SISTEMA DI SPEGNIMENTO A GAS INERTI IG 100 IG …...UNI EN 15004-7:2008 “Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi - Parte 7: Proprietà fisiche e progettazione

Via Disraeli, 8 42124 REGGIO EMILIA - ITALY Tel. +39 0522 369711 Fax +39 0522 791052

E-mail: [email protected] P.IVA – C.F. 01979170352

Revised 12/2010

1

MANUALE DI PROGETTAZIONE

SISTEMA DI SPEGNIMENTO A GAS INERTI

IG 100 – IG 01 – IG 55 – IG 541

BETTATI ANTINCENDIO s.r.l. Via Disraeli, 8 - 42100 RE Tel. +39 0522 / 369711 (R.A.) - fax +39 0522 / 791052

E-mail: [email protected] P.IVA 01979170352 C.F. 01979170352



Revised 12/2010

2

1 INTRODUZIONE .................................................................................................................................................... 3 1.1 Scopo ed utilizzo del manuale ................................................................................................................... 3 1.2 Gli standard normativi ............................................................................................................................... 3 1.3 Le approvazioni .......................................................................................................................................... 4 1.4 La terminologia .......................................................................................................................................... 4 1.5 Sistemi di unità di misura .......................................................................................................................... 5 1.6 Le responsabilità ........................................................................................................................................ 5

2 AGENTI ESTINGUENTI GASSOSI E LORO LIMITAZIONI ......................................................................................... 6 2.1 Introduzione .............................................................................................................................................. 6 2.2 Agenti estinguenti e proprietà chimico fisiche .......................................................................................... 6 2.3 Le applicazioni ........................................................................................................................................... 7 2.4 Gli effetti dell’agente estinguente sulle persone (Rif. App. G UNI EN 15004 Ed. 2008) ............................ 7 2.5 Pericoli per le persone (rif. APPENDICE G.3 UNI EN 15004 Ed. 2008) ....................................................... 7 2.6 Effetti Fisiologici di Gas Inerti Estinguenti ................................................................................................. 8 2.7 Linea guida per l’esposizione sicura a gas inerti utilizzati come agenti estinguenti (Rif. App. G UNI EN 15004-1 Ed. 2008) .............................................................................................................................................. 8

2.7.1 Per aree normalmente occupate .......................................................................................................... 9 2.7.2 Per aree normalmente NON occupate ................................................................................................. 9 2.7.3 Aree NON occupabili ............................................................................................................................. 9 2.7.4 Aree occupabili ..................................................................................................................................... 9

2.8 Gli effetti dell’agente estinguente sulle cose e sull’ambiente ................................................................ 10 2.9 Rischio di scarica elettrostatica in atmosfera altamente esplosiva ......................................................... 10

3. LA PROGETTAZIONE DEI SISTEMI AD ESTINGUENTI GASSOSI INERTI ................................................................ 11 3.1 Analisi del rischio ..................................................................................................................................... 11 3.2 La concentrazione di progetto ................................................................................................................. 11 3.3 Quantità di estinguente richiesta ............................................................................................................ 13 3.4 Considerazioni aggiuntive ........................................................................................................................ 15

3.4.1 Fattori di correzione per altitudine ..................................................................................................... 15 3.4.2 Concentrazione dell’ossigeno a Scarica avvenuta (Rif. UNI EN 15004 Ed. 2008) ............................... 16

3.5 Minima quantità di stoccaggio ................................................................................................................ 17 3.6 Tempo di Scarica (rif. UNI EN 15004-1:2008 capitolo 7.9) ...................................................................... 17 3.7 Il tempo di permanenza dell’agente estinguente “AZOTO IG100” “Door fan test” (rif. UNI EN 15004-1:2008 capitolo 7.8) ................................................................................................................................... 17 3.8 Sovrappressione nel locale ...................................................................................................................... 21 3.9 Scelta e posizionamento ugelli (rif. UNI EN 15004:1 cap. 6.3.6) ............................................................. 30 3.10 Tubazioni e raccorderia ........................................................................................................................... 34 3.11 Dimensionamento di massima del diametro dei tubi ............................................................................. 35 3.12 Staffaggi e sostegni per tubazioni (UNI EN 15004-1 cap. 6.3.4) .............................................................. 35 3.13 Software di calcolo idraulico VdS ............................................................................................................ 35 3.14 Esempio di progettazione calcolata secondo UNI EN 15004 parte 8 Ed.2008 ........................................ 37 3.14.1 Sopralluogo .............................................................................................................................................. 37 3.14.2 Analisi del rischio ..................................................................................................................................... 38 3.14.3 Scelta del gas estinguente ....................................................................................................................... 38 3.14.4 Scelta dei componenti del sistema marcati CE secondo EN12094 e PED\TPED ...................................... 38 3.14.5 Calcolo preliminare del quantitativo di gas estinguente ......................................................................... 39 3.14.6 Progettazione della rete di distribuzione ................................................................................................ 43

3.14.7 Verifica di quanto sopra tramite software di calcolo idraulico VDS .............................................. 46 3.14.8 Installazione del sistema ................................................................................................................ 56 3.14.9 Messa in funzione del sistema ....................................................................................................... 56



Revised 12/2010

3

3.14.10 Esecuzione del Test di Integrità del Locale (Door Fan Integrity Test) e collaudo ........................... 56 3.14.11 Gestione (la manutenzione ordinaria e straordinaria) ................................................................... 56

1 Introduzione

1.1 Scopo ed utilizzo del manuale

Questo manuale contiene specifiche informazioni e requisiti per la progettazione e l’installazione di sistemi antincendio ad agente estinguente gassoso Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541. Esso include, inoltre, informazioni sulle proprietà chimico fisiche dei gas, le specifiche tecniche e gli aspetti della sicurezza legati alla progettazione. All’interno di questo manuale il termine “Sistema” comprenderà i componenti di spegnimento e non comprenderà alcun sistema di rivelazione per l’attivazione della scarica del gas. Questo manuale si riferisce a sistemi progettati per pressioni d’esercizio pari a 200 e 300 bar. Si presuppone che la consultazione di questo manuale avvenga da parte di addetti ai lavori con una conoscenza di base in materia.

1.2 Gli standard normativi I sistemi che utilizzano gli agenti estinguenti gassosi Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 sono progettati in accordo con le seguenti norme:

UNI EN 15004-1:2008 “Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi - Parte 1: Progettazione, installazione e manutenzione”.

UNI EN 15004-7:2008 “Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi - Parte 7: Proprietà fisiche e progettazione dei sistemi a estinguenti gassosi per l'agente estinguente IG-01”.



UNI EN 15004-10:2008 “Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi - Parte 10: Proprietà fisiche e progettazione dei sistemi a estinguenti gassosi per l'agente estinguente IG-541”

I componenti dei sistemi ad agente estinguente gassoso Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 devono essere conformi alle seguenti norme:

UNI EN 12094-4:2004 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Parte 4: Requisiti e metodi di prova per complesso valvola di scarica e rispettivi attuatori”.

UNI EN 12094-5:2004 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Requisiti e metodi di prova per valvole direzionali e loro attuatori per sistemi in alta e bassa pressione”.

UNI EN 12094-6:2006 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Parte 6: Requisiti e metodi di prova per dispositivi non elettrici di messa fuori servizio”.

UNI EN 12094-8:2006 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Parte 8: Requisiti e metodi di prova per raccordi”.

UNI EN 12094-10:2004 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Requisiti e metodi di prova per manometri e pressostati”

UNI EN 12094-13:2002 “Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas - Requisiti e metodi di prova per valvole di ritegno e valvole di non ritorno”.

I sistemi che utilizzano gli agenti estinguenti gassosi Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 devono essere manotenuti in accordo con la seguente norma:

UNI 11280:2008 “Controllo iniziale e manutenzione dei sistemi di estinzione incendi ad estinguenti gassosi”



Revised 12/2010

4

1.3 Le approvazioni L’Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 sono stati approvati quali gas estinguenti dai seguenti enti:

EPA (Environmental Protection Agency – USA

VDS “Verband der Schadenverhuetung” (Koeln Germania) – Fire extinguishing system

LPCB (Loss Prevention Certification Board)

Lloyds Register

Bureau Veritas

DNV (Det Norske Veritas)

German Institute for Environmental Hygiene and Medicine (Approved)

Danish Maritime Autorità

1.4 La terminologia Per gli scopi di questo manuale occorre dare le seguenti definizioni:

Approvato: accettabile per un’autorità competente. NOTA: Nello stabilire l’accettabilità degli impianti o delle procedure, delle attrezzature o dei materiali, l’autorità può basare l’accettazione sulla conformità alle norme appropriate.

