Relazione tecnica di prevenzione incendi Rev. 00 Progetto di variante Lug. 2016, h, ALLEGATO HF STUDIO TECNICO ASSOCIATO CINALLI - ZAPPA pag. 2 Via Fi

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1 Relazione tecnica di prevenzione incendi Rev. 00 Progetto di variante Lug ALLEGATO HF - DETERMINAZIONE DELL ALTEZZA LIBERA DA FUMO AL VARIARE DEL TEMPO ALLEGATO HF Per la determinazione della variazione dell altezza libera da fumo durante l incendio per ciascuno dei compartimenti riportati nella seguente tabella: Compartimento Descrizione Note Compartimento N. 5 Deposito materie prime e prodotti finiti Si veda l allegato relativo al calcolo del carico di incendio si è proceduto con la determinazione della variazione nel tempo della potenza termica totale rilasciata da un eventuale incendio: curva RHR(t). A tal fine si è determinato il fattore di ventilazione cosi definito: Dove: h [ ] h [ ] 2 h STUDIO TECNICO ASSOCIATO CINALLI - ZAPPA pag. 1 Via Fiera, Bormio SO [ ] Dopo aver verificato se lo sviluppo dell incendio è controllato dalla ventilazione 1 (O< 0,06 0,07) o dal combustibile è stata assegnata, da valori desunti dalla letteratura e dalla Norma UNI , la tipologia di crescita ed il relativo valore del tempo t α (tempo di sviluppo della potenza di 1 MW) e quindi della costante α che ne regola lo sviluppo: Si è quindi proceduto a verificare se fosse o meno possibile il verificarsi del flashover: il flashover è possibile solo se l incendio rilascia un valore probabile minimo che si può calcolare con l espressione di Walton e Thomas contenuta nella NFPA 555 dove: 7, h [ ] h è la differenza tra il punto più alto e quello più basso fra tutte le aperture di ventilazione: h - dove è la larghezza, in metri, di un apertura equivalente, ai fini del flashover, calcolata imponendo che il fattore di ventilazione del locale in cui sia presente solo tale apertura sia pari alla somma dei fattori di ventilazione delle singole aperture realmente presenti che hanno dimensioni generiche, e h,. 1 Un incendio è controllato dalla ventilazione quando durante la fase di sviluppo la massa d aria che può penetrare nel locale è minima rispetto alla superficie del combustibile presente (tale tipologia è quella che maggiormente si riscontra in ambienti chiusi).

2 Relazione tecnica di prevenzione incendi Rev. 00 Progetto di variante Lug. 2016, h, ALLEGATO HF STUDIO TECNICO ASSOCIATO CINALLI - ZAPPA pag. 2 Via Fiera, Bormio SO h, h [ ] [ ] è la differenza tra la superficie totale del compartimento e l area [ ] Determinato il valore di risolvendo l equazione si è determinato l istante di tempo t F in cui si manifesterà il flashover. L integrale ( ) rappresenta l energia rilasciata dall incendio al tempo ed indica la minima energia di cui deve essere dotato il compartimento affinché il combustibile giunga a flashover: ( ) L energia totale presente nel compartimento di superficie S, è stata determinata mediante il calcolo del carico di incendio specifico q f [MJ/kg] assumendo 17,5 /. [ ] [ ] Se il flashover potrà essere raggiunto e l incendio potrà rilasciare in ambiente il valore massimo e costante della potenza termica. Utilizzando l espressione (E.6) della norma UNI EN (incendio controllato dalla ventilazione) ed assumendo, a vantaggio della sicurezza, un fattore di partecipazione alla combustione m pari a 1 si è ricavata: 0,1 h [ ] Essendo, è agevole determinare la velocità massima di combustione:, Il tempo necessario per raggiungere il livello di potenza massima vale: L energia liberata dall incendio al tempo vale: ( )

3 Relazione tecnica di prevenzione incendi Rev. 00 Progetto di variante Lug cui corrisponde un quantitativo di combustibile bruciato: [ ] ALLEGATO HF Al tempo si suppone che sia bruciato il 70% della massa presente nel compartimento (UNI EN ), pertanto: da cui: +, ( ) 0,7 + 0,7,, Nell intervallo di tempo ( ) la quantità di combustibile bruciato vale: ( ) [ ] Il tempo di fine incendio si determina facilmente imponendo che l area del triangolo B,, C sia pari all energia residua disponibile 0,3 : Ne consegue che: ( ) 0,3 2 0,6 + Nell intervallo di tempo la massa di combustibile bruciato vale: ( ) 2 La massa di aria complessiva, necessaria per la combustione ammonta a: corrispondente ad un volume d aria, a 20 C:, [ ] 10 8,314 28,8 101, La quantità di combustibile bruciato dopo x minuti (se x > t A) è pari a: STUDIO TECNICO ASSOCIATO CINALLI - ZAPPA pag. 3 Via Fiera, Bormio SO [ ] ,26 +, (60 ) [ ]. Con i dati come sopra ricavati si è provveduto a determinare quindi la curva RHR(t) e la potenza termica massima rilasciata per unità di superficie RHR S:

