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Impianti a Gas inerte

Impianti a gas inerte (Azoto e Argon) Gli impianti di spegnimento a gas inerte sono da considerarsi dei sistemi a "clean agent". A differenza dell´Halon 1301 che interveniva sull´incendio per via chimica, l´estinguente inerte estingue il fuoco riducendo la temperatura della fiamma al di sotto del livello necessario per mantenere la combustione, in quanto riduce la concentrazione dell´ossigeno, ed incrementando la capacità termica dell´aria.

L´estinguente inerte utilizza gas normalmente presenti in atmosfera, l´ARGON (Ar) e l´AZOTO (N2) e una miscela di Argon/Azoto, classificati negli standard nazionali ed internazionali con le sigle IG01, IG100 e IG55 rispettivamente. Questi gas sono chimicamente inerti, incolore e non corrosivi. Inoltre non formando prodotti di decomposizione termica a contatto con le fiamme sono esenti da problematiche di compatibilità ambientale.

Il principio di funzionamento del gas inerte è quello della saturazione dell´ambiente (total flooding); questo sistema di funzionamento ha il grande vantaggio di non doversi preoccupare dell´ubicazione dei materiali a rischio, nè della loro conformazione, perchè crea condizioni omogenee in tutto l´ambiente. Per effetto dei moti discendenti delle miscele di aria-agente estinguente, è determinante indicare l´altezza massima alla quale si possono trovare i materiali combustibili oggetto della protezione. Altro parametro essenziale è la valutazione del volume effettivo da proteggere, determinante per definire la quantità di gas da impiegare.

Le caratteristiche dell´ambiente da proteggere sono infatti fondamentali per una corretta progettazione dell´impianto, tanto che la normativa NFPA prevede espressamente il test di tenuta denominato Door Fan Integrity Test; la chiusura di tutte le aperture tramite serramenti automatici e soprattutto l´arresto immediato dei sistemi di ventilazione sono fondamentali per l´efficacia del sistema. In particolari ambienti di dimensioni contenute dove sono presenti numerose aperture più o meno sigillate, da dove può uscire rapidamente il gas estinguente, è frequente l´utilizzo di sistemi a doppia scarica. Dopo la prima scarica, segue una scarica aggiuntiva di "mantenimento" che aggiunge il gas che viene perso attraverso le aperture in modo da mantenere la concentrazione sui parametri richiesti per lo spegnimento.

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Impianti Sprinkler

Un sistema sprinkler è costituito da una rete di tubazioni costantemente in pressione di acqua (sistemi a umido) o di aria (sistemi a secco) alle quali sono collegate le testine sprinkler chiuse dagli elementi sensibili al calore che li contraddistinguono.
La rete di tubazioni è collegata ad una sorgente idrica avente la funzione di garantire l´alimentazione di acqua agli sprinkler, con caratteristiche di portata, pressione e durata predeterminate. Il funzionamento dell´impianto sprinkler dipende solo dalla disponibilità di acqua in pressione; infatti le testine sprinkler, dotate di elemento sensibile al calore, si aprono automaticamente al raggiungimento della loro temperatura di taratura (68-141 °C in genere).

è possibile distinguere quattro tipologie principali di sistemi sprinkler che si differenziano in base alle modalità di funzionamento.

La scelta di questi diversi tipi dipende da diverse considerazioni, tra cui:

• il grado di rischio dell´incendio
• la velocità di propagazione dell´incendio
• la sensibilità del contenuto al danno da bagnamento
• le condizioni ambientali
• il tempo di reazione desiderato

Sistemi a umido

I sistemi sprinkler a umido sono i più comuni. Le tubazioni sono riempite con acqua in pressione. Il calore sviluppato dall´incendio provoca l´apertura di uno o più ugelli erogatori che si trovano direttamente sopra l´area interessata e l´immediata fuoriuscita di acqua.
Nello stesso momento tramite la valvola di controllo, detta valvola a umido, si attiva anche l´allarme acustico della campana idraulica.

