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Milano, 15/03/2016 1 Relatore : Luciano Nigro
I SISTEMI DI PROTEZIONE ATTIVA
Contro l’incendio
CARATTERISTICHE PRINCIPALI E
REQUISITI DI PROGETTAZIONE
Ing. Luciano Nigro – Hughes Associates Europe srl
Costituiscono il primo e più semplice,
ma essenziale presidio di protezione
contro l’incendio.
Ve ne sono di tipo diverso, sia nella
versione portatile sia nella versione
carrellata.
Andrebbero scelti secondo la maggiore
o minore possibilità che siano efficaci
sull’incendio che devono combattere.
Durano pochissimo!
Occorre saperli usare!
GLI ESTINTORI PORTATILI E
CARRELLATI
La progettazione delle reti idranti 3
Rete Idranti
• Principale e più elementare presidio antincendio fisso
• Richiesta da quasi tutte le norme di prevenzione incendi
• Necessaria praticamente sempre, nelle attività di una qualche rilevanza dal punto di vista antincendio, indipendentemente dalla presenza di altri presidi antincendio fissi.
• E’ un’installazione a funzionamento “automatico” sebbene destinata ad un impiego esclusivamente manuale.
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Rete idranti – componenti tipici
Collegamento
diretto
Riserva idrica
+
Gruppo pompe
Acquedotto Eventuale
chiusura
anello
La progettazione delle reti idranti 5
Normativa di riferimento applicabile
• Praticamente tutte le norme di prevenzione incendi hanno dato nel tempo delle specifiche dimensionali per le reti idranti.
• Molti funzionari dei Vigili del Fuoco in passato usavano definire caso per caso le specifiche della rete idranti, il dimensionamento, le caratteristiche di installazione.
• L’unico dato comune che si ritrova nelle normative di prevenzione incendi è il richiamo alla portata di 120 lpm
• Dal 1998 esiste una norma tecnica, UNI 10779, cui
tutti fanno riferimento per la progettazione,
installazione e gestione delle reti idranti ad uso
antincendio.
• La norma Uni ha introdotto per la prima volta in Italia il
concetto di protezione interna e di protezione esterna
legate all’impostazione data dalla 626/94
La progettazione delle reti idranti 6
Normativa di riferimento applicabile
• Ad oggi si sono già susseguite già 3 ulteriori edizioni della norma, la prima nel 2002, poi ancora nel 2007 e adesso l’edizione 2014 che aggiorna ulteriormente la noma ampliandola.
• L’aggiornamento del 2014 è dovuto non solo alla
normale «revisione quinquennale» delle norme
tecniche ma anche e soprattutto alla pubblicazione del
Decreto Impianti che ha mutato notevolmente il
quadro di riferimento per le reti idranti.
• Il Decreto Impianti del 20-12-2012 ha infatti mutato i
riferimenti che avevano costretto la norma tecnica a
rimanere «in secondo piano» rispetto ai disposti
regolamentari.
• Il DM infatti adesso conferma l’esclusivo approccio
«della regola dell’arte» per la rete idranti che rimane
ora come il solo riferimento applicabile.
La progettazione delle reti idranti 7
La Norma UNI 10779 • Norma di sistema dal titolo:
Impianti di Estinzione Incendi – Reti di Idranti - Progettazione, Installazione, Esercizio
• Sommario: La norma specifica i requisiti minimi da soddisfare nella
progettazione, installazione ed esercizio degli impianti idrici
permanentemente in pressione, destinati all’alimentazione di idranti
e naspi antincendio
• Nello scopo: …
La progettazione delle reti idranti 8
La Norma UNI 10779 - Le novità
• Le novità essenziali contenute nella norma 10779
edizione 2014 sono qui riassunte in maniera sintetica:
– Sono state rimosse del tutto le limitazioni al campo di
applicazione della norma che è adesso applicabile senza
limitazioni.
