I SISTEMI DI PROTEZIONE ATTIVA

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1 I SISTEMI DI PROTEZIONE ATTIVA Contro l incendio CARATTERISTICHE PRINCIPALI E REQUISITI DI PROGETTAZIONE Ing. Luciano Nigro Hughes Associates Europe srl Milano, 15/03/ Relatore : Luciano Nigro

2 Gli altri sistemi a base acqua Esistono i nuovi sistemi water mist, ad acqua finemente suddivisa nella versione a sprinkler od a diluvio E poi ci sono i sistemi a schiuma, che usano l acqua con additivi. I sistemi di protezione attiva 2

3 I Sistemi water mist UN ALTERNATIVA AL SISTEMA SPRINKLER Talvolta la realizzazione di un sistema sprinkler tradizionale non è possibile per varie ragioni: Difficoltà di realizzazione dell alimentazione idrica, specie se richiede una vasca Difficoltà di inserimento delle tubazioni in edifici esistenti, specie se storici Problemi di posizionamento o gestione dei gruppi pompe, specie se diesel (manutenzione, rumore ) Drenaggio delle aree protette, specie negli edifici alti. Si basa sull utilizzo di acqua in goccioline molto piccole I sistemi di protezione attiva 3

4 I Sistemi water mist UN ALTERNATIVA AL SISTEMA SPRINKLER Oppure semplicemente, la realizzazione di un sistema water mist risulta essere più opportuna per il tipo di ambiente da proteggere: Ridotte dimensioni del sistema Particolari caratteristiche di pulizia dell impianto in genere e dell acqua utilizzata per l intervento Ridotta quantità di acqua erogata in caso d intervento e pulizia dell acqua erogata. E in qualche modo il sistema per aree sensibili all acqua I sistemi di protezione attiva 4

5 I sistemi water mist L ALTERNATIVA WATER MIST La tecnologia antincendio water mist tipo sprinkler offre un alternativa derivata dall esperienza nel settore navale. Le navi da crociera sono ormai tutte protette con impianti water mist Le grandi navi da crociera sono simili agli edifici, anche particolarmente complessi Il sistema water mist si è affermato nel settore navale come alternativa agli sprinkler. Utilizza la stessa tecnologia, con testine dotate di elemento sensibile al calore I sistemi di protezione attiva 5

6 Sistemi water mist per rischi speciali I sistemi water mist, nella versione a diluvio, si sono poi affermati nel settore dei «rischi speciali» Per la protezione di turbine a grandi motori con presenza di olio Per la protezione di macchine che operano con olio in pressione quali presse, macchine operatrici, ecc.. Anche nel settore dei generatori eolici e di altre tecnologie avanzate i sistemi water mist trovano applicazione. I sistemi di protezione attiva 6

7 L alternativa water mist Il sistema usa solo acqua per l intervento La tecnologia è quella tipica dei sistemi ad acqua sprinkler e diluvio Le portate sono ridottissime (pochi lpm) per ugello Nella versione qui raffigurata utilizza una pompa a gas che non richiede alimentazione elettrica. La riserva idrica è di poche migliaia di litri. I sistemi di protezione attiva 7

8 L alternativa water mist Il sistema usa tubazioni in acciaio di diametro ridotto, che possono essere sagomate come necessario Non si pongono problemi di distanze o di altezze dell edificio. Le tubazioni possono essere nascoste o mimetizzate facilmente, essendo nelle diramazioni solo 12 mm di diametro Ne segue che il sistema si adatta particolarmente agli edifici storici I sistemi di protezione attiva 8

9 Gli aspetti normativi Esiste attualmente solo uno standard pubblicato da NFPA, lo standard 750: Water Mist Extinguishing Systems ed In Europa il CEN sta sviluppando uno standard Europeo giunto recentemente alla seconda edizione, identificato come TS In Italia esiste un gruppo di lavoro water mist in ambito UNI Gruppo di lavoro sistemi fissi, che opera nel settore. REQUISITO PRINCIPALE: La progettazione del sistema deve essere eseguita in accordo ai risultati conseguiti nei test in scala reale svolti secondo protocolli internazionalmente riconosciuti e certificati da un ente terzo autorizzato. I sistemi di protezione attiva 9