Autorità normative: L’autorità è l’organizzazione, l’ufficio od il singolo responsabile dell’approvazione dell’attrezzatura, degli impianti o delle procedure. Interruttore automatico/manuale: dispositivo utilizzato per convertire il sistema dall’azionamento automatico a quello manuale, che può assumere la forma di un interruttore manuale sul quadro di comando o su altre unità o di un dispositivo di comando collegato alla porta di accesso del personale. In ogni caso, esso cambia il modo di azionamento del sistema da automatico e manuale a soltanto manuale o viceversa. Sostanza estinguente: sostanza estinguente gassosa elettricamente non conduttiva che non lascia residui.

Concentrazione di spegnimento: Concentrazione minima di sostanza estinguente necessaria per spegnere la fiamma di un particolare combustibile in condizioni sperimentali definite (vedi appendice “C” norma UNI EN 15004:2008), con l’esclusione di qualunque fattore di sicurezza. Concentrazione di progetto: concentrazione della sostanza estinguente, compreso un fattore di sicurezza, necessaria per spegnere un incendio di un particolare combustibile.

Concentrazione di massima: la concentrazione ottenuta dall’effettiva quantità di sostanza estinguente alla massima temperatura ambiente. Pressione massima di esercizio: pressione di equilibrio all’interno di un cilindro alla temperatura massimo di esercizio Gas non liquefatto: Gas o miscela di gas, che è generalmente un gas inerte, e che è sempre presente in forma gassosa alla pressione e alla temperatura di utilizzo ammissibile. Classificazione degli incendi: La classificazione degli incendi è conforme alla ISO3941 nella quale gli incendi sono identificati secondo le seguenti classi: Classe A: incendi da materiali solidi come carta, legno, carbone, materiali polimerici; Classe B: incendi di liquidi infiammabili quali alcoli, oli minerali, grassi; Classe C: incendi di gas infiammabili quali idrogeno e metano.



Revised 12/2010

5

Classe D: incendi di sostanze chimiche spontaneamente combustibili in presenza di aria o reattive con acqua con possibilità di esplosione. Classe E: incendi di apparecchiature elettriche anche sottotensione. Quantità di saturazione: Massa o volume di sostanza estinguente necessaria per raggiungere la concentrazione di progetto all’interno del volume protetto nel tempo di scarico specificato.

Volume netto: Volume totale dell’ambiente da proteggere meno il volume degli elementi impermeabili al gas presenti nel volume protetto Tempo di permanenza: Periodo di tempo durante il quale una concentrazione di sostanza estinguente maggiore della concentrazione di spegnimento permane nel volume protetto. Livello minimo di effetti avversi osservati (LOAEL): La concentrazione minima alla quale sia stato osservato un effetto tossicologico o fisiologico nocivo. Livello di assenza di effetti avversi osservati (NOAEL): La massima concentrazione a cui non siano stati osservati effetti avversi tossicologici o fisiologici. Zona normalmente non occupata: Zona di norma non occupata da persone, ma nella quale si può entrare occasionalmente per brevi periodi. Valvola di smistamento: dispositivo che consente di indirizzare la scarica di agente estinguente verso uno dei volumi protetti da una singola riserva di estinguente. Sistema a saturazione totale: Sistema antincendio predisposto per scaricare sostanza estinguente in un volume protetto e per raggiungere l’adeguata concentrazione di progetto.

1.5 Sistemi di unità di misura Le unità metriche di misura sono conformi al sistema metrico moderno noto come Sistema Internazionale delle Unità di misura (SI). Due unità (litro e bar), esterne al SI, ma riconosciute da questo ultimo, sono generalmente usate nella protezione antincendio internazionale.

1.6 Le responsabilità

I dati tecnici contenuti in questo manuale sono forniti esclusivamente a livello informativo. La Bettati Antincendio assicura l'accuratezza delle informazioni ivi contenute, ma declina ogni responsabilità derivante da un utilizzo non corretto dei dati qui esposti. In ogni situazione non specificamente esposta in questo manuale e per qualsiasi problema relativo ai dati presentati in esso contattate:

BETTATI ANTINCENDIO srl Via B. Disraeli, 8 A-B 42124 Reggio Emilia

Tel. +39 0522/369711 Fax. +39 0522/791052

E-mail: [email protected]



Revised 12/2010

6

2 Agenti estinguenti gassosi e loro limitazioni

2.1 Introduzione La progettazione, l’installazione e la manutenzione dei sistemi antincendio ad agenti estinguente Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541, devono essere eseguite da persone competenti nella tecnologia dei sistemi di spegnimento. I sistemi di spegnimento a saturazione totale sono usati principalmente per proteggere rischi situati all’interno di volumi atti a contenere la sostanza estinguente. Alcuni rischi tipici che possono essere protetti con tale tipologia d’impianto, comprendono quanto segue:

a) rischi elettrici ed elettronici; b) impianti di telecomunicazioni; c) liquidi, gas infiammabili e combustibili; d) altri beni immobili di valore elevato.

2.2 Agenti estinguenti e proprietà chimico fisiche L’Argon e l’Azoto sono gas non conduttivi, inodore, ed incolore; quando vengono a contatto con le fiamme non danno luogo alla produzione di sostanze di decomposizione dannose e non subiscono alcun tipo di reazione, pertanto ritornano nel circuito naturale dell’atmosfera senza danneggiare l’ambiente. L’Argon e l’Azoto garantiscono un’ottima visibilità durante la scarica e non producono shock termici. Dal punto di vista del loro impatto ambientale questi gas hanno impatto ambientale nullo (GWP=0, Global Warming Potential) e non ledono lo strato d’ozono (ODP=0, Ozone Depletion Potential). La tabella 2.1 illustra le sue proprietà chimico-fisiche degli agenti estinguenti “Argon IG01”, “Azoto IG100”, “Azoto+Argon IG55” e “Azoto+Argon+CO2 IG541”.

Tab. 2.1 – Proprietà Chimico-Fisiche

Proprietà Unità di misura

Argon IG 01

Azoto IG 100

Argon+Azoto IG 55

Argon+Azoto+CO2 IG 541

Peso Molecolare — 39.9 28.02 33.98 34.0

Punto di ebollizione a 1.013 bar

C –185.9 -195.8 — -196

Punto di congelamento C –189.4 -210.0 — -78.5

Temperatura Critica C –122.3 — —

Pressione Critica bar abs 49.0 — —

Volume Critico cm3/mol — — —

Densità Critica kg/m3 536 — —

Tensione di Vapore 20 °C

bar abs — — — 152

Densità di Liquido 20 °C kg/m3 — — —

Densità di vapor saturo 20 °C

kg/m3 — — —

Volume specifico del vapore surriscaldato a 1.013 bar e 20 °C

m3/kg 0.602 0.858 0.708 0.697

Formula chimica Ar N2 50% Ar 50% N2

40% Ar 52% N2

8% CO2

Denominazione Chimica

Argon Azoto Argon Azoto

Argon Azoto CO2



Revised 12/2010

7

2.3 Le applicazioni Oltre il 90% dei prodotti combustibili smette di bruciare quando l’ossigeno comburente scende, al di sotto di un valore di concentrazione pari al 15% in volume (in atmosfera normalmente presente al 20.9%). Nel dettaglio il processo di combustione si arresta poiché riducendosi la concentrazione d ossigeno comburente aumenta la distanza tra le molecole che sono in condizione di ossidarsi. Molti prodotti non sono in grado di bruciare per una concentrazione di ossigeno del 17%: tra questi vi è il carburante Diesel, la Benzina, il Metano, l’Acetone, la carta e la maggior parte dei prodotti di usuale impiego negli impianti elettrici. Pertanto, se l’ossigeno presente in aria viene diluito al di sotto del 15% di concentrazione volumetrica con l’erogazione in ambiente di un gas inerte (argon, o azoto o una loro miscela), si arriva a garantire un tempestivo spegnimento dell’incendio. Nello specifico gli agenti estinguenti Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 sono utilizzabili per le seguenti applicazioni:

archivi storici;

banche;

librerie;

depositi di libri rari;

centri comunicazioni;

stoccaggio di liquidi infiammabili;

pelliccerie;

centri Elaborazione Dati;

centrali telefoniche;

cabine elettriche. Gli agenti estinguenti Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 non devono essere utilizzati per l’estinzione di incendi che coinvolgano i seguenti materiali:

sostanze chimiche contenenti la propria alimentazione di ossigeno, come nitrato di cellulosa;

miscele contenenti materiali ossidanti, come il clorato di sodio o il nitrato di sodio;

sostanze chimiche soggette a decomposizione autotermica, come alcuni perossidi organici;

metalli reattivi (come sodio, potassio, magnesio, titanio e zirconio), idruri reattivi o amidi metallici, alcuni dei quali possono reagire violentemente con alcune sostanze estinguenti gassose.

2.4 Gli effetti dell’agente estinguente sulle persone (Rif. App. G UNI EN 15004 Ed. 2008) Le precauzioni di sicurezza richieste dal presente documento non riguardano gli effetti tossicologici o fisiologici associati ai prodotti di combustione causati dall'incendio. Il tempo massimo di esposizione assunto dalle precauzioni di sicurezza nel presente paragrafo è 5 min. Tempi di esposizione maggiori di 5 min possono comportare effetti fisiologici o tossicologici non trattati dal presente documento.

