Impianto schiuma ad alta espansione

Negli impianti antincendio a schiuma l’agente estinguente viene prodotto mescolando assieme, nelle giuste proporzioni, acqua, liquido schiumogeno concentrato ed aria. L’impianto è costituito dal proporzionatore e dal generatore di schiuma (mescolatore): il proporzionatore introduce il liquido schiumogeno concentrato nella linea dell’acqua, che proviene dal circuito antincendio, rispettando la proporzione imposta, che generalmente varia tra il 3% e il 6 % in volume, nel nostro caso sarà al 3% il che significa 3 parti di liquido schiumogeno e 97 di acqua. Tale soluzione viene poi inviata al generatore nel quale è aspirata l’aria nella giusta proporzione. I tre composti, così miscelati, generano la schiuma che viene alimentata nella zona da proteggere per mezzo di apposite tubazioni.

Gli impianti a schiuma possono essere a bassa, media, o alta espansione come nel nostro caso, a seconda delle caratteristiche del liquido schiumogeno impiegato e delle condizioni di miscelazione della miscela acqua/schiumogeno con l’aria.

La prima parte dell’impianto è costituita da un serbatoio in pressione, di capacità idonea in relazione alla sua potenzialità, nel quale è sistemata una membrana elastica sintetica che lo divide in due parti.

La parte inferiore del serbatoio è collegata a un eiettore idraulico, alimentato dall’acqua del circuito antincendio e per effetto della depressione causata dall’eiettore e dalla pressione dell’acqua , che staziona nella parte superiore del serbatoio, il liquido schiumogeno viene aspirato e va a mescolarsi con l’acqua nelle giuste proporzioni.

2. Materiali e Metodi

30 L’impiego di questi impianti si presta per spazi molto ampi, industrie petrolchimiche, aeroporti, ed offre una serie di vantaggi rispetto ad altri sistemi come per esempio lo sprinkler:

- Possibilità di intervento su grandi volumi;

- Rapidità della formazione dell’agente estinguente; - Alimentazione continua della schiuma;

- Possibilità di proteggere la zona senza personale; - Notevole riduzione dei fumi;

- Protezione dal calore per le zone non interessate dall’incendio;

- Limitati effetti dannosi sui materiali (es. non appesantisce gli scaffali).

Gli impianti a schiuma ad alta espansione sono destinati a proteggere volumi entro i quali sono presenti merci, impianti o materiali che non permettono un’individuazione del rischio di incendio in aree definite e circoscritte (magazzini ad alta densità, ambienti chiusi, sale macchine di navi, impianti speciali, garage ecc.); questo tipo di schiuma è nota per essere notevolmente voluminosa, molto scorrevole, a basso contenuto di liquido, non dannosa per le persone e con bassa conducibilità elettrica, in grado di raggiungere tutti i punti delle aree che possono venire a contatto con l’incendio.

La sua azione è quella di isolare completamente i combustibili dall’ossigeno per tempi elevati (3/4 ore), permettendo nel contempo il raffreddamento delle parti interessate all’incendio. La dimensione degli impianti viene calcolata in funzione dei volumi da proteggere e dei tempi di riempimento sino all’altezza del pericolo con l’aggiunta dei coefficienti di sicurezza previsti dalla norma.

La schiuma ad alta espansione viene ottenuta con dei generatori che sono l’ultimo elemento della linea che per effetto della forma del getto (angolo aperto) e per la dimensione del corpo generatore (c.a. 15 volte il diametro di ingresso della miscela) si determina un apporto di aria pari a c.a. 500÷1000 volte la quantità di miscela erogata nell’unità di tempo che è pari al rapporto di espansione; esistono diversi tipi di generatori di schiuma con rapporti di espansione e portate differenti, nello specifico all'interno della firehouse è installato un generatore schiuma ad alta espansione (GAE) le cui caratteristiche dono mostrate in Figura 2.11.

2. Materiali e Metodi

31 Figura 2.11 Generatore schiuma ad alta espansione

La normativa europea di riferimento per la progettazione dell'impianto di cui sopra è la UNI EN13565-2 del 2011; i parametri caratteristici che tale norma impone sono:

- altezza di riempimento: data dall'altezza di pericolo maggiorata di 3 m;

- tempi massimi di sommersione in base al tipo di pericolo;

- portata di scarica della schiuma calcolata con la seguente formula:

𝑅 = 𝑉

𝑇𝐶𝑁 𝐶𝐿

dove:

R = portata di scarica di schiuma (m3/min) V = volume di sommersione (m3 )

T = tempo di sommersione (min)

CN,CL (fattori di ritiro e perdita della schiuma) rispettivamente scelti pari a 1.15 e 1.2.

Nella Tabella 2.2 sono riportati i dati per il calcolo della portata di scarica della schiuma caratteristica del GAE i fattori sono stati presi dalla scheda tecnica, i dati dichiarati dalla casa madre saranno confrontati, nel capitolo 3, con opportuni test suggeriti dalla NFPA 11, descritti del sottocapitolo 2.7.1, atti a verificare la conformità e la composizione della schiuma.

