PROTEZIONE DI MAGAZZINI DI PNEUMATICI UTILIZZANDO UGELLI HIGH CHALLENGE (GROSSE GOCCE)

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1 Articolo Tecnico PROTEZIONE DI MAGAZZINI DI PNEUMATICI UTILIZZANDO UGELLI HIGH CHALLENGE (GROSSE GOCCE) Dr. Joachim Böke - Direttore Sviluppo Prodotti Nicholas D. Groos - Vice President International Group 30 Ottobre 2006 Worldwide Fire Protection

2 SOMMARIO 1. Classificazione e identificazione dei rischi 3 2. Requisiti di protezione 4 3. Procedure di Approvazione Requisiti generali Prove antincendio 6 4. Requisiti di progettazione e installazione Progettazione Installazione degli ugelli Ostacoli presenti a soffitto Ostacoli presenti al di sotto degli ugelli Ostacoli paralleli e diretti al di sotto delle reti di diramazione Sistemi di rilevazione Conclusioni 13 Pagina 2 di 13

3 1. Classificazione e Identificazione dei Rischi Esistono diverse tipologie, generiche, di gomma. Nella pagina tecnica n. 8-1 la FM (Factory Mutual) indica per i concetti di calore un campo che va da 23,260 lj/kg a 46,520 kj/kg. Il livello maggiore è molto simile al gruppo di plastiche A non espandibili come Polipropilene e Polietilene. Inoltre, i prodotti di gomma hanno, normalmente una superficie liscia che non assorbe l acqua. Bagnare precedentemente questi prodotti in gomma non è possibile come invece per i prodotti come la carta e il legno. A causa di questo, l effetto di un sistema d estinzione ad acqua che fermi l incendio bagnando tutta l area intorno ai prodotti non riesce a spegnere i materiali di gomma. Inoltre in caso d incendio i prodotti di gomma perdono stabilità, collassando e creando una sacca sotterranea d incendio. Un incendio veramente spettacolare che ha coinvolto dei pneumatici successe nel 1999 a Wesley, California, USA. Cinque milioni di pneumatici stoccati all aperto hanno continuato a bruciare per oltre 35 giorni. A causa dell altezza in cui vengono impilati i pneumatici, l incendio di questi crea un calore molto elevato, rendendo impossibile la possibilità di spegnerlo manualmente. (Sicherhaitsberater, Hdi, Hannover 2005). Come mostrano la normativa NFPA (National Fire Protection Agency) e le pagine tecniche della FM, ogni tipo di stoccaggio richiede un concetto di protezione diverso. La figura seguente (figura 1) mostra le diverse tipologie di stoccaggio. Stoccaggio a legaccio Stoccaggio su scaffalatura Stoccaggio su griglie Figura 1: tipologie di stoccaggio pneumatici La tipologia maggiormente efficiente, dal punto di vista dello spazio, di stoccaggio di pneumatici è quella a legaccio, questa crea particolari prerogative nel combattere l incendio, in quanto l acqua ha difficoltà a penetrare la compattezza che si viene a creare tra i pneumatici stoccati. Un database della NFPA include tre prove condotte con successo su incendi di pneumatici stoccati. Le prove sono state condotte con un altezza d impilamento massima intorno ai 7 metri (23 piedi) protetti con sprinkler ESFR. La densità dell acqua citata nel database è di 48mm/min (1,2 gpm/ft2). Un altro aspetto critico degli incendi della gomma è il fumo che viene generato, questo impedisce lo spegnimento dell incendio manualmente e causa dei danni molto elevati. Tutti i sopra citati fattori mostrano che la protezione di magazzini di stoccaggio pneumatici richiede alcune considerazioni speciali. Pagina 3 di 13