2.5 Pericoli per le persone (rif. APPENDICE G.3 UNI EN 15004 Ed. 2008) Agente Estinguente La scarica di un sistema con gas estinguente per lo spegnimento di un incendio potrebbe rappresentare un rischio in quanto gas allo stato naturale. Sovraesposizioni non necessarie dovrebbero essere evitate. Rumore La scarica di un sistema può causare rumore sufficientemente alto da essere motivo di allarme, ma generalmente insufficiente da causare una lesione traumatica. Turbolenza La velocità della scarica in prossimità degli ugelli (fino a 30 bar) potrebbe essere sufficiente per spostare gli oggetti sottoposti a getto diretto. La scarica del sistema può causare una turbolenza generale nei volumi sufficiente a spostare carta e oggetti leggeri non fissati.



Revised 12/2010

8

2.6 Effetti Fisiologici di Gas Inerti Estinguenti Il prospetto G.4 fornisce informazioni sugli effetti fisiologici degli agenti a base di gas inerti trattati dal presente documento. Con gli agenti a base di gas inerti, si richiede una concentrazione di ossigeno non minore del 12% (equivalente al livello del mare) per zone tipicamente occupate. Ciò corrisponde a una concentrazione dell'agente non maggiore del 43%.

Tab. 2.2 – Effetti fisiologici di agenti estinguenti a base di gas inerti

Agente estinguente Nessun Effetto* (%) Lievi Effetti* (%)

IG-01 43 52

IG-100 43 52

IG-55 43 52

IG-541 43 52

*Basati su effetti fisiologici su umani in atmosfera ipossica. Questi valori sono funzionalmente equivalenti ai valori di NOAEL (no observable adverse effect level) e LOAEL (lowest observed adverse effect level) e corrispondono al 12% come minima concentrazione di ossigeno per nessun effetto e 10% come minima concentrazione di ossigeno per lievi effetti.

L'IG-541 utilizza il biossido di carbonio per favorire le caratteristiche respiratorie previste per mantenere la vita in un ambiente carente di ossigeno per la protezione del personale. Si dovrebbe prestare attenzione a non progettare sistemi del tipo a gas inerti per zone tipicamente occupate utilizzando concentrazioni di progetto maggiori di quelle specificate nel manuale di progetto del fabbricante del sistema indicato per i pericoli protetti. I gas inerti utilizzati come agenti estinguenti non decompongono in maniera misurabile durante la soppressione di un incendio; non viene quindi rilevato nessun prodotto di decomposizione tossico o corrosivo. In ogni modo, il calore ed i prodotti di combustione del fuoco stesso potrebbero essere rilevanti e rendere l’area non adatta ad essere occupata da umani.

2.7 Linea guida per l’esposizione sicura a gas inerti utilizzati come agenti estinguenti (Rif. App. G UNI EN 15004-1 Ed. 2008)

Nella progettazione del sistema, si deve prendere in considerazione qualunque eventuale pericolo per il personale creato dalla scarica di agenti estinguenti gassosi, in particolare si deve evitare l'esposizione non necessaria a tutti gli agenti estinguenti gassosi. L'osservanza della EN 15004 non elimina la responsabilità legale dell'utente di conformarsi alle norme di sicurezza appropriate. I dispositivi di esclusione non elettrici devono essere in conformità alla EN 12094-6. I dispositivi di ritardo devono essere approvati in conformità alla EN 12094-1 o EN 12094-2. Si deve evitare l'esposizione non necessaria a sistemi con agenti a base di gas inerti che determinano atmosfere carenti di ossigeno. I requisiti per gli allarmi di pre-scarica e i ritardi temporali sono previsti per impedire l'esposizione umana agli agenti. I sistemi a gas inerti con una concentrazione di progetto al di sotto del 43% (che corrisponde ad una concentrazione di ossigeno del 12%, equivalente al livello del mare) sono applicabili date le seguenti condizioni:

- L’area è normalmente occupata - Esistono dispositivi atti a limitare l’esposizione per un tempo non superiore ai 5 minuti.



Revised 12/2010

9

I sistemi a gas inerti con una concentrazione di progetto compresa tra il 43% ed il 52% (che corrispondono ad una concentrazione di ossigeno compresa tra il 12% ed il 10%, equivalente al livello del mare) sono applicabili date le seguenti condizioni:

- L’area è normalmente occupata - Esistono dispositivi atti a limitare l’esposizione per un tempo non superiore ai 3 minuti.

I sistemi a gas inerti con una concentrazione di progetto compresa tra il 52% ed il 62% (che corrispondono ad una concentrazione di ossigeno compresa tra il 10% ed il 8%, equivalente al livello del mare) sono applicabili date le seguenti condizioni:

- L’area è normalmente non occupata - Esistono dispositivi atti a limitare l’esposizione per un tempo non superiore ai 30 secondi.

Si devono utilizzare sistemi a base di gas inerti progettati a concentrazioni maggiori del 62% (corrispondenti all'8% di ossigeno o meno, equivalente di ossigeno al livello del mare) solo in aree generalmente non occupate nelle quali il personale non sia esposto a una tale riduzione dell'ossigeno.

2.7.1 Per aree normalmente occupate

Si devono prendere le precauzioni minime di sicurezza in conformità al prospetto 2

Tab. 2.3 – (Rif. UNI EN 15004- 1)

Concentrazione massima

Allarme prescarica

Ritardo temporale

Commutatore Manuale/automa.

Dispositivo meccanico d’arresto

Fino al valore del NOAEL compreso 43%

richiesto richiesto Non

Richiesto Non richiesto

Sopra il NOAEL e fino al valore del LOAEL (dal 43% al 52%)

richiesto richiesto richiesto Non richiesto

Sopra il valore del LOAEL maggiore del 52%

richiesto richiesto richiesto richiesto

NOTA: L’intento di questo prospetto è di evitare l’esposizione non necessaria degli occupanti alla sostanza estinguente scaricata. Quando si determina il ritardo temporale di scarico del sistema, si dovrebbero considerare fattori quali il tempo di uscita ed il rischio che deriva agli occupanti dall’incendio. Laddove le norme nazionali richiedano altre precauzioni, queste dovrebbero essere attuate.

ATTENZIONE!! – Qualunque modifica al volume del locale protetto, rimozione o modifica sostanziale dei volumi contenuti non prevista nella progettazione originale potrebbero inficiare la concentrazione del gas estinguente. In tali circostanze il sistema va verificato per poter garantire che sia raggiunta la concentrazione di progetto e che il dimensionamento della distribuzione sia compatibile con il massimo quantitativo di gas estinguente.

2.7.2 Per aree normalmente NON occupate

La concentrazione massima non deve superare il LOAEL per l'agente estinguente utilizzato, a meno che non sia installato un dispositivo di esclusione.

2.7.3 Aree NON occupabili

La concentrazione massima può superare il LOAEL per l'agente estinguente utilizzato, senza che sia necessario installare un dispositivo di esclusione.

2.7.4 Aree occupabili

Nelle zone protette da sistemi estinguenti ad “Argon IG01”, “Azoto IG100”, “Azoto+Argon IG55” e “Azoto+Argon+CO2 IG541” che possono essere occupate da persone si devono verificare i seguenti aspetti di sicurezza:



Revised 12/2010

10

a) ritardi temporali: 1. per applicazioni in cui un ritardo nella scarica non aumenta in maniera significativa la

minaccia rappresentata da un incendio per la vita o le proprietà, i sistemi di spegnimento devono essere dotati di un allarme di prescarica con un ritardo temporale sufficiente a consentire l’evacuazione del personale prima della scarica, solitamente intorno ai 30 - 45 s.

2. I ritardi temporali devono essere usati soltanto per l’evacuazione del personale o per preparare alla scarica il volume protetto.

b) le vie di uscita devono essere tenute libere in ogni momento, nonché illuminazione di emergenza ed adeguate segnalazioni direzionali per ridurre al minimo le distanze da percorrere.

c) porte auto-chiudenti ruotanti verso l’esterno che possano essere aperte dall’interno, anche quando siano chiuse a chiave dall’esterno.

d) allarmi visivi ed acustici di prescarica continui agli ingressi (SCARICA IN CORSO) ed alle uscite (ABBANDONARE IL LOCALE) designate che funzionino fino a quando la zona protetta sia stata messa in sicurezza.

e) segnali appropriati di avvertimento e di istruzioni (ATTENZIONE QUESTA ZONA E’ PROTETTA CON IMPIANTO A GAS INERTE ARGON IG01)

f) mezzi di pronta ventilazione per queste zone dopo ogni scarica di sostanza estinguente per il lavaggio del locale. Spesso sarà necessaria una corrente di aria forzata. Si deve fare attenzione a dissipare completamente le atmosfere pericolose e non semplicemente a spostarle in altri luoghi, dato che la maggior parte delle sostanze estinguenti è più pesante dell’aria

g) istruzioni ed esercitazioni di tutto il personale all’interno o nelle vicinanze delle zone protette, compreso il personale addetto alla manutenzione che potrebbe trovarsi nella zona, per essere sicuri che si comporti correttamente quando il sistema è in funzione.

h) autorespiratore e personale addestrato ad usarlo i) il personale non dovrebbe rientrare nel volume protetto fino a quando non sia stato verificato che

è sicuro farlo j) ogni volta che si apportano modifiche significative al locale protetto per quanto riguarda il volume,

l’uso od i materiali contenuti, contattare il progettista per una eventuale modifica impianto.