– Infatti è stata introdotta la limitazione della pressione operativa
agli apparecchi delle reti di idranti interni agli edifici,
consentendo così la installazione della rete anche in edifici più
alti di 45 m
– Si sono introdotte le reti idranti a secco predisponendo una
norma sperimentale per le reti a secco, nelle quali le tubazioni
sono vuote e vengono riempite solo al momento del bisogno, è
la norma UNI/TS 11559
La progettazione delle reti idranti 9
La Norma UNI 10779 - Le novità
• Ed ancora:
– Si sono introdotte le reti idranti all’aperto, con delle specifiche
condizioni progettuali, valide solo per attività all’aperto quali i
campeggi, i grandi depositi all’aperto, gli autodemolitori ecc..
Che sono entrate recentemente a far parte delle attività soggette
ai controlli di prevenzione incendi.
– Si è chiarita definitivamente la caratteristica delle tubazioni
ammissibili per le reti idranti a livello nazionale. In pratica si è
posto un argine all’uso delle tubazioni a parete sottile in acciaio
zincato.
– Si sono inserite le norme nel frattempo pubblicate per le valvole
antincendio, per gl’idranti a colonna e sottosuolo, ed altre via via
incluse nel documento.
La progettazione delle reti idranti 10
La Norma UNI 10779 - Le novità
• Ed ancora:
– E’ stato introdotto un criterio di dimensionamento (molto
semplice) per gli attacchi motopompa che avranno adesso una,
due o tre bocche di immissione da 70 mm a seconda delle
caratteristiche delle reti asservite.
– Si sono modificate le regole di posizionamento degli apparecchi
all’interno degli edifici, avendo cercato di chiarire il più possibile i
dubbi che si sono raccolti fino ad oggi… (!!!???!!!).
– Sono stati introdotti completamente a nuovo i criteri di
posizionamento degli apparecchi nelle reti all’aperto.
– Come detto, si è introdotto il criterio della pressione massima e
di conseguenza si è affrontato il tema dei riduttori di pressione
da inserire nella rete.
La progettazione delle reti idranti 11
La Norma UNI 10779 - Le novità • Ed ancora:
– Il capitolo sulle reti idranti esistenti e sulle eventuali modifiche da
apportare ad esse in caso di ampliamento è stato
sostanzialmente riscritto perché considerato poco chiaro.
– Sono state apportate delle modifiche minori alla parte relativa
all’alimentazione, con l’eccezione per il punto A.1.3 dove non si
specifica più il tipo di alimentazione essendo stato pubblicato il
DM 20-12-2012
– L’appendice B è adesso normativa e non più informativa come
nella precedente edizione
– I criteri di dimensionamento non sono mutati ma sono stati
adesso introdotti sia le tipologie di reti all’aperto sia i criteri di
dimensionamento per le reti all’aperto.
La progettazione delle reti idranti 12
La norma sulle reti a secco • La 10779 : 2014 considera le reti all’aperto ed ha dato
luogo quindi alla pubblicazione della UNI TS 11559 sulle
reti di idranti a secco:
– Le reti a secco sono quelle reti nelle quali la tubazione è
normalmente vuota, o in leggera pressione aria/azoto e vengono
riempite solo al momento del bisogno tramite un pulsante di
allarme che deve essere posizionato presso ogni apparecchio di
erogazione.
– L’attivazione avviene tramite valvola a diluvio di tipo tradizionale
con comando che può essere vario, ma sarà in genere elettrico.
– La rete dovrà consentire l’arrivo dell’acqua all’idrante più remoto
entro 90 minuti dall’attivazione dell’allarme
– Il problema è lo scarico dell’aria contenuta nelle tubazioni che
può causare vibrazioni o colpi di pressione alle lance.
La progettazione delle reti idranti 13
Come intendere il ruolo della norma tecnica
• Una novità sostanziale contenuta nella norma 10779
edizione 2014 è quella relativa alla progettazione
equivalente:
– Un paragrafo della parte relativa alla documentazione recita
infatti:
La relazione tecnica deve includere, inoltre, la conferma che l’impianto è
stato progettato in conformità alla presente norma oppure deve fornire le
informazioni relative ad ogni scostamento dai requisiti della stessa e le
relative motivazioni, sulla base delle informazioni disponibili e
dell’applicabilità della norma al caso specifico.