4 2. Requisiti di Protezione Poichè l altezza standard del battistrada di un pneumatico (vedi figura 2) è maggiore di due metri, occorre considerare un concetto di protezione dei magazzini di stoccaggio dei pneumatici maggiore di 8,5 metri. L estinzione dell incendio risulta essere un criterio molto importante per il successo del concetto di protezione. A causa della grandezza dell area da proteggere e la tipologia dell edificio, non è possibile installare un sistema ad alta espansione che usi aria proveniente dall esterno. Figura 2: stoccaggio di pneumatici Per la suddetta ragione è stata effettuata una prova sul sistema ad alta espansione che utilizza aria dall interno. Il test non ha avuto esito positivo in quanto l aria interna fornita ai generatori non è stata in grado di generare schiuma. Il concentrato schiumogeno AFFF aderisce in modo migliore sulle superfici rispetto alla scivolosità dell acqua. Ciò fornisce una specie di pre-bagnatura ai pneumatici. Per avere efficacia nello spegnimento di un incendio è necessario che vi sia una veloce attivazione del sistema. La pressione dell incendio richiede una quantità d acqua maggiore. Per penetrare le fiamme dell incendio, è necessario utilizzare un frazionatore aperto o uno sprinkler con un orifizio che abbia un fattore metrico K maggiore in modo da creare delle gocce più grandi. Visti i requisiti sopra citati, è necessario che vi sia un sistema a diluvio che utilizzi schiumogeno AFFF, il quale deve essere attivato dai rivelatori di fumo. Il sistema a diluvio deve essere progettato in modo che la zona da proteggere utilizzando una valvola a diluvio, non debba essere meno di 100 m2. Tutte le zone protette da un installazione a diluvio separata, la quale si trovi in un raggio di 7 metri dalla zona più sfavorevole colpita dall incendio (vedi figura 3), deve essere progettata affinché scarichi acqua in modo simultaneo Pagina 4 di 13

5 Totale area area ofoperativa operation = =G1+G2+G3+G4 + G2 + G3 + G4 Totale area area ofoperativa operation =G2+G3= + G3 G1 G2 G2 G3 G3 7 metri 7m di radius raggio G4 G1 G4 Inizio Start of Start Inizio of 7 7m metri incendio the fire incendio the fire radius raggio Totale area area ofoperativa operation = = G1 G1 + + G2 G2 + + G4 G4 G1 G2 G3 G4 G5 Start Inizio of 7 7m metri incendio the fire di radius raggio Figura 3: Area operativa Per i sistemi a diluvio di questo tipo, è importante che il sistema d allarme richiesto dal sistema antincendio sia strettamente legato alla sezione con il sistema a diluvio. L aria corrente dovrebbe essere evitata così che il sistema d allarme antincendio non inneschi la sezione a diluvio sbagliata. 3. Procedure d approvazione 3.1 Requisiti generali Prendendo come riferimento le normative VDS (VDS Schadenverhytung, Cologne, Germany) che si occupano dell approvazione della nuova tecnologia d estinzione, il concetto d approvazione e protezione del sistema si basa su prove che mostrano l efficacia nel combattere l incendio. Inoltre, anche i componenti del sistema sono soggetti a test di laboratorio in modo da provarne la loro affidabilità nel tempo. Un altra parte importante nella procedura d approvazione è quella di prendere in considerazione il manuale di progettazione e installazione pubblicato dal produttore. I seguenti criteri sono stati previsti per le prove antincendio: - L incendio deve essere soppresso - A due metri di distanza dalla parte frontale rispetto a dove la prova verrà prevista, la temperatura non dovrà essere inferiore a 350 C. - Nella parte più esterna rispetto alla posizione da dove la prova verrà effettuata, non deve accadere alcun danno dovuto all incendio Poiché l incendio deve essere soffocato e limitato al luogo dove verrà fatto il test, il sistema funzionerà anche in quei casi dove la superfi cie di stoccaggio è maggiore. Il sistema di rilevazione e spegnimento deve lavorare contemporaneamente così che il sistema di spegnimento verrà attivato dopo l attivazione Pagina 5 di 13