10 I sistemi water mist: gli aspetti normativi Il sistema Water Mist può essere una valida alternativa al sistema sprinkler per la protezione contro l incendio nei casi in cui si dovrebbe installare un impianto sprinkler ma esistono oggettive difficoltà. Questo vale soprattutto per gli edifici storici, per i centri delle grandi città storiche, per tutti quei casi in cui l erogazione di acqua da parte dell impianto sprinkler viene considerata un rischio non accettabile per l edificio Se si decide un sistema water mist si deve conoscere il sistema e si deve verificarne la certificazione. Questa deve essere emessa da parte di un ente riconosciuto, che abbia giudicato il sistema come adatto al caso in esame. I sistemi di protezione attiva 10

11 I sistemi water mist: l accettabilità Tenendo conto che il sistema water mist può essere utilizzato solo per applicazioni per le quali è stato testato su incendi in scala reale, segue che occorre conoscere i test che il sistema ha superato. Una soluzione è quella di fare riferimento solo a sistemi specificamente «approvati» da un ente riconosciuto a livello internazionale L approvazione dei sistema attualmente la fanno il VdS tedesco oppure Factory Mutual.. Talvolta si trovano sistemi «testati» in qualche modo. In quei casi occorre fare molta attenzione perché è facile trovare sistemi installati al di fuori del loro campo di applicazione! I sistemi di protezione attiva 11

12 DOMANDE I sistemi di protezione attiva 12

13 Impianti a schiuma Impianti a schiuma ad alta espansione Impianti a schiuma a bassa espansione, con applicazione mediante erogatori aspiranti aria o non aspiranti aria. Impianti a schiuma a media espansione per aree di processo. DIPENDONO MOLTO DALL INSIEME DEI COMPONENTI E PRODOTTI USATI. I sistemi di protezione attiva 13

14 Impianti a schiuma La produzione della schiuma a semplice aspirazione mediante tubo venturi da serbatoio atmosferico Attraverso serbatoio premescolatore a membrana in pressione A bilanciamento di pressione mediante pompa Altri sistemi che usano pompe e sistemi pompa-turbina opportunamente accoppiati I sistemi di protezione attiva 14

15 Gli schiumogeni Fluoroproteinici Sintetici Filmanti MOLTO IMPORTANTE LA TIPOLOGIA DI FLUIDO POLARE O NON POLARE OVVERO PER LIQUIDI MISCIBILI CON ACQUA OPPURE NO Norme EN sugli schiumogeni EN 1568 parti da 1 a 4 I sistemi di protezione attiva 15

16 Impianti a schiuma a bassa o nessuna espansione, destinati all uso generico su impianti di processo, a media espansione, per incendi di superfice ad alta espansione, destinati alla saturazione di ambiente AFFF aqueous film forming foam: filmanti per polari e non polari devono essere conformi alle norme EN parti 1 e 2 sia come impianti sia come liquidi schiumogeni impiegati (ma non c è marcatura CE) Di solito si realizzano a norme NFPA I sistemi di protezione attiva 16

17 Impianti a schiuma EROGAZIONE Ugelli aspiranti aria Ugelli non aspiranti aria lance a media espansione di vario tipo per impianti fissi e per dispositivi manuali Erogatori di schiuma ad alta espansione con generazione mediante ventilatore Richiedono sistema di attuazione esterno I sistemi di protezione attiva 17

18 Impianti a schiuma - funzionamento La miscela acqua-liquido schiumogeno viene erogata attraverso dispositivi che ne facilitano la miscelazione con l aria in varie proporzioni. La schiuma che si forma così ha due funzioni: separa la superfice del materiale combustibile dall aria (e quindi il combustibile dal comburente) Galleggiando sull acqua esercita tale azione anche nel caso di liquidi E comunque, grazie all acqua che si porta dietro, raffredda come gli altri sistemi ad acqua. I sistemi di protezione attiva 18