2.8 Gli effetti dell’agente estinguente sulle cose e sull’ambiente Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 essendo componenti dell’aria non danneggiano i materiali più delicati e non lasciano alcun residuo dopo la scarica. Argon IG01, Azoto IG100, Azoto+Argon IG55 e Azoto+Argon+CO2 IG541 possiedono un ODP (Ozone Depletion Potential) = 0 ed una GWP (Global Warming Potential) = 0, quindi non ledono lo strato di ozono ed il loro utilizzo non genera alcun incremento della temperatura della superficie terrestre.

2.9 Rischio di scarica elettrostatica in atmosfera altamente esplosiva

Nelle aree con ambienti potenzialmente esplosivi è necessario prestare particolare attenzione durante la fase di scarica del gas estinguente. Nel caso in cui gli elementi conduttori non siano correttamente isolati o messi a terra potrebbero essere soggetti a cariche elettrostatiche. Tali conduttori potrebbe scaricare su altri oggetti con energia sufficiente ad innescare un’esplosione. Le tubazioni devono essere correttamente isolate e collegate alla messa a terra.



Revised 12/2010

11

3. La progettazione dei sistemi ad estinguenti gassosi inerti Questo capitolo del manuale ha l’intento di descrivere in dettaglio le fasi necessarie per progettare un sistema di spegnimento ad estinguenti gassoso inerte, si prenderà in esame la progettazione di un sistema di spegnimento ad “Azoto IG-100”. Il progettista è tenuto a eseguire una completa ed approfondita analisi del rischio avvalendosi delle indicazioni della normativa vigente e consultando le autorità competenti. A tale proposito è bene sottolineare che le indicazioni sotto riportate fanno riferimento alle norme UNI EN 15004 ed. 2008, in quanto rappresentano l’ultima evoluzione dello stato attuale dell’arte. Il progettista deve valutare attentamente vari parametri come: volume del locale da proteggere, condizioni del locale, aperture non sigillabili, presenza di liquidi infiammabili, valori della concentrazione, spazio per posizionamento bombole, posizionamento ugelli, serranda di sovrappressione, ecc…

3.1 Analisi del rischio

Per una corretta progettazione del sistema Azoto IG100 è necessario effettuare un’adeguata “Analisi del rischio” rivolta alla determinazione del tipo di combustibile, della relativa concentrazione di progetto e relativa quantità da stoccare. Il rischio generalmente ricade all’interno di una delle seguenti tre categorie. Il progettista deve prestare attenzione alla classe di rischio per poter determinare la corretta concentrazione di progetto, il quantitativo di gas estinguente, ecc… Le tre classi di rischio sono:

Classe A: legno, carta, plastiche (PMMA, PP, ABS) Classe A Rischio Elevato:

Fasci di cavi con diametro superiore ai 100 mm

Canaline elettriche con una densità di cavi superiore al 25% della sezione trasversale.

Serie di canaline elettriche posizionate ad una distanza inferiore ai 250 mm

Componenti alimentati anche durante la scarica con consumi superiori ai 5 kW. Classe B: liquidi infiammabili

3.2 La concentrazione di progetto

Il seguente paragrafo ha lo scopo di fornire una linea guida per determinare la concentrazione di progetto in funzione del rischio da proteggere. La concentrazione di spegnimento viene definita come la minima concentrazione di estinzione di un determinato materiale infiammabile sulla base di prove di spegnimento e privo di fattori di sicurezza. Le concentrazioni di progetto sotto elencate sono basate sulle concentrazioni di spegnimento stabiliti dallo standard UNI EN 15004 Ed. 2008 – Annex C. Questi valori sono stati moltiplicati per un fattore di sicurezza (1.3 per UNI EN 15004 Ed. 2008) come richiesto dalla norma applicata.

Tab. 3.1 – Azoto IG100 - (Rif. UNI EN 15004-8 Ed.2008)

Carburante Spegnimento

% Minima di progetto

%

Class B Heptane (cup burner) Heptane (room test)

33.6 36.6

47.6

Class A Catasta di Legno PMMA PP ABS

30.0 28.8 30.0 31.0

40.3

Class A Rischio Elevato A 45.2



Revised 12/2010

12

Tab. 3.2 – ARGON IG01 - (Rif. UNI EN 15004-7 Ed.2008)

Fuel Extinguishment

% Minimum design

%


39.1 39.8

51.7

Class A Wood crib PMMA PP ABS

30.7 31.6 31.6 32.2

41.9

Class A Higher hazard A 49.2

Tab. 3.3 – IG55 - (Rif. UNI EN 15004-9 Ed.2008)

Fuel Extinguishment

% Minimum design

%


36.5 36.6

47.6


28.7 30.7 29.3 31.0

40.3


Tab. 3.4 – IG541 - (Rif. UNI EN 15004-10 Ed.2008)

Fuel Extinguishment

% Minimum design

%


31.7 37.0

48.1


28.2 30.7 30.6 30.7

39.9




Revised 12/2010

13

3.3 Quantità di estinguente richiesta La prima fase nella progettazione di un impianto ad Azoto IG-100 prevede la determinazione del volume da proteggere. Il volume si calcola semplicemente moltiplicando lunghezza per larghezza per altezza del locale. Spesso occorre suddividere lo spazio da proteggere in segmenti più piccoli a causa della forma del locale stesso. Ogni piccolo segmento viene poi sommato per ottenere il volume totale. Come regola generale, il volume utilizzato per calcolare la quantità richiesta di Azoto IG-100 dovrebbe essere riferita al volume vuoto. Altre considerazioni comprendono:

Può essere detratto il volume di solidi all’interno del locale, purché siano impermeabili al gas estinguente e non removibili.

Tutti i volumi comunicanti con il locale protetto e non chiudibili vanno aggiunti al volume da proteggere (es. condotti non compartimentali, aperture non chiudibili, ecc…)

Per ottenere il quantitativo di Azoto IG-100 per metro cubo da scaricare nel locale protetto può essere utilizzata la tab. 3.1.



Revised 12/2010

14

Tab. 3.5 – UNI EN 15004:9 - 2008

Simboli:

m/V è la massa di agente richiesta per unità di volume [kg/m3], per ottenere la concentrazione

richiesta alla temperatura specificata;

V è il volume netto [m3] da proteggere; ovvero il volume del locale meno il volume delle strutture

fisse impossibili da raggiungere per il gas;

Q è il volume [m3] di gas necessario per proteggere il locale alla temperatura di progetto T e alla

concentrazione richiesta C;

T è la temperatura [C]; la temperatura di progetto nel locale da proteggere;

S è il volume specifico [m3/kg] alla temperatura T; il volume specifico di vapore surriscaldato di

IG100 alla pressione di 1.013 bar può essere approssimato dalla formula:

S = k1 +k2T

dove: k1 = 0.79968 k

2 = 0.00293

SR è il volume specifico [m3/kg] di riferimento, alla pressione di 1.013 bar e alla temperatura di

20°C; il suo valore può essere letto da tabella ed è pari a 0.8583 [m3/kg];



Revised 12/2010

15

C è la concentrazione (%); ovvero la concentrazione volumetrica di IG100 nell’aria alla temperatura indicata, e alla pressione assoluta di 1.013 bar.

Nel caso la concentrazione o la temperatura di progetto non fossero contenute in tabella, la quantità (in volume) di IG100 per metro cubo di area protetta può essere calcolata con la seguente equazione:

S

S

Cx R

100

100ln

In questa equazione, x rappresenta la quantità di volume gassoso per unità di volume protetto.

