Sintesi delle attività inerenti la Protezione attiva contro gli incendi

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1 Sintesi delle attività inerenti la Protezione attiva contro gli incendi Giovanni Manzini (Applied Thermal Engineering prof. P. Andreini) Giornata Nazionale UIT dell Ingegneria Antincendio 1

2 Campi di interesse Incendi: ( Fire tornadoes ) (deflagranti) Sistemi 2

3 Partner Ricerca applicata: Metropolitana Milanese, CESI Ricerca Consulenza: Metropolitana Milanese, Marioff, Hughes Associates Europe Normativa: UNI 3

4 Metodologie utilizzate Analisi Fisico matematica dei fenomeni Sperimentazione Termofluidodinamica computazionale 4

5 Giovanni Manzini : scenari d incendio in una linea metropolitana automatica Analisi e messa a punto di strategie per il controllo dei fumi ai fini del mantenimento di condizioni sicure per l esodo degli occupanti e l intervento delle squadre di emergenza. vcr [m/s]. 10,00 9,50 9,00 8,50 8,00 7,50 7,00 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 vcr correlazione 1 vcr correlazione 2 vcr correlazione 3 vcr correlazione 4 GEOMETRIA 1 - VELOCITA' CRITICA HRR [kw] 1-Correlazioni T [ C] ECART code T medie tratte t [s] t=3730 s t=3740 s t=3760 s t=3800 s t=3860 s t=3920 s t=3980 s t=4100 s t=4220 s t=4340 s t=4460 s t=4600 s 2-SES code 4-FDS code 5

6 Giovanni Manzini : scenari d incendio con presenza di idrocarburi liquidi Scenari d incendio con pool fire in evoluzione libera o forzata: modellazione, sperimentazione e simulazione numerica (ECART, FDS). Scambi di: Energia, Massa. (Trasmissione del calore all interno del pool e pool-esterno, vaporizzazione del liquido). HRR 6

7 Giovanni Manzini Scenari d incendio con ( Fire tornadoes ) in evoluzione libera o forzata: modellazione, sperimentazione e simulazione numerica (FDS). Tm T [ C]. 250 Tm-1 Tm-2 Tm-3 Tm-4 Tm t [s]

8 Sicurezza del lavoro: Zone a rischio Ex r Sorgenti di emissione (SE) Estensione; Forma e dimensioni; Tipo. a h Perizie/ CT: Deflagrazioni Flashfire; Fireball; BLEVE. BLEVE 8

9 Giovanni Manzini Sistemi water mist Sistemi per il controllo, la soppressione e l estinzione degli incendi: single-fluid, twin-fluid Parametri caratteristici delle erogazioni: Erogazione Convenzionale Portata [m 3 /s] ([l/min]) 8, , (50 100) 3, , (2 35) Diametro medio [µm] Pressione di esercizio [MPa] ([bar]) 0,2 0,5 (2 5) 5 20 (50 200) Principi fisici alla base del funzionamento dei sistemi water mist: raffreddamento; riduzione della concentrazione secondariamente, di combustibile; di ossigeno e, azione di attenuazione della potenza termica irraggiata. Diffusione della tecnologia water mist in un numero crescente di installazioni grazie a: - elevata efficacia, - compatibilità con la presenza umana, - ridotte dimensioni e masse degli impianti, - ridotto bagnamento delle superfici, - messa al bando degli halon. 9

10 Sistemi water mist Erogazione water mist iniezione dispersione trascinamento vaporizzazione Contributo allo sviluppo modello iniezione WM per il codice ECART (CESI Ricerca). Scambi termici tra le gocce e i fumi caldi/fiamme scambi convettivi attenuazione radiativa Temperatura zona combustione raffreddamento estinzione Evoluzione pool-fire ignizione sviluppo esaurimento estinzione Valutazione coefficiente di scambio termico convettivo h; Stima valori attenuazione radiativa A. Stima valore medio della temperatura della zona di combustione T FL. Elaborazione modello pool fire per il codice ECART (CESI Ricerca); Valutazione efficacia erogazioni dirette e indirette. 10

11 Giovanni Manzini Sistemi water mist Erogazioni dirette - scenari d incendio in ambiente confinato pool fire MAU: Machinery space Accumulator Unit (Twin-fluid) Influenza sui pool fire: controllo soppressione estinzione Influenza sul mantenimento di condizioni sicure per l esodo degli occupanti Focolai esposti all erogazione, oppure nascosti Misure: t T [CO] DAU: Data Accumulator Unit (Twin-fluid) 11

12 Giovanni Manzini Sistemi water mist Erogazioni dirette - scenari d incendio in ambiente confinato pool fire T [ C] Tm Free burning DAU MAU Erogazioni dirette su pool fire nascosto t [s] 9 COm Erogazione 8 7 [CO] ppm Free burning DAU MAU t [s] 12