6 del sistema di rilevazione. Viene inoltre applicato un ritardo aggiuntivo, questo per dare il tempo necessario alle tubazioni del sistema di riempirsi di soluzione acqua/schiuma, oltre a un ritardo minimo di 30 secondi come fattore di sicurezza. Il fattore di sicurezza aggiuntivo viene assunto nel momento in cui si progetta un impianto. La densità richiesta per poter estinguere un incendio viene aumentata del 30% per ottenere il successo del test antincendio. 3.2 Prove antincendio Le prove antincendio vengono effettuate e documentate dal IdF L istituto dei vigili del fuoco di Sachsen Anhalt e alla presenza di VdS. Il soffitto viene previsto a 14 metri con un altezza di stoccaggio di 8,8 metri. I sistemi di rilevazione sono collocati a soffitto. L incendio è stato innestato utilizzando un litro di eptano in un contenitore di 0,5 m2. Sono stati fatti due test. La tabella seguente mostra i risultati dei due test: Figura 4: disposizione dello stoccaggio durante il test Test 1 Test 2 Allarme dato da due rivelatori 32 secondi 30 secondi Attivazione della valvola a diluvio 1 min. 13 secondi 1 min. 15 secondi Estinzione dell incendio 1 min. 51 secondi 2 mins. 45 secondi Pagina 6 di 13

7 La figura numero 5 mostra l incendio durante la fase pre-innesco, prima che la valvola a diluvio si attivasse: Figura 5: L incendio nel test durante la fase pre-innesco La mistura del concentrato di acqua/schiuma creato dal sistema a diluvio è stato in grado di coprire completamente i pneumatici stoccati sulle scaffalature: Figura 6: I pneumatici dopo i test antincendio Pagina 7 di 13

8 Il concentrato d acqua e schiuma si è insinuato anche all interno dei pneumatici on tread. Figura 7: Concentrato di acqua schiuma all interno del pneumatico dopo la prova antincendio Durante le prove, le temperature sono state misurate in diverse posizioni così come la pressione del sistema, l ossigeno e il concentrato di CO2 e il flusso del sistema. La temperatura del soffitto è rimasta al di sotto dei 100 C in entrambe le prove e le temperature misurate ad altezze differenti a 2 metri di distanza dall area di stoccaggio sono rimaste al di sotto dei 50 C. Le figure numero 8 e numero 9 mostrano la temperatura misurata al livello dell accensione dell incendio per entrambe le prove C 800 C Temperature 600 C 400 C 200 C 0min 2min 4min 6min 8min Time Figura 8: Temperatura misurata al livello dell accensione dell incendio, 1 prova 1000 C 800 C Temperature 600 C 400 C 200 C 0min 2 min 4min 6 min Time Figura 9: Temperatura misurata al livello dell accensione dell incendio, 2 prova Pagina 8 di 13

