Calcoli esecutivi di dimensionamento degli impianti antincendio - INDICE

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2 Pag. 1 di 17 - INDICE 1. RIFERIMENTO NORMATIVO GENERALITA METODO DI CALCOLO ALIMENTAZIONE IDRICA ALLACCIAMENTO TUBAZIONI, VALVOLE ED APPARECCHIATURE AUSILIARIE... 8 A. TUBAZIONI... 8 B. VALVOLE... 8 C. APPARECCHI DI MISURA... 9 FOGLI DI CALCOLO SMA SEL Via Berta n SMA Via P. Cossa n. 115/

3 Pag. 2 di RIFERIMENTO NORMATIVO Agli impianti idrici antincendio si applicano, in maniera non esaustiva, le seguenti norme tecniche: - Norma UNI 9490 "Apparecchiature per estinzione incendi. Alimentazioni idriche per impianti automatici antincendio" - Norma UNI "Impianti di estinzione incendi: reti di idranti" - Circolare del Ministero dell'interno n 24 MI.SA. del 26/1/1993. Impianti di protezione attiva antincendio. - D.M. 30/11/1983 Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi. - UNI EN 671-1: Sistemi fissi di estinzione incendi - Sistemi equipaggiati con tubazioni - Naspi antincendio con tubazioni semirigide. - UNI EN : Sistemi fissi di estinzione incendi - Sistemi equipaggiati con tubazioni - Idranti a muro con tubazioni flessibili - Legge n. 46 del 5/3/1990 norme per la sicurezza degli impianti - D.P.R. n Regolamento di attuazione della Legge n 46 del 5/3/1990 in materia di sicurezza degli impianti. 2. GENERALITA La misurazione e la natura del carico di incendio, l'estensione delle zone da proteggere, la probabile velocità di propagazione e sviluppo dell'incendio, il tipo e la capacità dell'alimentazione disponibile e la presenza di una rete idrica pubblica predisposta per il servizio antincendio sono fattori di cui si è tenuto conto nella progettazione della rete di idranti. Essendo l'attività una scuola sarà soggetta alla seguente normativa:

4 Pag. 3 di 17 "Le scuole di tipo , devono essere dotate di una rete idranti costituita da una rete di tubazioni realizzata preferibilmente ad anello ed almeno una colonna montante in ciascun vano scala dell'edificio; da essa deve essere derivato ad ogni piano, sia fuori terra che interrato, almeno un idrante con attacco UNI 45 a disposizione per eventuale collegamento di tubazione flessibile o attacco per naspo. La tubazione flessibile deve essere costituita da un tratto di tubo, di tipo approvato, con caratteristiche di lunghezza tali da consentire di raggiungere col getto ogni punto dell area protetta. Il naspo deve essere corredato di tubazione semirigida con diametro minimo di 25 mm. e anch'esso di lunghezza idonea a consentire di raggiungere col getto ogni punto dell'area protetta. Al piede di ogni colonna montante, per edifici con oltre 3 piani fuori terra, deve essere installato un idoneo attacco di mandata per autopompa. Per gli altri edifici è sufficiente un solo attacco per autopompa per tutto l'impianto. L'impianto deve essere dimensionato per garantire una portata minima di 360 litri/min per ogni colonna montante e, nel caso di più colonne, il funzionamento contemporaneo di almeno 2 colonne. L'alimentazione idrica deve essere in grado di assicurare l'erogazione ai 3 idranti idraulicamente più sfavoriti, di 120 l/min cad., con una pressione residua al bocchello di 1,5 bar per un tempo di almeno 60 min." 3. METODO DI CALCOLO Il calcolo della rete idrica antincendio è stato eseguito sulla base dei dati geometrici (lunghezze dei tratti della rete, dislivelli geodetici, diametri nominali delle tubazioni). La procedura di calcolo impiegata ha portato alla determinazione di tutte le caratteristiche idrauliche dei tratti (portata, perdite distribuite e concentrate), della prevalenza totale, della portata totale e quindi delle caratteristiche idrauliche minime dell'acquedotto di alimentazione della rete. a) Calcolo delle Perdite di Carico Distribuite Le perdite di tipo distribuito sono state valutate secondo la seguente formula di Hazen- Williams: cost Q L 1,85 H d = 4,87 1,85 D C dove: cost = H d = perdite distribuite [kpa]