19 Impianti a schiuma - valutazione Si tratta comunque di impianti che dovrebbero essere realizzati solo da specialisti. Non ci sono possibilità di verifica indiretta delle caratteristiche mediante prove Nel caso si voglia valutare un sistema a schiuma per accertarne l efficacia, è meglio ricorrere ad un esperto in quanto molti sono i parametri da valutare. Fra questi principalmente: la natura dello schiumogeno in relazione all area da proteggere, il sistema di miscelazione, gli erogatori, il dimensionamento, ecc I sistemi di protezione attiva 19

20 DOMANDE 20

21 Impianti a Clean Agents Si tratta dei sistemi volti a controllare gl incendi sin dal primo istante, lasciando il più possibile inalterate le apparecchiature coinvolte. Gli agenti estinguenti puliti sono normati da NFPA 2001, da ISO parti 1-15 e dalla norma europea EN Attualmente in Italia si utilizza la norma europea I sistemi di protezione attiva 21

22 Clean Agents Si tratta di agenti estinguenti puliti, cioè che non lasciano nessun residuo dopo la scarica. Il più conosciuto è stato l Halon 1301 Dopo il 1994, con il protocollo di Montreal per la salvaguardia dello strato di Ozono, si è bandito l Halon 1301 e sono stati introdotti una serie di nuovi agenti «clean». Sono distinti in due grandi gruppi, i gas chimici, simili all Halon 1301 ed i gas inerti, composti sostanzialmente di gas già presenti in atmosfera. I sistemi di protezione attiva 22

23 Impianti a Clean Agents I sistemi di protezione attiva 23

24 Clean Agents - funzionamento Si distinguono due comportamenti diversi in relazione alla tipologia di gas utilizzato. I gas chimici, ovvero i derivati alogenati di idrocarburi più o meno complessi, agiscono per «catalisi inversa» sulla catena di combustione. In pratica i gas estinguenti alogenati si comportano come faceva il loro primo esponente (l Halon) che aveva la funzione, in contatto con la fiamma a temperatura elevata, di decomporsi creando radicali liberi. I radicali iberi così formatisi hanno la caratteristica di «facile accoppiamento» con i radicali liberi che sostengono la combustione! E quindi la inibiscono. I sistemi di protezione attiva 24

25 Clean Agents - funzionamento Nel caso dei gas inerti invece, la funzione è semplicemente quella di diluizione della concentrazione di Ossigeno nell aria comburente. Si basano sugli studi sulla combustione che hanno dimostrato che la combustione delle sostanze in genere può avvenire fino ad una certa concentrazione di ossigeno L aria, normalmente 80/20 fra ossigeno ed azoto (in realtà 78/21 e 1, dove 1% sono gas vari (Argon, CO 2, ecc..) sostiene la combustione fino al 13-14% circa di Ossigeno La particolarità è che l uomo sopravvive anche sotto il 12% (NOAEL) e quindi aree occupate. I sistemi di protezione attiva 25

26 Impianti a Clean Agents Progettazione di base - o di processo Scelta del tipo di impianto (a Total flooding, localizzato,.. scelta dell agente estinguente più adatto scelta dell affidabilità dell impianto Verifica della tenuta del locale (Fan door test) Progett. esecutiva e di costruzione Componenti e loro certificazione Progetto e calcolo idraulico del sistema installazione dell impianto e correlazione con il resto del processo (interblocchi) I sistemi di protezione attiva 26

27 Impianti a Clean Agents Caratteristiche progettuali e costruttive. automatismo e tempo di scarica come garanzia di intervento efficace e non dannoso, specie per halocarbons che generano sottoprodotti anche di tipo corrosivo concentrazione di spegnimento per incendi di classe A e di classe B Il problema dell affidabilità dei dati forniti e della omologazione di componenti ed impianti. In Europa: marcatura CE I sistemi di protezione attiva 27

28 Impianti a Clean Agents Collaudo dell impianto Collaudo funzionale secondo normativa di riferimento adottata, con verifica completa. L impianto deve attivare tutta una serie di funzioni accessorie ed interblocchi che sono spesso il punto debole per il suo funzionamento. Certificazione dell impianto secondo buona tecnica, riaffermata dal DM Manutenzione periodica accurata, inclusa integrità del locale protetto Il grande problema della Tenuta del locale! I sistemi di protezione attiva 28