9 La conclusione data dall Istituto dei vigili del fuoco di Sachsen Anhalt, IdF è quella che il sistema ha mostrato durante le prove che l incendio è stato soppresso molto velocemente. E stato inoltre evidente che entrambe le prove sono risultate pressoché similari. Le prove e i risultati di queste sono state accettate da VdS come basi per le loro approvazioni. 4. Requisiti di progettazione e installazione Ogni sezione di un sistema a diluvio è collegata ad una valvola a diluvio Viking o ad una valvola a controllo di flusso Viking, qualora fosse richiesto un controllo remoto. 4.1 Progettazione La densità di progettazione non deve essere inferiore a 30 mm/min. Devono essere utilizzati gli ugelli High Challenge (grosse gocce) aperti di Viking. La massima pressione dell ugello non deve andare oltre i 12 bar. Nel caso in cui vengano richiesti degli ugelli aggiuntivi in presenza di ostacoli, la minima pressione di un ugello deve essere di 1,7 bar, anche se l area da proteggere da parte di ogni ugello in quel caso fosse inferiore ai 7,4 m2. L area protetta da ogni ugello deve andare da un minimo di 7,4 m2 ad un massimo di 9,0 m2 ad una distanza tra i vari ugelli da un massimo di 3,0 metri ad un minimo di 2,4 metri. Il tempo massimo affinché il sistema sia completamente riempito è di 25 secondi 4.2 Installazione degli ugelli In riferimento all installazione e al posizionamento degli ugelli è necessario seguire le normative specifiche per i Large Drop nozzle (ugelli a grosse gocce) Ostacoli presenti a soffitto Qualora i deflettori degli ugelli fossero allocati al di sopra della parte inferiore di un ostruzione a soffitto, il loro posizionamento deve avvenire in modo tale che la distanza dalla parte inferiore dell ostacolo al deflettore (b) non deve superare il valore specificato nella Tabella 1. Usando la Figura 10 insieme alla tabella X2 si può procedere con il posizionamento dei deflettori degli ugelli. b D a CHIAVE Key D = Deflector deflettore a = distanza dalla trave Distance from beam/joist b b= Distance distanza from dalla underside parte inferiore of beam/joist della trave Figura 10: Posizionamento del deflettore quando collocato sotto la parte inferiore della trave o di altre ostruzioni che si trovano a soffitto Pagina 9 di 13

10 Tabella 1: Posizionamento del deflettore quando collocato al di sotto della parte inferiore della trave o di altre ostruzioni che si trovano a soffitto Distanza dalla trave Meno di 0.3 m Massima distanza dalla parte inferiore della trave 0 mm 0.3 metri a meno di 0.5 metri 38 mm 0.5 metri a meno di 0.6 metri 76 mm 0.6 metri a meno di 0.8 metri 140 mm 0.8 metri a meno di 0.9 metri 203 mm 0.9 metri a meno di 1.1 metri 254 mm 1.1 metri a meno di 1.2 metri 305 mm 1.2 metri a meno di 1.4 metri 381 mm 1.4 metri a meno di 1.5 metri 457 mm 1.5 metri a meno di 1.7 metri 559 mm 1.7 metri a meno di 1.8 metri 660 mm 1.8 metri 787 mm Ostacoli presenti al di sotto degli ugelli E necessario posizionare gli ugelli rispettando gli ostacoli come ad esempio lampade fluorescenti fisse, canaline situate interamente al di sotto degli ugelli così che la distanza orizzontale minima dalla parte più vicina all ostacolo alla parte centrale dell ugello non sia meno del valore specificato nella tabella 1, come illustrato nella figura 11. D b a CHIAVE Key D DDeflector = deflettore b = Distanza dalla bdistance parte todell ostacolo Side of Obstruction a = Distance distanza Deflector del deflettore Above Bottom al di ofsopra Obstruction della parte inferiore dell ostacolo Figura 11: Posizionamento dell ugello in relazione con l ostacolo allocato interamente al di sotto dell ugello Pagina 10 di 13

11 Tabella 2: Posizionamento degli ugelli in relazione agli ostacoli allocati interamente al di sotto degli ugelli Distanza del deflettore al di sopra della parte inferiore dell ostacolo Distanza minima dalla parte dell ostacolo Meno di 152 mm 0.5 metri 152 mm a meno di 305 mm 0.9 metri 305 mm a meno di 457 mm 1.2 metri 457 mm a meno di 610 mm 1.5 metri 610 mm a meno di 762 mm 1.7 metri 762 mm a meno di 914 mm 1.8 metri Quando la parte inferiore dell ostacolo è collocata a 1000 mm, o oltre, al di sotto del deflettore dell ugello, il posizionamento degli ugelli deve avvenire in modo tale che l ostacolo sia centrale rispetto agli ugelli adiacenti, come mostra la figura 12. L ostacolo deve essere limitato ad un ampiezza massima di 610 mm. L estensione di ogni parte del punto di mezzo tra gli ugelli non deve superare i 305 mm. Occorre mantenere almeno 460 mm di spazio tra la parte al di sopra dell area di stoccaggio e la parte inferiore dell ostacolo. Bisogna installare una o più linee di ugelli al di sotto degli ostacoli con un ampiezza maggiore di 610 mm, o che, altrimenti, non sia oltre i 305 mm d estensione come dai requisiti di questo paragrafo. a D D ½ a >1000 mm <305mm <610mm B >460 mm CHIAVE Key D = Deflector deflettore a = Distance Distanza between tra gli sprinklers b = parte B Top superiore of the storage del magazzino Figura 12: Posizionamento degli ugelli in relazione agli ostacoli collocati a 1000 mm o oltre rispetto alla parte inferiore dei rilevatori antincendio Pagina 11 di 13