5 Pag. 4 di 17 Q = portata nel tratto [l/min] L = lunghezza geometrica del tratto [m] D = diametro della condotta [mm] C = coefficiente di scabrezza: 120 per tubi in acciaio zincato tipo Mannesmann E' stata eseguita la verifica della velocità massima raggiunta dall'acqua in tutti i tratti della rete; in particolare è stato verificato che essa non superi in nessun tratto il valore massimo di 2,50 3, [m/s]. Inoltre, nel caso di alimentazione diretta dall acquedotto cittadino, si è posto un limite alla perdita unitaria massima (per metro di tubo) che si desidera ottenere nelle tubazioni. Si è posta tale perdita pari a ,40 kpa/m. b) Calcolo delle Perdite di Carico Concentrate Le perdite di carico concentrate dovute: - ai raccordi, curve, Ti e raccordi a croce, attraverso i quali la direzione del flusso subisce una variazione di 45 o maggiore (escluse le curve ed i Ti su cui sono direttamente montati gli erogatori); - alle valvole di controllo e allarme (per le quali le perdite di carico da assumere sono quelle specificate dai costruttori o nei relativi certificati di prova) e a quelle di non ritorno sono state trasformate in "lunghezza di tubazione equivalente" come specificato in NFPA e nella Norma UNI 10779, ed aggiunte alla lunghezza reale della tubazione di uguale diametro e natura. Nella determinazione delle perdite di carico localizzate si è tenuto conto che: - quando il flusso attraversa un Ti e un raccordo a croce senza cambio di direzione, le relative perdite di carico possono essere trascurate; - quando il flusso attraversa un Ti e un raccordo a croce in cui, senza cambio di direzione, si ha una riduzione della sezione di passaggio, è stata presa in considerazione la "lunghezza equivalente" relativa alla sezione di uscita (la minore) del raccordo medesimo; - quando il flusso subisce un cambio di direzione (curva, Ti o raccordo a croce), è stata presa in considerazione la "lunghezza equivalente" relativa alla sezione d'uscita. E' stato inoltre dato un limite alla perdita unitaria massima (per metro di tubo) che si desidera ottenere nelle tubazioni. Si è posta tale perdita pari a 2. kpa/m. c) Procedura di calcolo adottata

6 Pag. 5 di 17 Per il calcolo viene impostata la prevalenza residua minima da assicurare al terminale di erogazione idraulicamente più sfavorito, nell'ipotesi che tutti i terminali della rete eroghino simultaneamente una portata minima che verrà meglio specificata nel paragrafo seguente. In presenza di colonne montanti interne ai fabbricati si è scelto di utilizzare la procedura suggerita nelle norme NFPA 15 alla sezione A, mediante la quale si determinano le portate effettive ai terminali. Tale metodo, infatti, permette un dimensionamento della rete più preciso, in quanto permette di garantire, tenendo conto delle perdite distribuite, la portata minima anche al terminale più sfavorito. Il calcolo si sviluppa secondo il seguente meccanismo: - per ogni singolo terminale si determina il suo coefficiente di efflusso K mediante la formula, suggerita anche dalle norme UNI 9489, Q K = 0,5 P dove: Q = portata minima da garantire ai terminali [l/min] P = pressione minima [MPa] - iniziando il calcolo dai tratti terminali di ogni singola diramazione, si determina la perdita di pressione relativa al tratto considerato in funzione della portata del tratto stesso (mediante la già citata formula di Hazen-Williams); - si procede in questo modo, sommando le varie perdite, fino al primo nodo (o terminale) successivo. Giunti al nodo, si deve scegliere la pressione massima fra tutte quelle relative ai tratti che convergono allo stesso nodo. Questa sarà la pressione con cui l'acqua entrerà in tutti i tratti del nodo medesimo; - a questo punto occorre aggiornare le portate dei tratti suddetti, in quanto è noto che la portata è proporzionale alla pressione: se mantenessimo le portate minime impostate, là dove la pressione è superiore a quella minima entrerebbe più acqua di quella minima impostata, detraendola agli eventuali terminali successivi, che così erogherebbero meno acqua di quella prevista. L'aggiornamento avviene introducendo il concetto di coefficiente di efflusso anche per le tubazioni: determinatolo in prossimità del nodo (o del terminale) per ogni singolo tratto e in funzione della portata e della pressione con cui l'acqua si immette nel tratto medesimo (mediante la formula sopra citata), si determinano le nuove portate moltiplicando nuovamente il K trovato questa volta per la radice della pressione massima di cui sopra. La somma delle portate dei tratti uscenti costituirà quindi la portata del tratto entrante nel nodo; - andando a ritroso e procedendo come sopra per ogni nodo o terminale, si determineranno la portata e la pressione effettive necessarie al buon funzionamento dell'impianto;