Per ottenere la quantità di progetto in volume [m3] da scaricare in 10 secondi alla concentrazione C, x

deve essere moltiplicata per il volume del locale da proteggere:

VxQ

La massa di gas [kg] necessaria per proteggere il locale per date temperatura e concentrazione di progetto sarà invece pari a:

S

Qm

Come esempio viene riportato il calcolo per C = 40.3% e T = 30°C:

1988.5688758.0

881.49

881.4910049881.0

49881.03.40100

100ln

88758.0

85828.0

100

100ln

100

88758.03093 0.00268 0.79921

S

Qm

VxQ

CS

Sx

V

TkkS

R

3.4 Considerazioni aggiuntive

E’ necessario tenere in considerazione quantitativi aggiuntivi di Azoto IG-100 per compensare eventuali condizioni particolari che possono inficiare l’efficacia del sistema di spegnimento. Quantitativo aggiuntivo è da considerare nei seguenti casi:

3.4.1 Fattori di correzione per altitudine

La quantità di progetto dell’Azoto IG-100 deve essere maggiorata per compensare le variazioni di pressione ambientale superiore all’11% (equivalente approssimativamente a 1000 m di variazione di altitudine) rispetto allo standard di riferimento al livello del mare (1.013 bar). Il quantitativo di agente estinguente va modificato usando il fattore di correzione mostrati nella seguente tabella: (Rif. UNI EN 15004 Ed. 2008)

[m3/kg]

[m3]

[m3/m

3]

[m3]

[kg]

[m3/m

3]

[m3]

[kg]



Revised 12/2010

16

Tab. 3.6 – Fattore di correzione dell’altitudine

Altitudine Equivalente m

Fattore di correzione (per gas ideali)

-1000 1.130

0 1.000

1000 0.885

1500 0.830

2000 0.785

2500 0.735

3000 0.690

3500 0.650

4000 0.610

4500 0.565

3.4.2 Concentrazione dell’ossigeno a Scarica avvenuta (Rif. UNI EN 15004 Ed. 2008)

E’ importante determinare la concentrazione di ossigeno che risulta all’interno del locale protetto al termine della scarica del gas estinguente. Le linee guida dei limiti di esposizione ai gas sono stati trattati nel capitolo 2 di questo manuale. La seguente tabella schematizza i limiti di esposizione basati sulle concentrazioni d’ossigeno all’interno del locale dopo la scarica dell’agente.

Tab. 3.7 – Massimo tempo di esposizione

Concentrazione del gas a scarica avvenuta

X < 43% 43% < X < 52% 52% < X < 62% X > 62%

Concentrazione Ossigeno

12% 12% -10% 10% - 8% < 8%

Area Occupata Occupata Normalmente non Occupata Non Occupata

Max tempo di esposizione

5 min 3 min 30 s -

Il primo passo per determinare la concentrazione finale di ossigeno all’interno del locale è quello di determinare la concentrazione di Azoto IG-100 che è stata scaricata nel locale. La seguente equazione permette di ricavare la minima concentrazione di ossigeno nel locale.

1001273

293

1

01

C

M

IG eR

Dove

RIG-01 Concentrazione di Azoto IG-100 M Volume di Azoto IG-100 per Volume di ambiente (VIG-01/VROOM) C Massima temperatura nel locale in °C



Revised 12/2010

17

Nota la concentrazione di Azoto IG-100 è possibile ricavare la concentrazione di Ossigeno come indicato di seguito:

19.201100

01

IG

OXYGEN

RR

NOTA Tale valore può essere automaticamente calcolato utilizzando il file di pre-dimensionamento reperibile da Bettati Antincendio srl.

3.5 Minima quantità di stoccaggio Per poter scaricare la quantità di progetto entro i 60 secondi il software di calcolo VdS indica una quantità minima ottenuta moltiplicando la quantità di progetto per un fattore supplementare. Il valore del fattore supplementare varia tra 1.05 e 1.2 a seconda della complessità della distribuzione. - Fino a 19 Bombole è previsto un 10% di fattore supplementare (Rif. CEA) - Oltre le 20 Bombole è previsto un 5% di fattore supplementare (Rif. CEA) - Il fattore supplementare deve in ogni modo garantire che il 95% della quantità di gas di progetto venga scaricato nel locale nel tempo previsto di scarica (Rif. CEA)

Infine, il numero di bombole viene ricavato dividendo la quantità minima di stoccaggio per la capacità della bombola alla temperatura di 15°C, alla pressione di 300bar con un volume specifico di 0.8436 m

3/Kg

e con una densità del gas pari a 1.1854 Kg/m3.

3.6 Tempo di Scarica (rif. UNI EN 15004-1:2008 capitolo 7.9) Il tempo di scarica è il tempo necessario per raggiungere il 95% della concentrazione minima di progetto, il tempo di scarica per sostanze estinguenti non liquefatte non deve superare i 60 secondi se non diversamente indicato dalle autorità.

3.7 Il tempo di permanenza dell’agente estinguente “AZOTO IG100” “Door Fan Test” (rif. UNI EN 15004-1:2008 capitolo 7.8) E’ importante non soltanto raggiungere un’efficace concentrazione della sostanza estinguente, ma mantenerla per un periodo di tempo sufficiente a permettere un’efficace azione di emergenza. Ciò risulta essere ugualmente importante per qualsiasi Classe di rischio in quanto una fonte d’innesco (es. un arco, fonte di calore, fuoco covante, ecc.) potrebbe portare a reinnestare una scintilla una volta dissipato l’estinguente. E’ essenziale determinare il periodo probabile durante il quale verrà mantenuta la concentrazione di spegnimento intorno al rischio, noto come tempo di permanenza, deve essere determinato mediante la prova con ventilatore sulla porta specificata nell’appendice E o una prova di scarico completo, basata sui seguenti criteri:

a) all’inizio del tempo di permanenza la concentrazione in tutto il volume protetto è la concentrazione di progetto.

b) Alla fine del tempo di permanenza la concentrazione della sostanza estinguente al 10%, 50% e 90% dell’altezza del locale protetto non deve essere inferiore all’85% della concentrazione di progetto;

c) Il tempo di permanenza non deve essere minore di 10 minuti, se non diversamente specificato dall’autorità competente.”

Appendice E: “Prova con ventilatore sulla porta per la determinazione del tempo minimo di permanenza”

Di seguito riportiamo esempio di prova Door Fan Integrity Test eseguito.



Revised 12/2010

18



Revised 12/2010

19



Revised 12/2010

20



Revised 12/2010

21

3.8 Sovrappressione nel locale Nei sistemi antincendio a gas inerte o halocarbon la pressurizzazione del volume protetto, a seguito della scarica dell’agente estinguente, dipende da numerosi fattori legati sia al sistema antincendio che all’ambiente. In particolare la pressurizzazione dipende da:

area totale di perdita (aperture e/o perdite del volume);

concentrazione di progetto;

velocità di scarica dell’agente (tempo di scarica);

tipologia di gas estinguente utilizzato. La natura dell’agente estinguente caratterizza direttamente l’evoluzione temporale della pressurizzazione. La scarica di un gas inerte genera un rapido incremento della pressione nell’ambiente fino al raggiungimento di un valore massimo a cui segue una relativamente lenta riduzione della pressione. La scarica di un halocarbon genera invece una iniziale depressurizzazione dell’ambiente legata al raffreddamento dell’ambiente stesso dovuto al cambiamento di fase dell’agente estinguente (da liquido a vapore). Segue poi una pressurizzazione dell’ambiente a causa del trasferimento di calore dall’ambiente all’aria fredda e all’agente estinguente che quindi si espandono. Le figure 1 e 2 riportano gli andamenti della pressione ambiente tipici della scarica di un gas inerte ed un halocarbon rispettivamente e derivano da uno studio svolto da Hughes Associates Inc. La pressione dell’ambiente (enclosure pressure) è espressa in iwc (inch of water column) una cui unità è pari a 249.0889 Pa.

Fig. 1: Evoluzione temporale della pressione ambiente durante la scarica di un gas inerte.

Fig. 2: Evoluzione temporale della pressione ambiente durante la scarica di un halocarbon.

La pressurizzazione del volume protetto deve essere accuratamente valutata e, se necessario, devono essere previste opportune superfici di sfogo. La resistenza del volume protetto può essere determinata con l’ausilio di tabelle, come la tab. 3.8, riferita ai valori di resistenza di tipici materiali da costruzione. Nella pratica un valore di resistenza pari a 500 Pa (pari a 50 kgf/m

2 o 5 mbar) è solitamente considerato

un valore conservativo. La non corretta valutazione della pressurizzazione del volume protetto potrebbe comportare eventi distruttivi come quelli riportati nelle figure 3-5.



Revised 12/2010

22

Fig. 3: Esempio dell’effetto di una elevata pressurizzazione del volume protetto (controsoffitto).

Fig. 4: Esempio dell’effetto di una elevata pressurizzazione del volume protetto.

Fig. 5: Esempio dell’effetto di una elevata pressurizzazione del volume protetto.