– Chiarendo una volta per tutte che la norma tecnica
rappresenta una possibile interpretazione della
realizzazione a regola d’arte, non l’unica!
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler
• Parte I:
– Origini, finalità ed utilizzo
– Emissione delle specifiche
• Parte II:
– Progettazione e Installazione
– Valutazione
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Origini dei sistemi sprinkler
• Sono i sistemi di protezione automatica contro l’incendio
più antichi e consolidati.
• Il primo sprinkler (Parmalee) risale a quasi 2 secoli fa.
• Il primo sprinkler come lo conosciamo adesso fu
costruito da un tal “Grinnel” negli USA intorno al 1850 ed
è rimasto pressoché immutato fino a pochi anni fa
• Da alcuni decenni hanno cominciato a svilupparsi
sprinkler nuovi quali i Large Drop, gli ESFR, gli ELO, i
fast response, ecc… per soddisfare diverse esigenze.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Prerogative dei sistemi sprinkler • Dipendono dalla combinazione
unica fra rilevazione e
spegnimento
• Grande affidabilità di
funzionamento
• Efficacia nella stragrande
maggioranza dei casi con
fallimento legato soprattutto a
mancato funzionamento o ad
errata progettazione
• Relativa economicità di
installazione nelle grandi aree
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Utilizzo dei sistemi sprinkler
• Norme tecniche
– Sono emesse da UNI o da
altri enti attraverso un
processo “consensuale”
– In Europa valgono la
norma EN 12845 per la
progettazione ed
installazione dei sistemi e
la serie delle norme EN
12259- parte 1-12 per tutti i
componenti con marcatura
CE obbligatoria)
• Regole tecniche “cogenti”
– Stabiliscono i requisiti
minimi di sicurezza per le
varie attività.
– Sono pubblicate come
Decreti o Circolari
Ministeriali a cura del
Ministero dell’Interno
CNVVF.
– sono obbligatorie per tutte
le attività soggette e su
tutto il territorio nazionale .
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Nella progettazione della sicurezza
antincendio gli sprinkler seguono da:
• Fase I : Analisi di rischio e sua valutazione secondo i criteri dettati dal DM 10.3.98, e progettazione della sicurezza antincendio.
• Valutazione del rischio e soprattutto dell’intensità d’incendio atteso e delle possibilità di intervento per il suo spegnimento.
• Se il carico d’incendio è rilevante, o l’incendio atteso è di tipo “violento” e/o se l’intervento da parte delle squadre è difficile, allora si deve adottare un sistema di spegnimento, ed in genere si ricorre al sistema sprinkler. (DM 10.3.98 art. … ……)
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: caratteristiche
Costituzione: comprendono almeno un’alimentazione idrica, una rete di tubazioni di distribuzione ad uso esclusivo antincendio, un insieme di apparecchi (valvole, ecc..), un insieme di erogatori (gli sprinkler), un sistema di raccolta del segnale d’allarme e d’intervento!
Sono sempre regolati da norme tecniche specifiche; la norma UNI 12845 è la norma europea comunemente adottata in Italia
Sono un elemento tipico del fabbricato e vengono con esso concepiti e gestiti nel tempo.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: funzionamento
• Gli sprinkler sono installati sull’intera superficie del compartimento in esame (requisito obbligatorio)
• Sono un sistema di controllo dell’incendio, e non necessariamente di estinzione.
• Sono dimensionati in funzione dell’incendio massimo atteso
• Il loro intervento è specifico, per testine: solo la/e testina/e che raggiunge la temperatura di taratura (68,141,…°C) poiché interessata dal flusso di fumi caldi, si apre erogando acqua sull’incendio che, con ogni probabilità di troverà sotto di essa.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler - Tipologie
• Impianti a umido
• Impianti a secco – con tubazioni in carico d’aria per aree soggette a gelo
• Impianti a preazione – per aree dove si teme la rottura accidentale di una testina e sono possibili conseguenze gravi in caso di bagnamento.