4 Relazione tecnica di prevenzione incendi Rev. 00 Progetto di variante Lug ALLEGATO HF Si è quindi proceduto a determinare la variazione nel tempo della superficie massima di pavimento che può essere interessata dall'incendio dall'istante iniziale fino all'istante t A, valutabile mediante la seguente equazione: ( ) ( ) [ ] Si è quindi proceduto valutando la variazione della temperatura nel tempo all interno del compartimento mediante la curva parametrica pubblicata nel Bollettino Ufficiale del Consiglio Nazionale delle Ricerche n. 37 del : con: ( ) ( ) STUDIO TECNICO ASSOCIATO CINALLI - ZAPPA pag. 4 Via Fiera, Bormio SO [ ] + (1 ) ( ) dove: i coefficienti a, b, c, d, m ed n sono stati ricavati dalla tabella allegata allo stesso Bollettino Ufficiale del Consiglio Nazionale delle Ricerche n. 37 del assumendo la tipologia dell edificio di tipo E (50% delle pareti in cls, 30% in cls o muratura ed il restante 20% in pannelli isolanti). Utilizzando le seguenti espressioni sperimentali indicate dal NIST: A) ( ) 0,124 ( ), ( ), valida se Y(t) 0,2 RHR(t) 0,4 B) ( ) 0,026 ( ), ( ), valida se 0,08 RHR(t) 0,4 Y(t) 0,2 RHR(t) 0,4 C) ( ) 0,011 ( ), ( ), valida se Y(t) < 0,08 RHR(t) 0,4 ed integrando quindi in modo iterativo per intervalli di tempo molto piccoli (t 2 t 1) (3 secondi) supponendo che nel periodo (t 2 t 1) l altezza Y dal pavimento libera da fumo e gas di combustione rimanga costante e pari al valore che aveva al tempo t 1 di inizio dell intervallo si ottiene che l altezza Y(t) varia nel modo seguente: dove: Y(t) ed H (altezza locale) sono espressi in metri; A (superficie in pianta) è espressa in m 2 ; ( ) ( ) V g(ti-1) (volume totale di fumo e gas di combustione) è espresso in m 3. I risultati per i singoli compartimenti sono riportati nelle pagine seguenti Bormio, 11/07/2016 Per. Ind. Denis Zappa l Professionisti Ing. Enrico Cinalli

5 0. COMPARTIMENTO IN ESAME: 1. DETERMINAZIONE DEL FATTORE DI VENTILAZIONE (O) 1.1 Dimensioni del compartimento (m) L1 L2 H 88,21 28,24 9, Superficie in pianta del compartimento: S 2491,00 m Dimensioni (b,h) aperture di ventilazione (m): 1.4 A t 7147,93 m A v 22,41 m h eq 2,81 m progr. n b h h dav n b h n b h ,35 2,30 0,00 6,21 14, ,70 3,00 0,00 16,20 48, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,41 62, O 0,0053 m 0,5 - Essendo < 0,07 lo sviluppo dell'incendio è controllato dalla ventilazione 2. DETERMINAZIONE DEL POSSIBILE FLASHOVER Compartimento N. 5 (Deposito) Nel caso di compartimenti a pianta non rettangolare, L1, L2 ed H equivalgono ai lati del parallelepipedo che meglio approssima tale compartimento. 2.1 Sviluppo dell'incendio nella sua fase di crescita: medio [Rif. UNI ] 2.2 Tempo di sviluppo della potenza di 1 MW: t a 300 sec. [Rif. UNI ] 2.3 Costante che ne regola lo sviluppo: a 0,0111 KJ/s 3 [Rif. UNI ] 2.4 Altezza del punto più alto tra tutte le aperture di ventilazione: h max 3,00 m 2.5 Altezza del punto più basso tra tutte le aperture di ventilazione: h min 0,00 m 2.6 Altezza apertura equivalente: h Vequiv 3,00 m 2.7 Larghezza apertura equivalente: W Vequiv 7,21 m 2.8 Superficie apertura equivalente: A Vequiv 21,64 m 2.9 Differenza tra A t e A Vequiv : A T 7126,29 m Potenza necessaria al raggiungimento del flashover: RHR F 69,75 MW [Rif. NFPA 555] Via Fiera, Bormio - SO pag. 1