Il calcolo della pressurizzazione dell’ambiente da proteggere e, quindi, la valutazione dei dispositivi per la riduzione della pressione non è al momento regolato da una precisa indicazione tecnica. Da una analisi della letteratura sono disponibili due metodologie di calcolo che rappresentano lo stato dell’arte in materia:

1. le indicazioni CEA (Comité Européen des Assurances, (www.cea.eu) “Fire extinguishing systems using liquefied halocarbon gases: planning and installation” e “Fire extinguishing systems using non-liquefied inert gases: planning and installation”;

2. i dati sperimentali forniti da Retrotec Inc. (www.retrotec.com), frutto di anni di esperienze e ricerca nel settore

Indicazioni CEA Le indicazioni CEA “Fire extinguishing systems using liquified halocarbon gases: planning and installation” e “Fire extinguishing systems using non-liquefied inert gases: planning and installation” forniscono la seguente relazione per il calcolo della superficie A [m

2] di sfogo della pressione:

http://www.cea.eu/

http://www.retrotec.com/



Revised 12/2010

25

2

*

Cvp

vMA

HOM

PP

(1)

dove

*PM = flusso del gas estinguente ............................................................... [kg/s]

p = massima pressione ammissibile delle strutture del volume protetto [Pa]

pv = volume specifico del gas estinguente ............................................. [m3/kg]

v HOM = volume specifico della miscela ........................................................ [m3/kg] Il volume specifico v HOM e la densità HOM della miscela sono dati da:

ppairairHOM vxvxv

ppairairHOM

dove = frazione di volume 1 x = frazione di massa 1

P = densità del gas estinguente ............................................... [kg/m3]

HOM= densità della miscela ……… .................................................... [kg/m3]

Il coefficiente C2 è posto uguale a:

2

12

CC

in cui il coefficiente C1 è dato da:

2

12

HOMHOM wCp

dove wHOM [m/s] è la velocità del flusso. Il coefficiente C1 dipende dalla geometria dell’apertura e, nella maggioranza dei casi, è compreso nel seguente intervallo: 0.5 < C1 < 2.5. L’indicazione CEA suggerisce di porre C1 uguale a 2 nel caso di aperture con una elevata resistenza; questa assunzione semplifica la relazione (1) poiché il coefficiente C2 risulta uguale a 1.

I dati sperimentali Retrotec Inc. La Retrotec Inc., compagnia di riferimento per “Enclosure integrity tests” in accodo con ISO 14520 (o NFPA 2001), è da tempo coinvolta in un progetto di ricerca con lo scopo di valutare la pressurizzazione di un ambiente in funzione del:

gas estinguente scaricato;

VVR, venting to volume ratio, cioè il rapporto fra la superficie delle aperture nell’ambiente e il volume dell’ambiente stesso.

La sperimentazione ha permesso di raccogliere un database di dati sperimentali dal quale sono state determinate, per ogni gas estinguente, delle curve di regressione del tipo VVR=f(p) [4]. Le curve sperimentali sono state implementate in un foglio di calcolo, riportato in fig. 6.



Revised 12/2010

26

Fig. 6: Foglio di calcolo Retrotec Inc.

Caratteristiche dell’ambiente L’archivio di cui all’esempio report door fan precedente presenta un volume pari a 256 m

3.

Nel locale sono presenti delle aperture che sono state quantificate a mezzo del Door Fan Integry Test in una superficie pari a 0.05 m

2, come riportato in fig. 7.

Si ipotizza una tipologia di struttura che resista ad una sovrappressione di 500 Pa (pari a 5 mbar o 50 kgf/m

2) possa essere un ragionevole valore massimo ammissibile in fase di scarica dell’agente

estinguente. Si ipotizza che un valore di sovrappressione di 500 Pa (pari a 5 mbar o 50 kgf/m

2) possa essere una soglia

massima ragionevole, da non superare in fase di scarica dell’agente estinguente. In tabella 3.5 vengono forniti i valori di pressione massima ammissibile nel locale da proteggere in relazione ad alcuni tipi di parete. Dal momento che ogni valore di pressione in tabella supera il valore limite di pressione di progetto, il calcolo della “Required Area to keep Peak Pressure below the Specified Limit” sarà conservativo.

Tab. 3.8: Massima pressione ammissibile in relazione al tipo di parete.

Tipologia di parete Massima pressione ammissibile Pa

2 x 4 Stud @ 16” OC 622

2 x 6 Stud @ 16” OC 1532

2 x 8 Stud @ 16” OC 2681

2 x 10 Stud @ 16” OC 4309

6” Masonry reinforced 1963




4” Concrete Reinforced 2827



4” Concrete Unreinforced 1388





Revised 12/2010

27

Fig. 7: Esito prova Door Fan Integrity Test.

Impianto di spegnimento Il locale è protetto con un impianto di spegnimento ad estinguente inerte Azoto IG-100. In particolare la quantità di agente estinguente necessaria per lo spegnimento, determinato in accordo con le indicazioni della normativa italiana UNI EN 15004:2008, corrisponde ad una concentrazione finale in volume di 44.24%. L’impianto di spegnimento è stato dimensionato per scaricare il gas in 60 s. Calcolo delle serrande di sovrappressione La determinazione della superficie di sfogo della pressione è stato determinato con le relazioni di tipo sperimentali della Retrotec Inc., ritenute più affidabili della relazione CEA. La tab. 3.9 riporta le caratteristiche dell’ambiente da proteggere e dell’impianto di spegnimento necessarie per la determinazione della superficie di sfogo della pressione.

Tab. 3.9: Caratteristiche dell’ambiente da proteggere ed dell’impianto di spegnimento.

Volume 256 m3

Pressione massima ammissibile 500 Pa

Concentrazione gas estinguente 44.24%

Tempo di scarica 60 s

Aperture “naturali” del locale 0.05 m2

Il foglio di calcolo Retrotec Inc. come evidenziato in fig. 8, indica per l’ambiente da proteggere una superficie di sfogo pari a 3262 cm

2 (0.0366 m

2). Essendo le aperture già presenti nel locale pari a 0.0497

m2 (quantificate mediante Door Fan Integrità Test), è necessario introdurre una ulteriore superficie di

sfogo della pressione, e perciò installare un certo numero di serrande di sovrappressione. La tab. 3.10 riporta i risultati del calcolo delle serrande di sovrappressione. Quattro modelli di serrande di sovrappressione possono essere installate in questa circostanza:

- 300 x 300 mm, (l’area totale dell’apertura prevista per la serranda è di 0.09 m2, mentre

l’area effettiva è di 0.076 m2)


l’area effettiva è di 0.212 m2).


l’area effettiva è di 0.416 m2).

- 1000 x 1000 mm, (l’area totale dell’apertura prevista per la serranda è di 1.00 m2,

mentre l’area effettiva è di 0.85 m2).

In relazione al modello di serranda di sovrappressione scelto, il numero di serrande può essere calcolato come segue:

)int(eff

DFTtot

A

AA



Revised 12/2010

28

Dove int rappresenta la funzione intero, un operatore matematico che approssima il numero tra

parentesi all’intero superiore, Atot [m2] è la “Required Area to keep Peak Pressure below Specified Limit”,

ADFT [m2] è la “Actual total leakage area” determinata attraverso il Door Fan Integrity Test, e Aeff è la

sezione utile della serranda di sovrappressione. Considerando l’esempio precedente, se si utilizza una serranda di sovrappressione 300 x 300 sarà necessario installare:

4)076.0

)0497.03262.0(int(

serrande.

Fig 8: Determinazione della superficie di sfogo della pressione mediante foglio di calcolo Retrotec Inc.

Tab. 3.10: Determinazione delle serrande di sovrappressione.

Area richiesta per contenere il picco di sovrappressione 0.326 m2

Perdite totali, determinate attraverso il Door Fan Integrity Test

0.050 m2

Sezione utile di ciascuna serranda di sovrappressione 0.076 m2

Numero di serrande di sovrappressione 4



Revised 12/2010

29



Revised 12/2010

30

Note conclusive L’analisi svolta ha trattato il problema della pressurizzazione del volume protetto a seguito della scarica di un agente estinguente. In particolare è stato svolto il calcolo del numero di dispositivi di riduzione della pressione (serrande di sovrappressione). Il calcolo è stato svolto sulla base dei dati sperimentali raccolti dalla Retrotec Inc. ed implementati in un foglio di calcolo. La serranda di sovrappressione Bettati non richiede nessun grigliato di protezione in quanto, in condizioni di riposo, la serranda è normalmente chiusa.

3.9 Scelta e posizionamento ugelli (rif. UNI EN 15004:1 cap. 6.3.6) Il numero di ugelli richiesto si basa sulla misura del locale, la configurazione e l’area di copertura degli ugelli. Nel posizionamento ottimale degli ugelli si devono tenere in considerazione i seguenti fattori:

Il posizionamento degli ugelli dipende dalla geometria del locale da proteggere. La collocazione degli ugelli deve essere tale per cui si raggiunge la concentrazione di progetto in

tutte le parti del volume protetto. Gli ugelli devono essere posti in modo che la scarica non causi la fuoriuscita di liquidi

infiammabili o crei nubi di polvere che potrebbero propagare l’incendio, creare un’esplosione o incidere negativamente in altro modo sugli occupanti.

Gli ugelli devono essere installati entro 300 mm dal soffitto ed almeno 0.5 m dal rischio più alto (es. scaffalatura)

4/5 m è la massima altezza di protezione per ugelli singoli; per altezze superiori occorre l’installazione di ugelli a livelli intermedi.