Sistemi a secco

Nei sistemi sprinkler a secco le tubazioni sono riempite con aria in pressione anzichè acqua. Un´apposita valvola di controllo, detta valvola a secco, evita l´ingresso dell´acqua fino a quando un incendio non provoca l´attivazione degli sprinkler. Con l´apertura degli ugelli erogatori l´aria fuoriesce e la valvola a secco si apre.
Solo in quel momento l´acqua entra nelle tubazioni e viene erogata tramite gli sprinkler sull´incendio in atto. Il principale vantaggio dei sistemi sprinkler a secco è che consentono di proteggere quegli spazi non riscaldati o refrigerati dove i sistemi ad umido potrebbero non funzionare a causa del congelamento dell´acqua all´interno dei tubi.

Sistemi a preazione

I sistemi sprinkler a preazione utilizzano il concetto base dei sistemi a secco: le tubazioni sono riempite con aria in pressione e non con acqua. La differenza consiste nel fatto che l´apertura della valvola di controllo è comandata da un impianto di rivelazione incendi separato. Affinchè l´acqua venga scaricata occorre quindi un doppio consenso (apertura dell´ugello erogatore e intervento dell´impianto di rivelazione).

Sistemi a diluvio

I sistemi sprinkler a diluvio hanno erogatori privi del tappo e dell´elemento termosensibile e l´acqua è mantenuta a monte di un´apposita valvola la cui apertura è comandata da un sistema di rivelazione incendi separato. A differenza di quanto avviene in un impianto sprinkler con erogatori chiusi, l´acqua viene scaricata contemporaneamente da tutti gli ugelli erogatori.

Per progettare un impianto occorre riferirsi a specifiche norme tecniche con cui determinare tutte le caratteristiche del sistema, in particolare le prestazioni richieste all´impianto in termini di densità di scarica, ossia quantità di acqua erogata al minuto su ogni metro quadro di superficie protetta, e di area operativa, ossia la superficie massima su cui si prevede il funzionamento dell´impianto.

Al fine di determinare queste caratteristiche vengono considerati molteplici fattori inerenti:
• l´attività svolta nel locale da proteggere
• la tipologia delle merci, dei materiali e degli imballaggi
• le modalità di stoccaggio
• le caratteristiche dei fabbricati
• le condizioni ambientali

Il carico di incendio medio ha una importanza relativa nella determinazione delle prestazioni, mentre viene data più rilevanza ad aspetti come modalità e altezza di impilamento, le distanze tra scaffalature, il comportamento al fuoco dei materiali, il tipo di imballaggi.
Per questo motivo non esiste un impianto sprinkler con caratteristiche fisse, adatto a tutti i tipi di rischio, ma al contrario ogni attività in genere richiede impianti differenziati, in termini di prestazioni, nelle diverse aree protette.

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Impianti a Idranti

La rete idranti è costituita da un sistema di tubazioni fisse per l´alimentazione idrica sulle quali sono derivati uno o più idranti antincendio, complessi idranti, naspi, attacchi motopompa, idranti soprassuolo e sottosuolo, etc.

La rete è collegata ad una o più alimentazioni idriche mediante un collettore, alla rete stessa possono essere connessi idranti antincendio costituiti da un attacco unificato, dotato di una valvola d´intercettazione ad apertura manuale.

La rete idranti deve essere corredata di uno o più attacchi di mandata per le autopompe dei Vigili del Fuoco (Attacchi Motopompa), costituiti da una valvola di intercettazione ed una di non ritorno e provvisti altresì di attacchi unificati per tubazioni flessibili antincendi (Manichette). Tali attacchi hanno una funzione di alimentazione idrica sussidiaria e devono comprendere: uno o più bocche di immissione UNI 70 a girello con filtro, per evitare l´entrata nella rete di corpi estranei, una valvola di intercettazione che consenta l´intervento sui componenti senza svuotare l´impianto, una valvola di non ritorno o altro dispositivo atta ad evitare la fuoriuscita dell´acqua dall´impianto in pressione. Le alimentazioni idriche devono essere realizzate in maniera tale da mantenere sempre efficiente e funzionante l´impianto, pertanto devono assicurargli la portata e la pressione richiesta.