6 3. DETERMINAZIONE DEL TEMPO IN CUI SI MANIFESTERA' IL FLASH-OVER 3.1 Il flashover si manifesterà al tempo t F per il quale RHR F at 2 F e quindi a t F 2505,52 sec. pari a : 41,76 min. 4. DETERMINAZIONE DELLA ENERGIA MINIMA PER IL RAGGIUNGIMENTO DEL FLASH-OVER 4.1 Energia minima di cui deve essere dotato il compartimento affinchè il combustibile giuga a flashover: E F 58254,53 MJ 4.2 Assunto quale carico di incendio specifico: q f 3936,85 MJ/m 2 H 17,50 MJ/kg m T ,74 kg E tot ,53 MJ pari a E tot kj Poiché: E tot > E F allora il flashover potrà essere raggiunto e l'incendio rilascierà in ambiente il valore massimo e costante della potenza termica RHRmax. 5. DETERMINAZIONE DELLA POTENZA TERMICA MASSIMA E COSTANTE RILASCIABILE DOPO IL FLASH-OVER 5.1 Assumendo un valore di partecipazione alla combustione: m 1 si ottiene: RHR max 65,69 MW [Rif. UNI ] 5.2 La potenza massima areica assume quindi il valore: RHR max f 26,37 kw/m 2 6. DETERMINAZIONE DELLA VELOCITA' MASSIMA DI COMBUSTIONE 6.1 La velocità massima di combustione sarà pari a: v c max 3,75 kg/sec 7. DETERMINAZIONE DEL TEMPO NECESSARIO PER RAGGIUNGERE LA POTENZA MASSIMA 7.1 Il tempo necessario per raggiungere il livello di potenza massima vale: t A pari a : 8. ENERGIA LIBERATA DALL'INCENDIO AL TEMPO t A E QUANTITATIVO DI COMBUSTIBILE BRUCIATO 8.1 L'energia liberata dall'incendio al tempo t A vale: E A ,74 kj 8.2 Il quantitativo di combustibile bruciato al tempo t A è: m A 3042,64 kg 9. DETERMINAZIONE DEL TEMPO t B DI INIZIO DECRESCITA DELL'INCENDIO E DI FINE INCENDIO t C 9.1 Il tempo t B, ricavato imponendo che sia bruciato il 70% del combustibile, è pari a: t B pari a : 2431,55 40, , , Nell'intervallo (t B - t A ) la quantità di combustibile bruciato vale: m BA ,82 kg sec. min. sec. min. Via Fiera, Bormio - SO pag. 2

7 9.3 L'istante di fine incendio, per esaurimento combustibile, è pari a: t C pari a : 9.4 Nell'intervallo (t C - t B ) la quantità di combustibile bruciato vale: m CB ,29 kg 10. DETERMINAZIONE DEL VOLUME D'ARIA NECESSARIO ALL'INTERA COMBUSTIONE 10.1 La massa d'aria necessaria per l'intera combustione, alla pressione atmosferica, ammonta a: 11. DETERMINAZIONE DELLA CURVA RHR(t) 11.1 Dati i seguenti valori, come sopra ricavati: Si ricava la seguente curva RHR(t) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 sec. min. r aria,comb. 16,30 polipropilene m aria kg che corrispondono, alla temperatura di 20 C ed alla pressione atmosferica 760 mm di Hg ( Pa) ad un volume d'aria: V aria m 3 pari a circa 330 volte il volume del compartimento. t [sec] t [min] RHR(t) t O 0 0,00 0 MW t a 300 5,00 1 MW t A 2505,52 41,76 65,69 MW Punto A t B , ,29 65,69 MW Punto B t C , ,07 0 MW Punto C Punto A 12. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE SULLA CURVA RHR(t) [RHR espresso in MW e t espresso in minuti] Punto B , ,07 10,00 Punto C 0,00 0,00 27,84 55, , , ,22 (per motivi di visualizzazione il grafico riportato è fuori scala) Grandezza A B-A C-B Totale m COMB [kg] 3042, , , m ARIA [kg] 49595, , , V ARIA [m 3 ] 41462, , , v C [kg/sec] 3,75 3,75 3,75 --> t [minuti] 40, , , ,07 Via Fiera, Bormio - SO pag. 3