• Impianti a diluvio.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: specifiche
• In funzione dell’incendio atteso si definiscono le
specifiche del sistema sprinkler che deve
fronteggiarlo:
• Sistemi tradizionali, definiti in termini di densità
di scarica ed area operativa.
• Sistemi speciali (Large drop, ESFR, ecc..)
definiti in genere in termini di numero minimo di
sprinkler simultaneamente operativi ad una certa
pressione.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Sistemi sprinkler tradizionali • Densità ed area operativa:
– Densità: misurata in lpm/min/m2 od in mm/min, è una misura dell’intensità della scarica ed è data dalla portata specifica erogata dalla singola testa sprinkler divisa per l’area specifica protetta da quella testa, anche se rettangolare.
– Area operativa: area sulla quale l’impianto è chiamato ad intervenire; si può ritenere come una misura della severità del massimo incendio atteso, che potrà propagarsi, in presenza dell’impianto sprinkler che lo contrasta, fino alla superficie massima definita come area operativa. Varia da 140 a 400 e più m2 ed è un parametro che il progettista esperto deve definire.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Il procedimento secondo UNI 12845
• Si classifica l’area: – Lavorazione: lieve; ordinario I, II, III e III s; grave I e
grave II
– Deposito: D1-4 in funzione di M1-4 ed I1-4 cui si deve aggiungere la tipologia di stoccaggio su rack oppure su pallets semplicemente impilati.
• Per la lavorazione segue subito la densità e l’area operativa; per i depositi occorre prima definire se si tratta di intensivi o no e, se intensivi, se la protezione è sufficiente solo al soffitto oppure anche negli scaffali.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Il procedimento secondo UNI 12845
• Valori tipici di densità ed area operativa secondo UNI
9489: Aree di lavorazione
– Aree di rischio ordinario: densità = 5 lpm/m2
– area operativa: 144-316 m2
– Aree di rischio grave: densità = 7,5-10 lpm/m2
– area operativa: 260 m2
– Impianti a secco: dovrebbero avere area operativa 1,25 volte
l’area normale.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Il procedimento secondo UNI 12845
• Aree di magazzino
– Il soffitto : in genere sempre uguale (7,5 su 260 m2)
– Gli scaffali: a seconda della tipologia di merci si
definisce se sono solo sprinkler a soffitto oppure se
sono necessari sprinkler negli scaffali
– Impianti a secco: non ammessi per sprinkler negli
scaffali (drenaggio) - Almeno area operativa pari a
1,25
– La protezione solo dal soffitto ha limiti alquanto
ristretti (5-7 metri a seconda delle merci)
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: gli sprinkler
• Possono essere realizzati con elemento
sensibile a bulbo od a fusibile, a secondo
della tecnologia.
• Sono caratterizzati da:
– un diametro dell’orifizio caratteristico (3/8”, ½”,
17/32”, 5/8”…);
– un attacco filettato ( 1/2”, ¾”, ..);
– una tipologia tradizionale (Spray, Convenzionale)
oppure orizzontale, laterale, ecc..
– se spray, da un verso d’installazione (Up.; Pend.)
– da una temperatura di taratura (68-74°C; 138-
141°C; … )
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler speciali
• Derivano essenzialmente dalla normativa
americana NFPA e includono:
– Per i depositi: i sistemi (Large drop) ed i sistemi
ESFR, a grande portata specifica, atti a controllare ed
eventualmente spegnere l’incendio più grave atteso.
– Per le aree residenziali: i sistemi a risposta rapida
detti appunto “residential”, che hanno la finalità di
garantire l’incolumità delle persone eventualmente
presenti.
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Gli sprinkler Speciali
• Sprinkler (Large Drop).