La norma UNI stabilisce i requisiti minimi che la rete idranti deve possedere sia dal punto di vista della progettazione sia della installazione e dell´esercizio, introducendo il criterio della distinzione fra protezione interna ed esterna, considerando la rete idranti come un vero e proprio sistema fisso di protezione contro l´incendio, avente una sua organica costituzione. La norma contiene tra l´altro i requisiti che devono possedere le tubazioni per installazioni sia fuori terra che interrata e le valvole di intercettazione. Per quanto attiene agli idranti sottosuolo questi devono essere adeguatamente segnalati e non deve essere possibile ostacolarne in alcun modo l´utilizzo.

L´installazione di una rete idrante comporta che le tubazioni debbano essere installate tenendo conto dell´affidabilità che il sistema deve offrire; la chiusura ad anello dei collettori principali e l´installazione di valvole di intercettazione in posizioni opportune costituiscono uno dei criteri per il raggiungimento del livello di affidabilità richiesto al sistema. Le tubazioni di una rete idranti devono potere essere svuotate senza dovere necessariamente smontare i suoi componenti più significativi e non devono essere esposte a danneggiamenti. Anche il gelo è un problema da non sottovalutare, infatti nei luoghi in cui la temperatura invernale può scendere sotto lo zero, è necessario che le tubazioni, ove non sia possibile fare diversamente, risultino protette opportunamente contro questo pericolo.

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Impianti a CO² (Anidride Carbonica)

I sistemi di spegnimento a CO2 (biossido di carbonio, comunemente detto anidride carbonica) fanno parte dei sistemi a Clean Agent, essendo il biossido di carbonio un gas che viene stoccato nelle bombole o nei serbatoi sotto forma liquida e che viene erogato in ambienti tramite appositi ugelli che ne causano la vaporizzazione.
Essendo il biossido di carbonio una sostanza completamente ossidata, non partecipa alla combustione, bensì riduce il contenuto di ossigeno nell´aria e soffoca l´incendio. Inoltre, non essendo conduttrice dell´elettricità e non lasciando depositi, è un efficace mezzo estinguente per gli incendi di apparecchiature elettriche ed elettroniche sotto tensione.

Quando viene erogata direttamente su una superficie che brucia, esercita anche un´azione di raffreddamento in aggiunta a quella di soffocamento, l´uso infatti è sconsigliato su apparecchiature e materiali sensibili alle brusche variazioni di temperatura. Essendo volatile, impiegato all´aperto è efficace solo per piccoli incendi.

L´impianto di estinzione a biossido di carbonio è costituito da uno stoccaggio (bombole) di CO2 sotto pressione collegato tramite valvole ad un sistema di tubi che la portano a destinazione (collettore e tubazioni di distribuzione).
All´estremità di detti tubi vi sono degli ugelli attraverso i quali il CO2 si scarica sul vano o oggetto da proteggere.
Il CO2 scaricato espandendosi si trasforma in neve carbonica.
All´interno delle tubazioni di convogliamento (collettore) e di distribuzione si vengono invece a formare condizioni di temperatura e di pressione per cui si trova in presenza sia di liquido che di vapore, questo fatto rende complesso il calcolo delle perdite di carico nelle tubazioni e spiega le difficoltà di progettazione. Le bombole vengono caricate solo parzialmente di liquido, per consentire la dilatazione dovuta alla variazione di temperatura.
Per sicurezza sulla valvola della bombola a monte del dispositivo di intercettazione, vi deve essere un disco di rottura che si rompe e scarica la bombola se la pressione al suo interno supera il valore di bollo. Più freddo è il CO2 nelle bombole più tempo è necessario per la sua evaporazione, secondo lo standard NFPA 12 le temperature dei gruppi di bombole devono essere mantenute tra 0 e 50 C° in modo da mantenerle alla normale pressione variabile tra i 55 e i 60 bar. Gli impianti di spegnimento a CO2 esistono sia nella versione ad alta pressione, con l´agente estinguente stoccato in bombole a pressione fino a 70 Bar, sia nella versione a bassa pressione, con l´estinguente stoccato in appositi serbatoi refrigerati, a 18 bar, che sono destinati ad alimentare gl´impianti.