2. Materiali e Metodi

32 Nella Tabella 2.2 si riporta il calcolo di R, che è la portata di schiuma teorica che il GAE può erogare con il rapporto di espansione indicato in tabella, che è quello teorico fornito dal produttore per il nostro tipo di schiumogeno.

Tabella 2.2 Caratteristiche Generatore

Mod. Generatore

Pressione Esercizio (bar)

Portata miscela acqua+liq. Schiumogeno (L/min) Rapp. Espansione 𝑹 =𝒓𝒂𝒑𝒑. 𝒆𝒔𝒑 ∗ 𝒑𝒐𝒓𝒕𝒂𝒕𝒂 𝟏𝟎𝟎𝟎 (m3/min) GAE 4 378 6502 245.7

Nella Tabella 2.3, sono riportati tutti i parametri calcolati secondo la norma sopra citata, che danno come risultato finale (evidenziato in rosso) il numero di generatori necessari all'applicazione; l’altezza di pericolo è l’altezza massima a cui viene stoccata la merce e l’altezza di riempimento è il livello che deve raggiungere la schiuma.

Tabella 2.3 Calcolo numero di generatori necessari

GAE H pericolo (m) H riempimento (m) Volume (m3) Tempo somm. (min) CN CL PORTATA SCHIUMA RICHIESTA (m3 /min) Portata Generatori (m3 /min) N° Generatori richiesti N° Gen. Da installare Pallet 6 9 451.4 4 1,15 1,2 155.7 245.7 0,63 1

Dai risultati ottenuti è evidente che è necessario un solo GAE.

Attivazione impianto

Per l'impianto a schiuma ad alta espansione è necessario predisporre un sistema di rivelazione fumi che attivi l'impianto non appena viene rilevato il pericolo, l'impianto di rilevazione nella realtà campiona l'aria in continuo, nel nostro caso l’aspirazione verrà attivata manualmente per permettere il tempo di preaccensione; l’aspirazione avviene attraverso una tubazione forata (fori a distanze prestabilite) installata sul soffitto dello stabile; l'aria prelevata passa in una camera laser che misura l'oscuramento in termini percentuali e a seconda del valore limite a cui è settata l'apparecchiatura fornirà un allarme; gli allarmi sono 4, diversi tra loro, e precisamente:

2 _{Si usa un rapporto di espansione più basso perchè il rapporto indicato nella scheda tecnica è riferito a}

2. Materiali e Metodi 33 - pre-alarm; - alarm; - fire 1; - fire 2;

Il tempo di ritardo tra i diversi allarmi è un parametro che può essere impostato variando i valori soglia della camera laser. L'apparecchiatura scelta per le prove è identificata come ICAM IFT-P.

2.7.1 Test da effettuare sulla schiuma

E possibile con i dati sperimentali raccolti procedere al calcolo del rapporto di espansione.

La normativa americana NFPA 11 suggerisce due test differenti da condurre su un campione di schiuma;:

 Foam Testing: Test necessario a verificare il rapporto di espansione.

Il test consiste nel pesare un volume campione prestabilito di miscela acqua e schiuma prima della prova e pesare lo stesso volume campione dopo l’espansione applicando la formula seguente è possibile stabilire l’effettiva espansione.

𝐸𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑚𝑖𝑠𝑐𝑒𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑧𝑖𝑎𝑙𝑒 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑑𝑜𝑝𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒

 Foam Solution concentration determination: Test utilizzato per determinare la concentrazione percentuale di liquido schiumogeno all’interno della miscela utilizzata per lo spegnimento.

Il test viene effettuato prendendo un campione di volume della miscela utilizzata successivamente analizzato con un rifrattometro, che ci indica la percentuale di schiumogeno nella miscela (il risultato è mostrato nell’ Appendice A)

2. Materiali e Metodi

34 Il primo test per determinare il rapporto di espansione è difficilmente applicabile al caso reale in quanto è indicato per i test in laboratorio in cui è decisamente più facile mantenere certe condizioni.

Nel nostro caso è stato effettuato il rapporto tra volumi per determinare il rapporto di espansione. E’ stato calcolato il volume di riempimento ovvero quanti metri cubi di schiuma sono stati generati e il volume di miscela acqua + schiuma che ha generato il volume di riempimento (calcolato moltiplicando la portata di miscela per il tempo di erogazione).

I dati necessari sono:

- Tempo riempimento;

- Volume di riempimento (volume schiuma); - Portata di miscela;

La formula da applicare è la seguente:

𝑅 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑖 𝑟𝑖𝑒𝑚𝑝𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑐𝑒𝑙𝑎 ∗ 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑟𝑖𝑒𝑚𝑝𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (7)

Il rapporto di espansione ottenuto va maggiorato dei due coefficienti CN e CL utilizzati nella fase di progettazione pari a 1.15 e 1.2.