCHINE (MARITTIMO, NAVALE, TERRESTRE) CENTRALI TERMICHE VANI TURBINE A GAS GALLERIE AUTOSTRADALI / FERROVIARIE METROPOLITANE CABINE NAVI AEROPORTI AEROMOBILI. 4/38 2

3 5/38 SISTEMI WM : GENERALITA L efficacia di estinzione del fuoco con il water mist dipende in modo critico da: DIMENSIONI DEL MIST STABILITA DEL MIST COMPORTAMENTO CINETICO DEL MIST PRESENZA DI OSTACOLI NELL AMBIENTE EFFICIENZA E TASSO DI EVAPORAZIONE DELLE GOCCE 6/38 3

4 Segue : SISTEMI WM : GENERALITA GLI STD IN VIGORE DEFINISCONO WM UN NEBULIZZATO IN CUI IL Ø MEDIO DELLE GOCCE SIA < 1000 MICRON NEL 99% DEL MIST PRODOTTO (Ø MEDIO µm) IL WM È USUALMENTE PRODOTTO ATTRAVERSO L UTILIZZO DI ALTA PRESSIONE ESISTONO SUL MERCATO NUMEROSI TIPI DI UGELLI REALIZZATI CON DIFFERENTI PRINCIPI 7/38 LE DIMENSIONI DELLE GOCCE E LA PRESTAZIONE DEGLI UGELLI DIPENDONO IN GRANDE MISURA DAL VALORE DI PRESSIONE IMPIEGATO 8/38 4

5 SISTEMI WM : GENERALITA I SISTEMI WM NORMALMENTE USANO ACQUA PURA COME AGENTE ESTINGUENTE (TALVOLTA CON SCHIUMA O ALTRI ADDITIVI) GLI STD DIVIDONO I SISTEMI WM A SECONDA DELLA PRESSIONE DI ESERCIZIO IN TRE CATEGORIE : Bassa P Media P Alta P < 12,1 bar 12,1 34,5 bar > 34,5 bar ( bar) 9/38 PRINCIPALI TECNOLOGIE IMPIANTISTICHE 10/38 5

6 CARATTERIZZAZIONE IMPIANTISTICA DEI SISTEMI WM 11/38 Segue: CARATTERIZZAZIONE IMPIANTISTICA DEI SISTEMI WM PER LE ELEVATE PRESSIONI DI ESERCIZIO COMPONENTI: DI QUALITÁ PIÚ ELEVATA, PIÚ ROBUSTI, PIU AFFIDABILI NOTEVOLE RIDUZIONE DEGLI INGOMBRI E PESI MAGGIORE FACILITÀ DI INSTALLAZIONE E MANUTENZIONE 12/38 6

7 SISTEMI WM : TECNOLOGIA DEI COMPONENTI E ASPETTI PROGETTUALI ALIMENTAZIONE DEGLI IMPIANTI FISSI ATTIVI acqua demineralizzata filtraggio delle particelle sospese e/o disciolte acqua potabile o equivalente SERBATOIO DI ACCUMULO stoccaggio di tutto il volume richiesto / calcolato oppure solo parziale con filtraggio in tempo reale quando non c è serbatoio, la presa è diretta da acquedotto serbatoio in acciaio o plastica ( litri) importante (!) dimensionare correttamente il volume del serbatoio e studiare quote ingresso / uscita per prevenire turbolenza o aria nell acqua 13/38 Segue : SISTEMI WM : TECNOLOGIA DEI COMPONENTI E ASPETTI PROGETTUALI FILTRAZIONE Per gli STD il livello richiesto almeno l 80% della più piccola dimensione di transito dell acqua nell ugello Valvole di controllo e pompe assiali a pistoni hanno tolleranze estremamente piccole (filtro ~ 10 µm) La posizione del filtro è della massima importanza. Nei sistemi chiusi si filtra sulla linea di ritorno. Nei sistemi aperti si filtra a valle e a monte della pompa Filtri di carta o cellulosa sono assolutamente proibiti per ragioni microbiologiche 14/38 7

8 UNITÀ DI PRESSIONE (bombole con propellente) (twin-fluid) Taluni sistemi wm sono azionati da un gas propellente, immagazzinato in una o piú bombole, mentre in altre c è acqua. L azoto pressurizza l acqua e la spinge nel sistema per servire gli ugelli (!) La struttura delle bombole ad acqua è particolare perché ha bisogno di un rivestimento interno molto speciale SOURCE: Max Lakkonen - International Water Mist Conference, Berlin - September /38 UNITÀ DI PRESSIONE (pompe) (single-fluid) È la tecnica di pompaggio più diffusa Unità di pompaggio costituita da una o più pompe Portata richiesta raggiunta aumentando il numero di pompe Le più usate sono le pompe a pistoni (portata Q direttamente proporzionale alla P) Portate tipiche di impiego tra 15 e 150 L/min secondo l applicazione SOURCE: Max Lakkonen - International Water Mist Conference, Berlin - September /38 8

9 Nei sistemi WM i valori delle dimensioni medie delle gocce e delle portate utilizzate sono almeno uno o due ordini di grandezza inferiori rispetto a quelli dei sistemi convenzionali a pioggia, con erogatori di tipo sprinkler, e a diluvio 17/38 Watermist vs. Sprinkler View sample movie 18/38 9