7 Pag. 6 di 17 - le portate a questo punto verranno aggiornate secondo gli stessi principi con un calcolo a scendere partendo dall acquedotto ed arrivando nuovamente alle diramazioni finali. A tal proposito non è superfluo specificare che nel calcolo sono stati considerati esclusivamente quei terminali che, secondo norma, nel loro funzionamento simultaneo dovranno garantire al bocchello sfavorito le condizioni idrauliche minime appena citate. Si allegano i fogli di calcolo e verifica delle tubazioni principali.

8 Pag. 7 di ALIMENTAZIONE IDRICA Poiché l Acquedotto municipale non è sempre in grado di garantire i requisiti generali di portata e pressione richieste dall'impianto come previsto dalla normativa (punto 4.2 UNI- CNVVF 9490), per il complesso scolastico di via Berta n.15 occorre disporre di una capacità utile effettiva tale da consentire i tempi di intervento indicati dalla normativa al punto 9.1 del D.M. 26/08/1992). L'acqua dovrà essere priva di vegetazione e di materie estranee in sospensione, e non contenere sostanze corrosive. Le prestazioni effettive dell alimentazione idrica saranno accertate al momento del collaudo e verificate in occasione di ispezioni periodiche. I risultati ottenuti saranno riportati sul certificato di installazione e successivamente su quelli di ispezione. L alimentazione idrica sarà situata nella stessa proprietà in cui sono installati gli impianti. Ogni impianto sarà dotato di almeno un attacco che ne consenta il rincalzo di emergenza mediante le autopompe dei vigili del fuoco e conforme alle specificazioni di cui al punto 4.5. delle UNI In particolare nel presente progetto si prevede un attacco per autopompa VV.F., UNI 70, avente le seguenti caratteristiche: - accessibile alle autopompe, in modo agevole e sicuro, in ogni tempo anche durante l'incendio; - adeguatamente protetto da urti, o altri danni meccanici e dal gelo; - opportunamente ancorato al suolo; - dotato di tappo di protezione a chiusura rapida con catenelle di ancoraggio; - contrassegnato in modo da permettere l'immediata individuazione dell'impianto che alimenta. Ogni attacco sarà chiaramente segnalato mediante cartelli o iscrizioni recanti la dicitura: IMPIANTO ANTINCENDIO ATTACCO PER AUTOPOMPA VV.F. pressione massima 1,2 MPa