8 La quantità di combustibile bruciato dopo 15,00 minuti è pari a: 154,29 kg cui corrisponde un volume d'aria necessario alla combustione pari a: 2102,46 m DETERMINAZIONE DELLA POTENZA TERMICA MASSIMA RILASCIATA PER UNITA' DI SUPERFICIE RHR S 26,37 kw/m VARIAZIONE NEL TEMPO DELLA SUPERFICIE MASSIMA DI PAVIMENTO INTERESSATA DALL'INCENDIO La variazione nel tempo della superficie massima di pavimento che può essere interessata dall'incendio dall'istante iniziale fino all'istante t A è valutabile mediante la seguente equazione: 3000, , ,00 0,00 A inc (t) RHR(t)/RHR S A inc (t) [m 2 ] 15. VARIAZIONE NEL TEMPO DELLA TEMPERATURA ALL'INTERNO DEL COMPARTIMENTO 15.1 Fissati i seguenti valori, come sopra ricavati: q f 3936,85 MJ/m 2 pari a 940,91 Mcal/m 2 O 0,005 m 0,5 t [min] 0,00 13,92 27,84 41,76 e considerati i coefficienti: a, b, c, d, m, n secondo quanto riportato nella segunete tabella: Edificio a b c d m n A ,13 0,67 B ,14 0,38 C ,04 0,43 D ,13 0,70 E ,14 0,91 Valori sperimentali validi in compartimenti senza considerare le aperture a soffitto A - Edificio con pareti in muratura o simili B - Edificio con pareti in calcestruzzo C - Edificio con pareti in calcestruzzo leggero o con materiale isolante analogo D - Edificio con il 50% delle pareti in calcestruzzo leggero o muratura e 50% in cls leggero E - Edificio con il 50% delle pareti in cls leggero, il 30% in cls o muratura e il resto in pannelli isolanti Individuata la tipologia del compartimento: Edificio di tipo: E Via Fiera, Bormio - SO pag. 4

9 I coefficienti, individuati dalla tabella precedente, sono quindi: a 1800 b 250 c 685 d 26 m 0,14 n 0,91 Con tali dati si ricava il seguente andamento nel tempo (minuti) della temperatura T g (t) espresso in C: 2000, , ,00 500,00 0,00 Tg(t) [ C] Nel grafico sopra riportato la linea tratteggiata è quella della "curva di incendio standard". Il valore massimo sperimentale raggiungibile è pari a: T max, sperim 470,67 C Tale andamento ricavato sperimentalmente viene valutato con errore massimo del 10%-15% calcolato peraltro non tenendo conto delle proprietà termiche (dissipative) delle pareti. 16. VARIAZIONE NEL TEMPO DEL DIAMETRO EQUIVALENTE DELLA BASE DELLA FIAMMA 16.1 Applicando la formula: 1273,9 D t si ha: D f (t) 0,0232 t f (t) 2 RHR t 2000, , ,00 500,00 l'andamento dall'istante iniziale fino all'istante t 20 minuti è il seguente: D f (t) [m] S t [minuti] Tg(t) [ C] ISO 834 0,00 0,00 360,00 720, , , ,00 g Via Fiera, Bormio - SO pag. 5

10 17. VARIAZIONE NEL TEMPO DELL'ALTEZZA DAL PAVIMENTO LIBERA DA FUMO E GAS DI COMBUSTIONE ,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 E' interessante calcolare l'altezza dal pavimento libera da fumo e gas di combustione ed in particolare il valore dell'altezza dal pavimento libera da fumo e gas di combustione in presenza delle seguenti aperture di ventilazione: Aperta / Chiusa aperta aperta C progr. n b h h dav n b h n b h 2 0, ,35 2,30 0,00 6,21 14,28 0, ,70 3,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4 6,21 14,28 Per calcolare la portata massica di fumo e dei gas di combustione prodotti durante l'evoluzione dell'incendio verranno utilizzate le seguenti espressioni: A) mg 0,124 RHR(t) 0,242 Y(t) 1,895 se Y 0,2 RHR 0,4 B) mg 0,026 RHR(t) 0,6364 Y(t) 0,909 se 0,08 RHR 0,4 Y 0,2 RHR 0,4 C) mg 0,011 RHR(t) 0,566 Y(t) 0,7736 se Y < 0,08 RHR 0,4 E' opportuno effettuare anche il confronto con la variazione dell'altezza libera da fumo in assenza di aperure aperte. Procedendo con intervalli (t 2 - t 1 ) pari a 3 secondi ed integrando l'espressione A o B o C si ottiene il seguente andamento: Y(t) senza aperture [m] Y (t) con aperture [m] [secondi] Via Fiera, Bormio - SO pag. 6