Impianto sprinkler

Un sistema automatico sprinkler è un particolare impianto di spegnimento ad acqua che è in grado di rilevare la presenza di un incendio ed estinguerlo nello stadio iniziale, oppure di tenere sotto controllo le fiamme in modo che l’estinzione possa essere completata con altri mezzi.

Un impianto sprinkler comprende un’alimentazione idrica e uno o più impianti sprinkler; ogni impianto comprende un complesso di valvole principali di controllo dell’impianto e un insieme di tubazioni dotate di erogatori, disposti in posizioni specifiche, a livello del soffitto o della copertura e se necessario tra le scaffalature dei magazzini.

Gli sprinkler funzionano a temperature predeterminate per scaricare l’acqua sopra le parti interessate dal fuoco sottostante. Il flusso dell’acqua attraverso la valvola di allarme innesca un allarme di incendio. La temperatura di funzionamento è scelta generalmente in modo confacente alle condizioni di temperatura ambiente.

L’impianto sprinkler è di tipo localizzato, poiché entrano in funzione solamente gli sprinkler in prossimità dell’incendio, cioè quelli che si scaldano sufficientemente. Il sistema sprinkler si compone essenzialmente delle seguenti parti:

- Sistema di alimentazione idrica; - Collettore principale e montanti;

2. Materiali e Metodi

24 - Stazioni di comando e di controllo;

- Collettori di distribuzione e diramazione delle tubazioni; - Testine erogatrici (sprinkler);

- Complesso per la segnalazione allarme;

L’impianto utilizza l’acqua prelevata, tramite una pompa, da un serbatoio in grado di fornire la quantità d’acqua necessaria. Una pompa di idonea portata e prevalenza, deve essere alimentata o dal quadro elettrico di emergenza oppure essere una motopompa con alimentazione indipendente a gasolio e risultare a servizio esclusivo dell’impianto. La linea principale dell’impianto deve essere collegata al collettore principale d’incendio per mezzo di una valvola di non ritorno, in modo che, qualora vada in avaria la pompa che alimenta l’impianto, il circuito resti collegato a quello principale di incendio.

Dalla linea principale si dipartono poi le linee secondarie ciascuna delle quali è collegata a una stazione di comando e di controllo per singola zona; dalle linee secondarie a loro volta si diramano ulteriori tubazioni sulle quali sono installati gli sprinkler, che risultano distribuiti sul soffitto del locale da proteggere (Figura 2.5).

Figura 2.5 Schema impianto sprinkler antincendio

Quando si verifica l’incendio in un locale, l’aumento della temperatura causa la rottura (a seconda della testina la temperatura varia) di una o più testine automatiche con la conseguente erogazione dell’acqua, indirizzata sulla zona dove avviene l’incendio.

2. Materiali e Metodi

25 Ciò determina un abbassamento della pressione nel circuito e la messa in moto automatica della pompa antincendio che alimenta il circuito, nonché l’eccitazione dell’indicatore di allarme, il quale oltre ad emanare un allarme acustico, consente di individuare sul quadro elettrico di segnalazione la zona in cui si è verificato l’incendio. L’impianto sprinkler presenta il vantaggio di essere un sistema semplice e facilmente ispezionabile e revisionabile.

L’impianto sprinkler rappresenta in effetti un sistema di estinzione automatica efficace ed affidabile per contrastare gli incendi nella gran parte dei casi e in alcuni casi, come per depositi intensivi, l’unico vero mezzo di contrasto (Giacalone, 2016).

Tuttavia l’efficacia è strettamente connessa ad una corretta individuazione del rischio su cui è chiamato ad intervenire, nonché da una progettazione ed installazione accurata.

In base alle modalità di funzionamento si distinguono due principali impianti sprinkler a secco, ovvero quando le tubazioni sono piene d’aria in leggera pressione o a umido nelle cui tubazioni è costantemente presente acqua in pressione.

Il sistema sprinkler ha negli anni riscosso notevole successo proprio per la sua semplicità riunendo in un unico elemento quale la testina sia la funzione di rilevazione dell’incendio che di inizio dell’intervento di contrasto, con l’erogazione automatica del mezzo estinguente.

I meccanismi di rilevazione ormai consolidati sono di fatto due, il primo basato sulla fusione di una lega eutettica appositamente calibrata per avere una certa temperatura di attivazione, il secondo sulla dilatazione termica di un liquido in funzione della temperatura fino al raggiungimento di un volume tale da rompere un bulbo di vetro che, una volta rotto, consente appunto l’apertura dell’erogatore.

La temperatura di funzionamento, come accennato prima, è scelta valutando in fase di progettazione le condizioni di temperatura ambiente; ogni sprinkler a seconda della temperatura di attivazione, ha il liquido dell’ampolla di colore diverso, in Figura 2.6 ne sono mostrati alcuni esempi, con riportate le rispettive temperature (Viking, 2014), se l’attivazione avviene tramite un elemento metallico, sulla testina è comunque impressa la temperatura di attivazione.