9 Pag. 8 di ALLACCIAMENTO Sul collegamento, a partire dal suo punto di entrata nella proprietà o sotto il controllo dell'utente dell'impianto, sono installati nell'ordine: - una valvola di intercettazione bloccata in posizione aperta oppure dotata di controllo automatico di posizione; - a valle della precedente una valvola di non-ritorno con il relativo rubinetto di prova di tenuta della valvola stessa a monte di questa e a valle di quella di intercettazione; - a monte della valvola di non-ritorno un manometro ed, essendo un impianto ad alimentazione singola, un pressostato atto ad azionare un segnale di allarme acustico e luminoso, in posizione costantemente sotto controllo, se la pressione dell'acqua scende al di sotto dell'80% di quella prevista in condizioni non operative. 6. TUBAZIONI, VALVOLE ED APPARECCHIATURE AUSILIARIE A. TUBAZIONI Le tubazioni utilizzate per la costruzione della rete antincendio sono in acciaio serie media UNI 8863, zincato a caldo sia per i tratti fuori terra ed a vista all interno degli edifici, sia per i tratti interrati; i tratti interrati sono poi dotati di tubo camicia in PVC. B. VALVOLE Valvole di intercettazione Le valvole saranno conformi alla UNI 6884 e, se a saracinesca, alla UNI Le valvole devono avere PN compatibile con le caratteristiche degli impianti. Le valvole saranno costruite in modo che sia possibile individuare con immediatezza se sono aperte o chiuse; su di esse sarà chiaramente indicato il senso di chiusura. Valvole di non ritorno Le valvole di non ritorno, sia orizzontali che verticali, saranno: - esclusivamente del tipo a pressione differenziale; - costruite in ghisa o in bronzo o in acciaio, con sedi di tenuta in metallo o in metallo e gomma; quelle di dimensioni minori di DN 65 possono essere filettate, quelle di dimensioni maggiori sono flangiate UNI 2223;

10 Pag. 9 di 17 - munite di pannello di ispezione facilmente amovibile tale che attraverso di esso sia possibile accedere direttamente a tutti gli organi interni. Valvole di sicurezza Sistemi di bloccaggio delle valvole Per bloccare le valvole di intercettazione nella posizione di servizio corretta saranno utilizzati: cinghie con piombino, catena con lucchetti o altro sistema equivalente tale da permettere l'immediata individuazione di una manomissione. C. APPARECCHI DI MISURA Misuratori di Pressione (Manometri) I misuratori di pressione o depressione avranno fondo scala non minore del 150% della massima pressione o depressione di esercizio prevista. Essi saranno collegati alle tubazioni tramite un rubinetto di intercettazione e corredati di un gruppo di prova che consenta il rapido collegamento di strumenti di controllo senza dover intercettare l'alimentazione. Misuratori di Portata delle Alimentazioni I misuratori di portata saranno di tipo idoneo per la verifica delle alimentazioni secondo i procedimenti indicati nelle UNI ISO 2548 e UNI ISO 3555 con tolleranza 1,5%. Indicatori di Livello Gli indicatori di livello permetteranno la lettura diretta del livello sul posto; non sono ammesse spie direttamente incorporate nel fasciame dei serbatoi.

11 ALLEGATO Pag. 10 di 17 FOGLI DI CALCOLO

12 Pag. 11 di 17 SMA SEL Via Berta n Tubazione in acciaio zincato di alimentazione anello dal gruppo di surpressione Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 720 mc/h 43,20 i mm/m 1 kpa/m 1,0 S mq 0,48 DN mm 78,252 m 0,078 v m/s 2,50 lunghezza geometrica tubazione m 30, sommatoria lunghezze equiv. m 18,30 altezza geodetica m 2, perdita di carico totale mm 6830 m 6,830 Determinazione della perdita di carico definito il diametro commerciale Q l/min 720 mc/h 43,20 DN mm 83,1 m 0,083 S mq 0,54 i mm/m 75 kpa/m 0,746 v m/s 2,21 lunghezza geometrica tubazione m 30, sommatoria lunghezze equiv. m 18,30 altezza geodetica m 2, perdita di carico totale mm 5604 m 5,604 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 80

13 Pag. 12 di Tubazione in acciaio zincato a vista costituente l anello al piano interrato (ramo più lungo) Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 720 mc/h 43,20 i mm/m 1 kpa/m 1,0 S mq 0,48 DN mm 78,252 m 0,078 v m/s 2,50 lunghezza geometrica tubazione m 97, sommatoria lunghezze equiv. m 24, altezza geodetica m perdita di carico totale mm 121 m 12,1 Determinazione della perdita di carico definito il diametro commerciale Q l/min 720 mc/h 43,20 DN mm 83,1 m 0,083 S mq 0,54 i mm/m 75 kpa/m 0,746 v m/s 2,21 lunghezza geometrica tubazione m 97, sommatoria lunghezze equiv. m 24, altezza geodetica m perdita di carico totale mm 9029 m 9,029 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 80