Ø39.5

Diametro ugello / Nozzle diameter

Quo

te /

Quo

te

D

C

Ø32

Ø28 Ø36

A

B

Ø4.5

1/2"

Ø50

Ø6.0

Ø62.3

3/4"

Ø65

Ø72

Ø42

Ø49.5

Ø112

Ø11.0

1"1/2

Ø7.7

Ø69.0

1"

Fig. 9 Ugello Bettati Antincendio.

La Bettati Antincendio srl ha eseguito test di verifica delle caratteristiche di distribuzione dei propri ugelli presso l’Istituto di Ricerche e Collaudi “M. Masini”, la verifica è stata effettuata in accordo alla progetto di norma prEN 12094-7:2005, seguendo la procedura descritta al punto 5.4.3 della norma. La camera di prova utilizzata aveva un’area di 39.8 m

2 ed una volumetria di 139.4 m

3.

I risultati ottenuti hanno confermato vengono rispettati i requisiti espressi dalla norma in termini di distribuzione e di concentrazione di ossigeno erogando la massa (flooding) dichiarata dal costruttore. Il

valore di ossigeno al termine della scarica è compreso nel 13 1% e la differenza misurata dai diversi sensori è pari a 0.4% inferiore allo 0.7% indicato dalla norma misurato nei 60 secondi successivi alla scarica.



Revised 12/2010

31



Revised 12/2010

32



Revised 12/2010

33



Revised 12/2010

34

3.10 Tubazioni e raccorderia La distribuzione della tubazione deve tenere in considerazione i seguenti fattori:

- geometria del locale - posizionamento ugelli (vedi capitolo 3.9 “Scelta e posizionamento degli ugelli”)

Ciascun tronchetto di tubo filettato, prima dell’installazione, deve essere attentamente ripulito internamente strofinando per evitare di lasciare al suo interno residui ed olio. Le specifiche relative alle tubazioni e alla raccorderia sono le seguenti:

Tab. 3.11 – Tipologia di tubo per sistemi estinguenti con gas inerti

Tubazione Tubo Schedula diametro spessore materiale filettatura

Collettore

API 5LX

API 5LX

XXS

XXS

1”1/2

2”

10.16

11.07 NPT

Posta dopo il diaframma calibrato con valvole di smistamento

API 5LGRB 40 2”

3”

8.74

11.13

ASTM A-106 Zincato senza

saldature NPT

Posta dopo il diaframma calibrato senza valvole di smistamento

API 5LGRB 40

½” ¾” 1”

1”1/4 1”1/2

2” 2”1/2

3”

2.77 2.87 3.38 3.56 3.68 3.91 5.16 5.49

ASTM A-106

Zincato senza saldature

NPT

Tab. 3.12 – Tipo di raccordo per sistemi estinguenti a gas inerti

Raccorderia Tipo Materiale Filettatura

Posta dopo il diaframma calibrato con valvole di smistamento

ASA 3000 ASTM A-105

zincato NPT

Posta dopo il diaframma calibrato senza valvole di smistamento

ASA 3000 ASTM A-105

zincato NPT



Revised 12/2010

35

3.11 Dimensionamento di massima del diametro dei tubi Qui di seguito vengono riportate le tabelle , nelle quali sono indicati i Kg di gas inerte Azoto IG100, Argon IG01, Argon+Azoto IG55 ed Argon+Azoto+CO2 IG541 che possono passare in 60 secondi in funzione del diametro del tubo.

Azoto IG100

pollici Kg/s x 60 s

1/2” 0-26

3/4“ 26-45

1” 46-92

1”1/4 93-138

1”1/2 139-220

2” 221-565

2”1/2 566-940

3” 941-1254

4” 1255-2245

Argon IG01 Sch40

pollici Kg/s x 60 s

1/2” 0-41

3/4“ 60-71

1” 72-145

1”1/4 146-217

1”1/2 218-346

2” 347-889

2”1/2 890-1479

3” 1480-1973

4” 1974-3533

Argon+Azoto IG55

pollici Kg/s x 60 s

1/2” 0-33

3/4“ 34-57

1” 58-117

1”1/4 118-176

1”1/2 177-280

2” 281-719

2”1/2 720-1196

3” 1197-1596

4” 1597-2857

Argon+Azoto+CO2 IG55

pollici Kg/s x 60 s

1/2” 0-26

3/4“ 26-45

1” 46-92

1”1/4 93-138

1”1/2 139-220

2” 221-565

2”1/2 566-940

3” 941-1254

4” 1255-2245

NOTA – Il programma di calcolo della VdS deve obbligatoriamente essere utilizzato per verificare l’esatto dimensionamento delle tubazioni e dei diametri degli orifizi degli ugelli e del restrictor per ciascun impianto progettato ed installato.



Revised 12/2010

35

3.12 Staffaggi e sostegni per tubazioni (UNI EN 15004-1 cap. 6.3.4) Tutti gli staffaggi installati devono soddisfare le condizioni descritte nella norma UNI EN 15004 Ed.2008. Qui di seguito riportiamo la tabella riassuntiva.

Tab. 3.13 – Massima distanza tra gli staffaggi

Diametro nominale del Tubo

DN

Massima distanza tra staffaggi

m

6 0.5

10 1.0

15 1.5

20 1.8

25 2.1

32 2.4

40 2.7

50 3.4

65 3.5

80 3.7

100 4.3

125 4.8

150 5.2

200 5.8

3.13 Software di calcolo idraulico VdS

Tutti i sistemi che utilizzano gas inerti Azoto IG100, Argon IG01, Argon+Azoto IG55 ed Argon+Azoto+CO2

IG541 si basano sul software di calcolo idraulico sviluppato da VdS. All’interno del software vengono utilizzati i valori di lunghezza equivalente dei componenti di produzione Bettati Antincendio, ricavati dai laboratori VdS (vedi test report nr. CHL00049). Dato che l’applicazione del software di calcolo idraulico risulta essere un passaggio delicato per l’esito della progettazione, solamente personale preparato della Bettati Antincendio srl è autorizzato a eseguire il calcolo per i sistemi ad Azoto IG100, Argon IG01, Argon+Azoto IG55 ed Argon+Azoto+CO2 IG541 Il software di calcolo idraulico VdS fornisce i seguenti risultati:

Calcolo della quantità espressa in Kg di Azoto IG100, Argon IG01, Argon+Azoto IG55 ed Argon+Azoto+CO2 IG541.

Calcolo della sezione della tubazione, dei diaframmi calibrati degli ugelli e del riduttore di pressione.

Pressione media agli ugelli Calcolo del tempo di scarica Calcolo dell’apertura richiesta in funzione del volume di sovrappressione. Calcolo del valore della concentrazione di gas inerte e dell’ossigeno residuo dopo la scarica.

Limiti del programma: 5 bar minima pressione all’ugello 30 bar massima pressione all’ugello 30/60 bar pressione dopo il diaframma calibrato calcolo di massimo 21 zone calcolo di massimo 450 sezioni di tubo calcolo di massimo 200 ugelli.



Revised 12/2010

36



Revised 12/2010

37

3.14 Esempio di progettazione calcolata secondo UNI EN 15004 parte 8 Ed.2008

Gli step principali da seguire durante la progettazione di un impianto a gas estinguente sono i seguenti:

1. Sopralluogo atto alla verifica dei volumi da proteggere 2. Analisi del rischio 3. Scelta del gas estinguente 4. Scelta dei componenti del sistema marcati CE secondo EN12094 e PED\TPED 5. Calcolo preliminare del quantitativo di gas estinguente 6. Progettazione della rete di distribuzione 7. Verifica di quanto sopra tramite software di calcolo idraulico 8. Installazione del sistema 9. Messa in funzione del sistema 10. Esecuzione del Test di integrità del locale (Door Fan Test) e collaudo 11. La gestione (la manutenzione ordinaria e straordinaria)

3.14.1 Sopralluogo

Durante il sopralluogo è necessario rilevare i seguenti dati se non sono già in nostro possesso

Tab. 3.14 – Informazioni da ottenere durante il sopralluogo

DATI DA RILEVARE DURANTE IL SOPRALLUOGO

Ubicazione locali

Destinazione uso

Impianto da realizzare

Altitudine s.l.m. Temperatura °C

Impianto meccanico rilievi da effettuare

ed indicare nelle planimetrie

Se non disponibile rilievo dimensioni locali da proteggere

Tipo di muratura e/o solaio

Posizionamento bombole

Possibile percorso tubazioni di distribuzione ed ugelli erogatori

Eventuale presenza impianto condizionamento aria primaria

Eventuali strutture che possono condizionare il posizionamento di bombole, ugelli, tubazioni ed accessori vari

Eventuale presenza aperture non eliminabili

Stato degli infissi

Eventuali aperture non confinabili verso ambienti adiacenti non protetti

Eventuale impianto esistente: marca/modello bombole - marca/modello valvola - carica/tipo gas estinguente - diametro/lunghezza tubazioni esistenti

../../../../s____%20LucaTarozzi/Documenti/PresentazioniBettati/PrevenzioniIncendiItalia/20090130-Bologna/Calcolo%20idraulico.pdf

../../../../s____%20LucaTarozzi/Documenti/PresentazioniBettati/PrevenzioniIncendiItalia/20090130-Bologna/Report%20Door%20Fan.pdf



Revised 12/2010

38

3.14.2 Analisi del rischio Il rischio, per questo esempio è rappresentato da un archivio cartaceo quindi un rischio di classe A

Tab. 3.15 – (Rif. UNI EN 15004-8 Ed.2008)

Carburante Spegnimento

% Minima di progetto

%


33.6 36.6

47.6

Class A Catasta di Legno PMMA PP ABS

30.0 28.8 30.0 31.0

40.3

Class A Rischio Elevato A 45.2

3.14.3 Scelta del gas estinguente

In funzione delle richieste ricevuto dal cliente si è deciso di installare un impianto di spegnimento a gas inerte.