10 Con l ultra fine mist a parità di portata si registrano sempre T di picco marcatamente più basse! (Centerline temperature with increasing mass flow rates for different mist classes) Source: K. C. Adiga - CFD Simulation Accelerates Development of New Fire Suppression Technology (CFD REVIEW MAY 04, 2004) 19/38 VALVOLE I sistemi WM includono diversi tipi di valvole (di scarico, di regolazione o rilevazione della pressione) Lungo la pipeline si installano valvole di sezionamento (requisiti diversi per impianti WM navali o terrestri) Le valvole sono in acciaio o ceramica con attuatore normalmente elettrico 20/38 10

11 PIPING La dimensione dipende dall applicazione Nel civile è molto semplice, in gallerie e nelle navi è un lavoro imponente Sempre in acciaio inox, quasi sempre AISI316 (AISI304 è più soggetto alla corrosione per il Cl) Impiego di tubazioni sia welded sia seamless La pipeline rappresenta una parte non marginale del costo dell intero sistema WM Piccolo Ø tubazioni (¼ ; ½ ; mm) APETTI PROGETTUALI IMPORTANTI Calcolo della perdita di pressione accettabile (formule di DARCY WEISBACH oppure HAZEN-WILLIAMS) Colpi d ariete (stress ai ganci e fittings) 21/38 UGELLI Sono il cuore della tecnologia WM Qualità ugelli + Livello pressione di esercizio Qualità e Quantità acqua nebulizzata 22/38 11

12 CARATTERIZZAZIONE DI UN NEBULIZZATO Il processo di disintegrazione di un getto liquido è un processo stocastico Un mist è caratterizzato dalla dimensione delle gocce (SMD diametro medio di Sauter) dalla distribuzione spaziale delle gocce nel volume di interesse SOURCE: 23/38 CARATTERIZZAZIONE DI UN NEBULIZZATO 24/38 12

13 Segue: CARATTERIZZAZIONE DI UN NEBULIZZATO La distribuzione delle dimensioni di un mist dipende fortemente dal tipo di atomizzatore e dal suo regime di funzionamento Il principale problema tecnologico nel disegno di un ugello è come fornire energia cinetica al getto che si vuole atomizzare SOURCE: 25/38 C è una grande varietà di ugelli sul mercato per le più diverse applicazioni Ugelli posso essere del tipo: aperto o chiuso La maggior parte dei sistemi WM ad alta P applica agli ugelli P> 80 bar Ugelli: testati / approvati in laboratori riconosciuti 26/38 13

14 VANTAGGI SOURCE : Convegno Politecnico di Milano Prof. G. Manzini 27/38 ASPETTI CRITICI DA GESTIRE SOURCE : Convegno Politecnico di Milano Prof. G. Manzini 28/38 14

15 IL MERCATO DELLA DOMANDA Affermato nei settori navale petrolifero estrattivo cogenerazione In crescita nelle applicazioni terrestri beni storici, musei, archivi, magazzini scuole, alberghi, centri commerciali computer room industria di processo 29/38 UN CASO REALE DI TECNOLOGIA WATERMIST CONIUGATA CON L APPROCCIO INGEGNERISTICO ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO 30/38 15

16 PER UNA PREVENZIONE ANTINCENDIO DEI PUNTI DI INNESCO IN UN MAGAZZINO PEZZE DI LANA CON UN APPROCCIO INGEGNERISTICO Tipologia dell immobile: Destinazione d uso: Superficie in pianta: Altezza: FABBRICATO INDUSTRIALE MAGAZZINO DI STOCCAGGIO E MOVIMENTAZIONE CON SCAFFALATURE 349,00 mq 20,00 mt Materiali stoccati: Lana kg Materiale imballaggio: Cartone kg Nylon kg Modalità di stoccaggio: Cassetti di PEHD kg Calore sviluppabile: Carico d'incendio specifico: MJ MJ/mq Presenza di macchine operatrici automatiche: Presenza di personale addetto: SI NO 31/38 STRATEGIA DI PROTEZIONE DEL POSSIBILI SOLUZIONI Approccio prescrittivo UNI EN (IMPIANTO SPRINKLER) Approccio ingegneristico D.M. 9 maggio 2007 (IMPIANTO WATERMIST) ANALISI DELLE FONTI DI INNESCO 32/38 16

17 Approccio ingegneristico -D.M. 9 maggio 2007 ANALISI DELLE FONTI DI INNESCO ANALISI RISCHI MOTORE ELETTRICO COME FONTE DI INNESCO ANALISI CAMPI TERMICI GENERATI MOTORE ELETTRICO COME FONTE DI INNESCO 33/38 Approccio ingegneristico -D.M. 9 maggio 2007 Individuazione e simulazione dei possibili scenari di incendio Es.: IPOTESI 1 Curva (T /t) Raggiungimento OBIETTIVI DI SICUREZZA 34/38 17

18 Approccio ingegneristico -D.M. 9 maggio 2007 Individuazione e simulazione dei possibili scenari di incendio Es.: IPOTESI 2 Curva (T /t) Raggiungimento OBIETTIVI DI SICUREZZA Idem per tutti gli scenari possibili 35/38 Approccio ingegneristico -D.M. 9 maggio /38 18

19 Vantaggi - 1 semplicità di installazione/disinstallazione e limitato impatto impiantistico assenza di costi indiretti per impegnative opere civili ingombro limitato della sostanza estinguente efficacia ed affidabilità prestazionale nessun danno alla proprietà e alle persone compatibile con la presenza di esseri umani nell ambiente di intervento 37/38 Vantaggi - 2 falsa scarica senza conseguenze non è soggetto al bando da norme antincendio future consistente riduzione del premio assicurativo sulla proprietà e sui beni è un sistema collaudabile una volta completata l installazione autochecking e verifica periodica dello stato di efficienza attraverso l analisi dei parametri impiantistici 38/38 19

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