12 Ostacoli paralleli e diretti al di sotto delle reti di diramazione Nel caso particolare in cui vi sia un ostacolo che corre parallelamente e direttamente al di sotto della rete di distribuzione, l ugello deve essere posizionato ad almeno 1000 mm al di sopra della parte superiore dell ostacolo, come mostra la figura 13. Occorre limitare l ostacolo a un ampiezza massima di 305 mm e ad un estensione massima di 152 mm da entrambe le parti della centralina della linea di distribuzione. Ugello Nozzle >1000 mm < 305 mm Figura 13: Posizionamento dell ugello in relazione ad ostacoli che corrono paralleli e direttamente al di sotto delle reti di diramazione Il limite nominale del diametro della linea di rete (inclusi i raccordi) non deve essere inferiore ai 32 mm e maggiore dei 50 mm, ad eccezione dei pezzi iniziali, che possono essere di 64 mm. Le reti di diramazione di 64 mm, 75 mm e 100 mm sono accettabili quando si posizionano i deflettori che hanno una distanza al di sopra della centralina delle tubazioni di: 330 mm per 64 mm di tubo, 380 mm per 76 mm di tubo, 460 mm per 100 mm di tubo. 4.3 Sistemi di rilevazione Viene normalmente richiesta l attivazione di due rivelatori prima che l impianto antincendio si metta in funzione. Al fine di evitare falsi allarmi del sistema a diluvio, tre rilevatori dovrebbero essere attivati prima che il sistema a diluvio si attivi. Sono necessari almeno due rilevatori, incrociati, per identificare la sezione corretta. I rilevatori alla trave devono essere collocati in modo tale che l incrocio dei due rilelvtori sia chiaramente all interno della sezione a diluvio. Rispettando i test antincendio i rilevatori che devono essere utilizzati sono il tipo SF-SP/ , prodotti da Ardea. Occorre tenere quindi in considerazione le schede tecniche del produttore. La distanza tra i due rilevatori non deve oltrepassare i 7 metri. Nota: Nell installazione, tenuto conto dell ambiente, dovrebbero essere 300 per l incendio e 500 per il fumo. Dopo l attivazione dell intera area operativa, le altre valvole dovrebbero essere bloccate. Pagina 12 di 13

13 5 Conclusioni Un sistema risulta sviluppato e testato efficientemente quando è in grado di soffocare gli incendi di pneumatici stoccati su griglie con un altezza massima di impilamento di 8,8metri. L altezza dell edificio deve essere limitata a 14 metri. A causa dell ampiezza dell incendio e dalle caratteristiche di innescare un incendio da parte dei pneumatici, questo sistema permette d avere un livello protettivo molto alto, in quanto viene specificatamente progettato e approvato per la sua capacità di estinguere l incendio rapidamente. Il risultato è stato che VdS ha approvato questo tipo d installazione prima di aver scritto il presente documento. Figura 14: Parte di un installazione per la protezione di pneumatici Riferimenti: Normativa NFPA13 per l installazione di sistemi sprinkler Normative d installazione FM 2-7 per i sistemi sprinkler con utilizzo di applicazioni speciali a soffi tto di sprinkler (control mode) per la protezione di magazzini Stoccaggio di pneumatici FM fine documento Pagina 13 di 13