• Sprinkler ESFR prima generazione
• Sprinkler ESFR moderni
• Sprinkler «Storage»
• Sprinkler standard e quick response
• Sprinkler orizzontali
• Sprinkler residenziali
la progettazione dei sistemi
antincendio
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Coefficiente di scarica - K
• Portata teorica:
Q=k(P)1/2
Q= Lpm
P= Bar
K = 10(l/min/(kPa)½)
• Portate teoriche @ 2 bar
SS (K80) = 113 l/min
LD (K150) = 212 l/min
ELO (K160) = 226 l/min
ESFR (K200) = 283 l/min
ESFR (K360) = 505 l/min
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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La scelta di FM Global
• Alcuni anni fa FMg ha deciso un pesante intervento sulla tecnologia
sprinkler in generale
• È una decisione che interessa principalmente gli assicurati FM ma
che non può non riflettersi sul «resto del mondo» visto il ruolo che
FM ha sempre giocato nel settore.
• FMg ha deciso in pratica di «uscire dal processo consensuale di formazione
delle norme tecniche» e di seguite l’approccio scientifico diretto, basato
sulla sperimentazione e sui dati raccolti nei casi reali.
• Ne è nata l’impostazione FMg alla protezione con sprinkler, in particolare
delle aree di deposito, che se pure simile, porta spesso a specifiche diverse
(e non direttamente riconducibili) rispetto a quelle ad esempio di NFPA 13.
• Che fare?
• Non c’è una risposta univoca… come dire: Ognuno si regola!
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: Alimentazione • Deve sempre essere presente!
• L’alimentazione può essere costituita da una riserva con pompe automatiche, da un acquedotto, da un’autoclave, ecc…
• E’ regolata dalla norma UNI 12845 integrata in parte dalla UNI 11292 per i locali.
• O segue NFPA (tipo di pompa, approvazione)
• Anche nel caso dei sistemi sprinkler, come per le reti idranti, fra le caratteristiche principali da definire, vi è il livello di affidabilità dell’alimentazione stessa (ordinaria o superiore, anche detta ad alta affidabilità)
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Impianti sprinkler: i gruppi di controllo
• Gruppi ad umido – “alarm check valve”
• Gruppi a secco – funzionamento di tipo differenziale con bilanciamento acqua – aria
• Gruppi a preazione – insieme di un gruppo a secco + un gruppo a diluvio, eventualmente combinati in una sola valvola.
la progettazione dei sistemi antincendio 36
Impianti sprinkler: i gruppi di controllo
• Il gruppo di controllo definisce in sostanza il tipo di impianto – Gruppi ad umido – “alarm check valve”
– Gruppi a secco – funzionamento di tipo differenziale con bilanciamento acqua – aria
– Gruppi a preazione – insieme di un gruppo a secco + un gruppo a diluvio, eventualmente combinati in una sola valvola.
– Gruppi a diluvio – Valvola che si apre su semplice comando elettrico o pneumatico
Impianti Sprinkler - parte II 37
Posizionamento degli sprinkler rispetto agli
elementi costruttivi
• Distanza dal soffitto: elemento importantissimo!!!! Gli sprinkler devono stare vicini alla copertura.
• Posizione rispetto agli elementi costruttivi: – Elementi che possono impedire la corretta apertura del
getto degli sprinkler (travi, canali a soffitto, canaline elettriche, ..)
– Elementi che possono impedire all’acqua di raggiungere tutti i punti dell’area protetta: grandi canalizzazioni, soppalchi, passerelle L>1m
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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Conclusioni 1/2
• Con il procedimento fin qui seguito si sono stabiliti: – La necessità o meno di installare impianti sprinkler in
una determinata area;
– La classificazione dell’area, secondo norma tecnica ma anche secondo analisi del rischio e giudizio del progettista esperto;
– La specifica di progetto dell’impianto che si richiede;
– La tipologia delle testine sprinkler che si dovranno adottare.