2. Materiali e Metodi

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57°C 68°C 79°C 93°C 141°C 182°C

Figura 2.6 Modelli sprinkler pendent con diversa temperatura di attivazione

Altra caratteristica dello sprinkler è la forma del deflettore che è ormai consolidata nelle forme delle testine da montare verso l’alto (upright) o verso il basso (pendent) mostrati in Figura 2.7 e Figura 2.8.

Figura 2.7 Sprinkler Pendent Figura 2.8 Sprinkler Upright (fast response) Come è chiaro immaginare esistono in commercio innumerevoli modelli che combinano tra loro le caratteristiche principali qui sopra accennate, si rimanda quindi a cataloghi specifici (es. Viking Product Catalogue Sprinklers And Accessories, 2014) per la spiegazione e il dettaglio dei diversi modelli e ci si limita alla spiegazione della testina sprinkler utilizzata per le prove.

La scelta è ricaduta su testine sprinkler ESFR, come già accennato nel capitolo 1.2, perché questo tipo di sprinkler è largamente utilizzato per le aree di magazzino e consente di proteggere solo con sprinkler al soffitto anche edifici di altezza elevata.

Gli ESFR (Early Supression Fast Response), hanno orifizi variabili da ¾” fino a quasi 1” (20-25 mm) e caratteristiche di erogazione in termini di coefficiente K di 14, 17, 22 o 25 in unità anglosassoni (202, 242, 320, 363 in unità metriche).

2. Materiali e Metodi

27 Il coefficiente K è un termine adimensionale necessario per calcolare la portata al variare della pressione di esercizio; il calcolo viene svolto con la formula:

𝑸 = 𝑲 ∗ √𝒑 (6)

Gli sprinkler ESFR (Figura 2.9) sono del tutto diversi dagli sprinkler tradizionali sia per dimensioni sia per caratteristiche costruttive, è una tecnologia che cambia rispetto ai classici sprinkler essendo l’azione rapida e molto intensa destinata a spegnere definitivamente l’incendio, o almeno ad esercitare un’azione di soppressione così importante da richiedere solo un minimo intervento di completamento da parte delle squadre di emergenza.

Figura 2.9 Sprinkler ESFR K25 Pendent Storage

Un impianto sprinkler risulta già installato all'interno della firehouse; l'impianto è stato progettato e realizzato per lavorare con diverse configurazioni e con diverse testine sprinkler, si riporta quindi di seguito la scelta progettuale adottata per lo svolgimento delle prove.

Per la scelta della testina sprinkler è stata utilizzata come normativa di riferimento la NFPA 13.

Viene riportata in Figura 2.10 la tabella presa dalla NFPA 13 cap. 16.2.3.1 "Early Suppression Fast-Response (ESFR) Sprinklers for Rack Storage of Class I Through Class IV Commodities Stored Up to and Including 25 ft (7.6 m) in Height"; viene preso in considerazione il capitolo sopra citato perchè per la prova verranno utilizzati sprinkler ESFR ovvero sprinkler a risposta rapida e spegnimento tempestivo specifico per l'installazione e per la protezione di magazzini ad alto impilamento.

2. Materiali e Metodi

28 Si precisa inoltre che la norma NFPA 13 non fornisce in maniera esplicita e diretta dei limiti a livello di altezza degli edifici ma tali vincoli sono dettati dalla tipologia di testine sprinkler rispetto alle quali sono state testate.

Figura 2.10 Protezione con sprinkler ESFR di magazzini con merci stoccate fino a 7.6 m di altezza (NFPA 13 Cap. 16.2.3.1)

Nella tabella sopra (Figura 2.10), utilizzata per scegliere che tipo di sprinkler, ogni colonna rappresenta un criterio di scelta, nelle prime due colonne viene indicato rispettivamente la disposizione di stoccaggio e la classe della merce, nella terza la massima altezza di stoccaggio e nella quarta la massima altezza del soffitto; sulla base di queste indicazioni si va a scegliere il tipo di sprinkler da utilizzare, la pressione di esercizio e se vi è la necessità o meno di inserire degli sprinkler all’interno della scaffalatura.

Come mostrato nella tabella (Figura 2.10) per la classe III con l'altezza di impilamento pari a circa 6.5 m e l'altezza massima del compartimento pari a 10 m, la sezione da utilizzare è quella contenuta nel riquadro rosso, verranno quindi utilizzati sprinkler modello ESFR K25 (metrico 363.3) pendent con una pressione di esercizio minima di

2. Materiali e Metodi

29 1.4 bar e temperatura di attivazione a 74°C; è inoltre specificato che non sono necessarie testine sprinkler all'interno della scaffalatura ma sono sufficienti quelle installate a soffitto.

A differenza dell'impianto a schiuma ad alta espansione che necessita di uno strumento di misura per essere attivato, l'attivazione dello sprinkler avviene non appena l'elemento termosensibile presente sulla singola testina si rompe avviando l'impianto.