3.14.4 Scelta dei componenti del sistema marcati CE secondo EN12094 e PED\TPED

Marcatura CE secondo Direttiva Europea 97/23/CE PED recepita in Italia dal D.L. 93 del 25/02/2000: Si applica alla progettazione, fabbricazione e valutazione di conformità delle attrezzature a pressione (recipienti, tubazioni, accessori di sicurezza ed accessori a pressione) e degli insiemi sottoposti ad una pressione massima ammissibile PS superiore a 0.5 bar. Marcatura CE secondo Direttiva Europea 89/106/CE CPD recepita D.P.R. 246 del 21/04/93: Questa direttiva nasce, come anche la PED e la TPED, all’interno del programma della Comunità Europea volto all’eliminazione degli ostacoli tecnici allo scambio e rientra tra le direttive del tipo nuovo approccio all’armonizzazione tecnica e normativa. L’obbiettivo è armonizzare le legislazioni nazionali dei singoli stati membri relative alla progettazione, costruzione, alle prove e alla valutazione di conformità dei componenti degli impianti antincendio allo scopo di immettere sul mercato prodotti che in quanto rispettosi di normative tecniche armonizzate, abbiamo requisiti prestazionali e di sicurezza comuni e mutuamente accettati dagli stati membri. La Bettati Antincendio srl ha sottoposto i propri prodotti alla valutazione di organismi notificati che hanno attestato la conformità alla Direttiva 97/23/CE (PED) e verificato la conformità alle norme tecniche armonizzate della serie EN 12094 Direttiva CPD.



Revised 12/2010

39

Tab. 3.16 – Approvazione CE dei componenti

Prodotto Organismo notificato

n. identificativo organismo notificato

Riferimento normativo

Valvola per gas inerte ed attuatore

V300x

Consorzio RINA-OMECO

0474 97/23/CE - PED

Valvola per gas inerte ed attuatore

V300x

Istituto Ricerche e Collaudo “M.

Masini” 068

UNI EN 12094 parte 4:2004

Valvole direzionali e loro attuatori


Masini” 068

EN12094 Parte 5:2006

Ugelli erogatori Istituto Ricerche e

Collaudo “M. Masini”

068 UNI EN 12094 parte 7:2005

Valvole di ritegno e valvole di non ritorno

VNR300


Masini” 068

UNI EN 12094 parte 13:2002

Manichette flessibili di collegamento


Masini” 068

UNI EN 12094 parte 8:2006

3.14.5 Calcolo preliminare del quantitativo di gas estinguente

8500

300

3000

ARCHIVIO

VOLUME DA PROTEGGERE 306 mc

AREA COPERTA 102 mq

3000

12000

LOCALE BOMBOLE



Revised 12/2010

40

Volume = 306 m³ Temperatura Locale = 20°C Concentrazione minima di progetto secondo UNI EN 15004:8

%30.40)%0.313.0(%0.31 C

Quantitativo di Azoto IG100 in bombole da 140L = 43.53kg Il Volume specifico del vapore a 20°C è s=0.8583 m³/kg Quindi, in accordo con la seguente equazione (reperibile nella norma UNI EN 15004 parte 8):

5158381656.0100

58381656.51

58381656.5185828.010138481.60

10138481.603.40100

100ln

85828.0

100

100

100ln

85828.02093 0.00268 0.799

85828.02093 0.00268 0.799

21

21

V

Qx

SmQ

CS

Vm

TkkS

TkkS

R

R

Quantità di progetto in m3: 834.1575158.0306 xVQDESIGN

m³

Quantità di progetto in kg: 157.8348 [m³] / 0.8583 [kg/ m³] = 183.8923453 [kg] Fattore supplementare 1.15 (gas utilizzato come propellente per ottenere la scarica in 60 secondi):

4761971.211%15 DESIGNREAL QQ [kg]

Numero di Bombole : 5858.453.43

REALQN 5 Bombole da 140 L

Quantità finale di Azoto 65.21753.43)5( NQFINAL [kg]



Revised 12/2010

41

Schema Bombole

Ora si deve verificare la concentrazione di Ossigeno all’interno del locale dopo la scarica :

)100

(finin

infin

COOO

La concentrazione è: 68.451

1001

1006104.0

6104.0

e

e

e

eC

f

f

x

x

fin% per volume

con

3

3

6104.0paceprotecteds

gas

ffm

m

V

vQx (come evidenziato vedere nel seguente foglio di calcolo)

L’ossigeno all’interno del locale dopo la scarica risulta essere :

%35.11100

68.459.209.20)

100(

finin

infin

COOO



Revised 12/2010

42

CONCENTRAZIONE MINIMA DI PROGETTO CLASSE A 40.3

VOLUME DA PROTEGGERE [m3] 306

VOLUME TOTALE AL NETTO DELLE PARTI DEDUCIBILI [m3] 306

TEMPERATURA [°C] 20

CONTENUTO BOMBOLA A 15 °C [kg] 43.53

VOLUME SPECIFICO A 20°C [m3/kg] 0.8583

OSSIGENO PERCENTUALE NELL'ARIA SECCA 20.9

DURATA DELLA SCARICA UTILE [s] 60

RISULTATI

VOLUME GAS SU UNITA' DI VOLUME AMBIENTE [m3/m

3] 0.51840

QUANTITA DI AZOTO DI PROGETTO AMBIENTE [m3] 158.6

QUANTITA DI AZOTO DI PROGETTO TOTALE [m3] 158.6

QUANTITA DI AZOTO DI PROGETTO [kg] 184.8179803

OSSIGENO % DOPO LA SCARICA DI 60 s. 12.477

QUANTITA' DI AZOTO REALE [kg] (con 10% o 5% in più) 203.300

NUMERO DI BOMBOLE 4,670337 5

QUANTITA' DI AZOTO FINALE [kg] 217.65

VOLUME GAS FINALE SU UNITA' DI VOLUME AMBIENTE 0.6105

CONCENTRAZIONE AZOTO FINALE (con 10% o 5% in più) VdS 45.691

OSSIGENO % AMBIENTE DOPO LA SCARICA FINALE (con 10% o 5% in più) 11.350



Revised 12/2010

43

3.14.6 Progettazione della rete di distribuzione

In funzione della geometri del locale si è adottata questa distribuzione bilanciata ad “H”

DESIGNISOMETRIC

Distribuzione in vista assonometrica con indicati i diametri e gli ugelli collegati alle 5 bombole.



Revised 12/2010

44

Schema impianto: BOMBOLA SINGOLA



Revised 12/2010

45

BOMBOLE IN BATTERIA



Revised 12/2010

46

3.14.7 Verifica di quanto sopra tramite software di calcolo idraulico VDS



Revised 12/2010

47



Revised 12/2010

48



Revised 12/2010

49



Revised 12/2010

50



Revised 12/2010

51



Revised 12/2010

52



Revised 12/2010

53



Revised 12/2010

54



Revised 12/2010

55



Revised 12/2010

56

3.14.8 Installazione del sistema Vedi manuale dedicato: “manuale di installazione gas inerti” e “manuale di installazione gas inerti VdS”

3.14.9 Messa in funzione del sistema

Vedi manuale dedicato: “manuale di installazione gas inerti” e “manuale di installazione gas inerti VdS” 3.14.10 Esecuzione del Test di Integrità del Locale (Door Fan Integrity Test) e collaudo

Vedi manuale dedicato: “manuale di installazione gas inerti” e “manuale di installazione gas inerti VdS” 3.14.11 Gestione (la manutenzione ordinaria e straordinaria)

Vedi manuale dedicato: “manuale di manutenzione”



Revised 12/2010

57

.

BETTATI ANTINCENDIO s.r.l. Via Disraeli, 8 - 42124 R E

Tel. +39 0522 / 369711 (R.A.) fax +39 0522 / 791052

E-mail: [email protected] P.IVA 01979170352 C.F. 01979170352

Documents

SISTEMA DI SPEGNIMENTO A GAS INERTI IG 100 IG …...UNI EN 15004-7:2008 “Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi - Parte 7: Proprietà fisiche e progettazione