13 Sistemi water mist Erogazioni indirette - scenari d incendio in ambiente confinato pool fire Influenza sui pool fire: controllo soppressione estinzione Influenza sul mantenimento di condizioni sicure per l esodo degli occupanti Misure: t T [CO] Machinery space/ Tunnel Unit (Single fluid) 13

14 Sistemi water mist Erogazioni indirette - scenari d incendio in ambiente confinato pool fire Temperatura media, da 1 m a 2 m di altezza, nella zona a valle del pool fire Erogazioni indirette su pool fire esposto T [ C] Evoluzione libera t [s] Concentrazione media di CO nei prelievi di fumo dalla zona a valle del pool fire Erogazione [CO] [ppm] 30 Evoluzione libera t [s] 14

15 Sistemi water mist Modellazione iniezione water mist Elaborazione e validazione di un modello dei fenomeni di scambio tra le gocce dell erogazione water mist e l ambiente, implementato nel codice ECART al fine di effettuare analisi interpretative e previsionali di scenari d incendio caratterizzati dalla presenza di iniezioni di acqua nebulizzata. L v 0 v goccia H Il modulo WM si interfaccia con Dispersione goccia nell ambiente Modulo Aerosol e vapori Deposizione goccia sulle superfici Modulo Termoidraulico 15

16 Sistemi water mist Modellazione iniezione water mist ECART HRR [W]. _ Free burning HRR t [s] HRR [W] Iniezione WM HRR m t [s] 16

17 Prerogative dei Sistemi : Vantaggi rispetto ai sistemi tradizionali ad acqua Maggiore efficacia dello scambio termico convettivo tra le gocce dell iniezione water mist e gli aeriformi. Maggiore attenuazione della radiazione termica. Maggiore raffreddamento di reagenti e prodotti della combustione. Applicabilità e rilevante efficacia sugli incendi di classe B. Utilità erogazioni su focolai nascosti (protetti) e indirette. Svantaggi rispetto ai sistemi tradizionali ad acqua Maggiore sensibilità alla ventilazione (naturale, forzata). Maggiore difficoltà a raggiungere e mantenere un opportuna concentrazione di estinguente nell intorno della zona di combustione. Maggiore sensibilità alle caratteristiche dello spray e alla disposizione degli erogatori. Elevata sensibilità alle caratteristiche del combustibile. Abbattimento dei prodotti della combustione e del particolato. Riduzione della visibilità. 17

18 Giovanni Manzini G. Manzini, Manuale dell ingegnere meccanico, a cura di P. Andreini, cap. 32, Sistemi antincendio, Hoepli Ed., 2005 G. Manzini, In vigore le regole sugli ambienti a rischio di esplosione, La Termotecnica, Settembre 2003 P. Andreini, G. Manzini, P. Parolini, La tecnologia water mist per il controllo e l estinzione degli incendi, La Termotecnica, Febbraio 2005 P. Andreini, G. Manzini, P. Parolini, E. Galli, Efficienza dell'erogazione water mist in scenari d'incendio di una linea metropolitana, La Termotecnica, Maggio 2005 G. Manzini, Le barriere water mist per la protezione attiva contro gli incendi, (versione completa), La Termotecnica, 1 Dicembre 2005 G. Manzini, Le barriere water mist per la protezione attiva contro gli incendi, (versione ridotta), Il Giornale dell Ingegnere, Dicembre 2005 G. Manzini, Rischi di esplosione nei luoghi di lavoro. In vigore le nuove regole, La Termotecnica, Giugno 2006 G. Manzini, E. Galli, I sistemi water mist per il controllo, la soppressione e l estinzione degli incendi, Il Giornale dell Ingegnere, 1 Giugno 2006 G. Manzini, L. Iannantuoni, s Formazione, sviluppo e mantenimento, La Termotecnica, Novembre 2006 G. Manzini, L. Iannantuoni, s Principali riscontri di una fase sperimentale in ambiente confinato, La Termotecnica, Giugno 2007 In attesa di pubblicazione G. Manzini, L. Iannantuoni, P. Andreini, La tecnologia water mist per il controllo, la soppressione e l estinzione degli incendi, Prevenzione e Sicurezza P. Andreini, G. Manzini, L. Iannantuoni, Analisi delle fasi di formazione, sviluppo e mantenimento delle s, con l'ausilio della sperimentazione e della termofluidodinamica computazionale, Convegno naz. ATI 07. P. Andreini, G. Manzini, Effects analysis of some water mist injections on pool fires, by experimental activity and CFD codes, Int. rev. P. Andreini, G. Manzini, F. Parozzi, L. Iannantuoni, Development, implementation and validation of a pool fire model oriented to ECART code, Int. rev. 18

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