29 Impianti a Clean Agents - verifiche Collaudo dell impianto Il vantaggio principale, nel caso dei sistemi a gas inerte, è quello di poter verificare l impianto con una scarica reale. In pratica si attiva l impianto come nella reale scarica per incendio e si rileva con continuità la concentrazione del gas stesso o dell ossigeno. I sistemi di protezione attiva 29

30 Impianti a Clean Agent: sistemi a CO 2 Un caso particolare di Clean Agent è la CO 2 Si differenzia per le concentrazioni di impiego, che sono particolarmente elevate. Il meccanismo di estinzione della CO 2 è quello del soffocamento con lieve raffreddamento Si distinguono innanzitutto per il tipo di protezione che realizzano a saturazione totale di ambiente ad applicazione localizzata I sistemi di protezione attiva 30

31 Impianti a Clean Agent: sistemi a CO 2 la CO 2 viene impiegata nei sistemi antincendio «per tradizione», ed è particolarmente adatta alla protezione delle macchine operatrici con presenza di liquidi combustibili. (es.: i laminatoi acciaio o alluminio) È l unico gas che si può usare come applicazione localizzata, cioè a protezione di oggetto, e quindi rimane fra i sistemi essenziali che non ha al momento alternative significative. La concentrazione di impiego è particolarmente elevata ed è in contrasto con le concentrazioni di sopravvivenza per le persone. I sistemi di protezione attiva 31

32 Impianti a CO2 a saturazione Sicurezza L intervento in aree occupate da persone non è consentito: Manualità dell intervento ritardo alla scarica intercettazione della tubazione con sistema manuale di apertura(valvola) Proprietà L intervento di spegnimento è efficace su fuochi di classe B ed anche A E essenziale la tenuta del locale Dato il basso costo si può usare una scarica di mantenimento I sistemi di protezione attiva 32

33 Impianti a CO2 localizzati Sicurezza sono generalmente sicuri in ambiente aperto e ampio Ma attenzione agli scantinati ed agli spazi nascosti Esempio Laminatoio con sotto-laminatoio che, in caso di scarica, diventa irrespirabile. Proprietà L intervento di spegnimento è efficace soprattutto su incendi di classe B Richiede esecuzione ottima una seconda scarica dovrebbe sempre essere prevista I sistemi di protezione attiva 33

34 Impianti a CO2 - dimensionamento Dimensionamento della quantità di agente estinguente necessaria in funzione del rischio da proteggere Dimensionamento della rete di tubazioni di erogazione. Determinazione del numero e della foratura degli ugelli di scarica. Determinazione della quantità di agente estinguente: A saturazione: da 1.6 a 2 Kg/m3 cui si aggiunge la CO2 necessaria a compensare le perdite. scarica in 2-7 minuti Localizzati: dato il volume ideale che racchiude l oggetto da proteggere, si va da 4 a 16 Kg/m3 da scaricare in 30 secondi. I sistemi di protezione attiva 34

35 Impianti a CO 2 - caratteristiche Ci sono impianti ad alta pressione, con la CO 2 che viene stoccata in bombole di acciao, in genere da 60 litri, caricate con CO 2 liquida (45 Kg nelle bombole da 60 l). Ma anche impianti a bassa pressione, criogenici, dove la CO 2 viene mantenuta liquida appunto tramite raffreddamento continuo. Nei sistemi a CO 2, a prescindere dalla pressione, deve essere presente un sistema di attivazione automatica (un impianto di rivelazione). Per accertare la presenza di tutta la CO 2 che dovrebbe essere presente nelle bombole si deve per forza pesarle (no pressione) I sistemi di protezione attiva 35

36 Impianti a CO 2 - valutazione Di fronte ad un sistema a CO 2 non è facile giudicare a prima vista se l impianto è correttamente dimensionato e potrebbe essere efficace in caso d incendio. Anche qui si tratta di un tipo di installazione per specialisti del mestiere. Le tubazioni sono calcolate. Nei sistemi a CO 2, anche la semplice foratura degli ugelli deve essere eseguita in modo da garantire il bilanciamento della scarica. Si possono però provare facilmente, con misura delle concentrazioni raggiunte, perché la ricarica costa poco. I sistemi di protezione attiva 36