14 Pag. 13 di Colonna montante in acciaio a vista più sfavorita, fino al secondo piano dell edificio Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 360 mc/h 21,60 i mm/m 1 kpa/m 1,0 S mq 0,28 DN mm 60,137 m 0,060 v m/s 2,11 lunghezza geometrica tubazione m 10, sommatoria lunghezze equiv. m 14,40 altezza geodetica m 10,50 perdita di carico totale mm m 12,940 Determinazione della perdita di carico definito il diametro commerciale Q l/min 120 mc/h 7,20 DN mm 70,9 m 0,071 S mq 0,39 i mm/m 6 kpa/m 0,059 v m/s 0,51 lunghezza geometrica tubazione m 10, sommatoria lunghezze equiv. m 14,40 altezza geodetica m 10,50 perdita di carico totale mm m 10,643 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 65

15 Pag. 14 di Alimentazione in acciaio zincato a vista dell idrante più sfavorito al secondo piano dell edificio Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 120 mc/h 7,20 i mm/m 1 kpa/m 1,0 S mq 0,12 DN mm 39,618 m 0,040 v m/s 1,62 lunghezza geometrica tubazione m 3, sommatoria lunghezze equiv. m 6, altezza geodetica m perdita di carico totale mm 9 m 0,9 Determinazione della perdita di carico definito il diametro commerciale Q l/min 120 mc/h 7,20 DN mm 43,1 m 0,043 S mq 0,15 i mm/m 66 kpa/m 0,664 v m/s 1,37 lunghezza geometrica tubazione m 3, sommatoria lunghezze equiv. m 6, altezza geodetica m perdita di carico totale mm 597 m 0,597 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 40

16 Pag. 15 di 17 SMA Via P. Cossa n. 115/21 1- Tubazione in acciaio zincato interrata in tubo camicia di alimentazione fino alll anello interno a vista Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 360 mc/h 21,60 i mm/m 1 kpa/m 1,0 S mq 0,28 DN mm 60,137 m 0,060 v m/s 2,11 lunghezza geometrica tubazione m 35, sommatoria lunghezze equiv. m 26,10 altezza geodetica m 3, perdita di carico totale mm 9110 m 9,110 Determinazione della perdita di carico definito il diametro commerciale Q l/min 360 mc/h 21,60 DN mm 83,1 m 0,083 S mq 0,54 i mm/m 21 kpa/m 0,207 v m/s 1,11 lunghezza geometrica tubazione m 35, sommatoria lunghezze equiv. m 26,10 altezza geodetica m 3, perdita di carico totale mm 4265 m 4,265 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 80

17 Pag. 16 di Tubazione in acciaio zincato a vista costituente l anello (ramo più lungo) Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 360 mc/h 22 i mm/m 40 kpa/m 0,4 c 140 S mq 0,37 DN mm 68,458 m 0,068 v m/s 1,63 Determinazione della perdita di carico Q l/min 360 mc/h 22 DN mm 54,5 m 0,055 c 140 S mq 0,23 i mm/m 121 kpa/m 1,214 v m/s 2,57 lunghezza geometrica tubazione m 9, sommatoria lunghezze equiv. m 3,60 perdita di carico mm 1530 totale m 1,530 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 50

18 Pag. 17 di Tubazione in Acciaio a vista di collegamento all idrante più sfavorito Determinazione del diametro interno teorico Q l/min 120 mc/h 7 i mm/m 40 kpa/m 0,4 c 140 S mq 0,16 DN mm 45,1 m 0,045 v m/s 1,25 Determinazione della perdita di carico Q l/min 120 mc/h 7 DN mm 43,1 m 0,043 c 140 S mq 0,15 i mm/m 50 kpa/m 0,499 v m/s 1,37 lunghezza geometrica tubazione m 12, sommatoria lunghezze equiv. m 6, perdita di carico mm 898 totale m 0,898 Quindi si adotta un diametro commerciale pari a DN 40