Impianti Sprinkler - parte II 39
Conclusioni 2/2
• Gl’impianti sprinkler sono tuttora i più usati nella
protezione contro l’incendio delle aree
commerciali, di produzione e di deposito.
• La loro affidabilità è straordinaria, come
conferma l’esperienza
• Devono essere correttamente progettati,
installati e mantenuti nel tempo, grazie anche
alle verifiche periodiche.
la progettazione dei sistemi antincendio 40
Conclusione: le statistiche Attivazione di sprinkler in attività protette – 1978-1987
No. Di testine
intervenute
No. Di incendi Numero progressivo di
incendi
Percento sul totale Percento progressivo
1 797 797 28 28
2 520 1317 18 46
3 291 1608 10 56
4 221 1829 8 63
5 147 1976 5 69
6 146 2122 5 74
7 74 2196 3 77
8 77 2273 3 80
9 44 2317 1 81
10 55 2372 2 83
11-15 172 2544 6 89
16-20 100 2644 3 92
21-25 49 2693 2 94
Oltre 26 167 2860 6 100
Protezione attiva - Sistemi
sprinkler - parte I
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ATTENZIONE agli evacuatori di fumo e calore!
• La presenza contemporanea di evacuatori e sprinkler deve essere esaminata e risolta dal progettista.
• Le norme attuali danno preferenza al sistema di controllo dell’incendio e richiedono evacuatori di fumo tarati a T maggiore di 30 °C rispetto agli sprinkler.
• Non sempre ciò è accettabile ai VV.F. che devono approvare il Progetto.
• La soluzione, secondo la nuova normativa europea, rimane di esclusiva responsabilità del progettista e dell’autorità competente.
• Una soluzione può essere il sistema manuale!
IMPIANTI A DILUVIO «WATER SPRAY»
UN CASO PARTICOLARE SONO I
SISTEMI A DILUVIO «WATER SPRAY»
• SI TRATTA DI IMPIANTI CHE POSSONO
ESSERE DI PROTEZIONE DI AREA
(RARO) O DI OGGETTO.
• SONO AUTOMATICI TRAMITE UN
SISTEMA DI RIVELAZIONE COLLEGATO
CHE PUÒ ESSERE DI TEMPERATURA O
FIAMMA
• SONO MOLTO USATI NELL’INDUSTRIA DI
PROCESSO DOVE SONO PRESENTI
LIQUIDI INFIAMMABILI
• LA LORO REALIZZAZIONE È PER
SPECIALISTI.
IMPIANTI A DILUVIO «WATER SPRAY»
IL DIMENSIONAMENTO DEGL’IMPIANTI A
DILUVIO È BASATO SU DENSITÀ DI
SCARICA SUPERFICIALI O SU OGGETTO
• LA PROTEZIONE RIGUARDA
TIPICAMENTE I SERBATOI CONTENENTI
INFIAMMABILI
• I TRASFORMATORI DI GRANDI
DIMENSIONI ALL’APERTO O AL CHIUSO
• LE STAZIONI DI POMPAGGIO DI LIQUIDI
INFIAMMABILI O COMBUSTIBILI
• IN MANIERA PIÙ ESTESA POSSONO
RIGUARDARE LA PROTEZIONE DI AREE
DI PROCESSO CON PRESENZA DI
INFIAMMABILI.
IMPIANTI A DILUVIO «WATER SPRAY»
IL FINZIONAMENTO DELL’IMPIANTO È
BASATO SULL’INTERVENTO DI UN
RIVELATORE CHE COMANDA, IN UN SOL
COLPO, TUTTI GLI UGELLI APERTI
COLLEGATI ALLA SINGOLA VALVOLA
• LA RAGIONE È QUELLA DI
CONTRASTARE LA VELOCITÀ DI
PROPAGAZIONE.
• SONO INFATTI PIÙ VELOCI DEGLI
SPRINKLER
• POSSONO AVERE FUNZIONE DI
SEMPLICE RAFFREDDAMENTO
• O ANCHE DI VERO E PROPRIO
SPEGNIMENTO.