37 DOMANDE I sistemi di protezione attiva 37

38 I sistemi ad aerosol Sono sistemi di estinzione, che operano grazie alla generazione di una polvere sottilissima, avente caratteristiche estinguenti, attraverso un meccanismo di combustione locale, tale da far rimanere la polvere stessa in ambiente sotto forma di aerosol. Richiedono una sostanziale tenuta del locale da proteggere. Il meccanismo di estinzione è legato alla tipologia di polvere che si genera che agisce per separazione fra combustibile e comburente e per inibizione della combustione stessa. I sistemi di protezione attiva 38

39 I sistemi ad aerosol Sono molto attraenti per gli utilizzatori perché sono semplici (non prevedono infatti tubazioni) ed economici. Il loro impiego è tipicamente legato alla protezione di ambienti chiusi con meccanismo di «saturazione di ambiente» che è proprio anche dei sistemi a gas. Sono adatti ad incendi di classe A e di classe B, sebbene non abbiano efficacia particolare sulle braci. Attualmente esiste la norma tecnica NFPA 2010 sui sistemi aerosol. I sistemi di protezione attiva 39

40 I sistemi ad aerosol - progettazione La progettazione dei sistemi aerosol è sostanzialmente basata sulla quantità di agente che viene generato al fine di stabilire una concentrazione efficace nel volume da proteggere. Per ciascun Kg. di prodotto installato (che comprende il combustibile che genera poi l aerosol), si ha una formazione di polvere sottile che poi garantisce la concentrazione appropriata nell ambiente. La concentrazione di progetto, per i diversi tipi d incendio, deve essere stabilita mediante prove su incendi reali. Distinzione fra sistemi approvati (es.: UL) e sistemi autocertificati dal fabbricante. I sistemi di protezione attiva 40

41 I sistemi ad aerosol - sicurezza Nel momento sesso in cui si parla di concentrazione di polveri sottili nell aria si pone un problema di verifica di sicurezza. I dati sulla sicurezza del prodotto aerosol sono stabiliti ancora tramite test pratici su animali. Sono quindi difficilissimi da attuare e costosi, specie al giorno d oggi. Ancora il problema è chi dichiara le concentrazioni di sicurezza e le concentrazioni (di contro) di pericolo. Si può dire che il prodotto omologato, anche da questo punto di vista, fornisce maggior sicurezza perché almeno vi è un emte terzo che garantisce i valori. I sistemi di protezione attiva 41

42 I sistemi ad aerosol - efficacia Non li posso provare, a meno di non accettare la completa sostituzione del prodotto installato. Devo fare affidamento sul progetto eseguito dall installatore che dovrebbe essere basato sulle concentrazioni di progetto dichiarate dal fabbricante per il prodotto specifico. Ancora si pone il problema dell affidabilità del dato di concentrazione di estinzione che viene utilizzato a seconda della classe d incendio da combattere. I sistemi di protezione attiva 42

43 DOMANDE I sistemi di protezione attiva 43

44 I sistemi a Polvere Sono sistemi di estinzione di tipo localizzato, per aree con liquidi facilmente combustibili o infiammabili, in quanto sono in grado di saturare anche gli ambienti strutturalmente non chiusi. Hanno la caratteristica di essere funzionali anche all aperto. Controindicati in tutti i casi in cui la polvere può danneggiare in modo significativo il locale o le macchine in esso presenti, e nei casi in cui l incendio può continuare a covare sotto le braci. Regolati dal 2003 da una norma europea pubblicata dall UNI, la EN 1861 che ha finalmente fatto un po di chiarezza in sistemi precedentemente realizzati spesso in modo arbitrario. I sistemi di protezione attiva 44

45 DOMANDE I sistemi di protezione attiva 45

46 GRAZIE DELL ATTENZIONE I sistemi di protezione attiva 46