Gli impianti a bassa pressione vengono utilizzati per sistemi di grande dimensione ricorrendo a serbatoi refrigerati; in questi recipienti il CO2 viene mantenuto, per mezzo di un sistema frigorifero, alla temperatura di - 18° C, cui corrisponde una pressione di 20 bar. Le applicazioni dei sistemi a biossido di carbonio sono molteplici, con in più le applicazioni localizzate sulle macchine con uso di infiammabili (rotative tipografiche), per quali tali sistemi rimangono tuttora i più utilizzati. La limitazione principale per l´uso del sistema è dovuto alla pericolosità del CO2 che, alle concentrazioni di utilizzo, risulta pericolosa per gli occupanti in quanto rende l´aria irrespirabile per insufficiente concentrazione di ossigeno.

Questo rende questa tipologia di impianti praticamente inutilizzabili in tutti gli ambienti occupati normalmente da persone.

Gli impianti di spegnimento a biossido di carbonio posso essere del tipo:

- A saturazione totale;

- Ad applicazione locale;

- Del tipo misto.

Gli impianti di spegnimento a CO2 a saturazione totale sono in genere azionati automaticamente da un sistema di rivelazione d´incendio, che invia un segnale alla stazione di controllo, dalla quale poi parte il comando di apertura delle bombole. Nei casi in cui l´estinguente viene immesso in ambienti dove può accedere o e normalmente presente del personale, il comando di apertura prevede un ritardo automatico di scarica prefissato e segnalato da dispositivi di allarme acustici e ottici per consentire l´abbandono dei locali. La stazione di controllo, contemporaneamente al comando di apertura delle bombole, invia un comando che fa arrestare i sistemi di ventilazione del locale interessato e fa chiudere le aperture, quali serrande dei condotti di ventilazione, finestre e simili, questo per raggiungere e mantenere il grado di concentrazione nel locale richiesto dall´estinguente. Infatti per questi sistemi a saturazione totale la tenuta dei locali è di importanza fondamentale. Le aperture localizzate verso l´alto non pregiudicano entro certi limiti la saturazione perché aiutano l´espulsione dell´aria; l´afflusso di CO2 fredda crea dapprima una depressione ma successivamente la miscela aria - biossido di carbonio assorbe calore dalle pareti e si può avere un aumento di volume importante se l´ambiente è stagno. Per ogni gruppo di bombole vi è una o due bombole dette "pilota", la cui apertura viene comandata direttamente dalla stazione di controllo, il gas scaricato da queste bombole, oltre che andare al collettore va anche ad azionare gli attuatori che fanno aprire tutte le altre bombole della batteria. Impianti di spegnimento a CO2 ad applicazione locale

Gli impianti di spegnimento a CO2 ad applicazione locale vengono utilizzati dove il rischio di incendio è localizzato ad apparecchiature le cui dimensioni sono molto minori di quelle dell´ambiente che le contiene.

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Impianti a Schiuma

I sistemi di spegnimento a Schiuma a Bassa, Media e Alta Espansione operano con la logica degli impianti a diluvio con la differenza che essi erogano la miscela schiumogena attraverso appositi dispositivi di formazione di schiuma atti a produrre una coltre di schiuma compatta ed estesa per coprire la superficie dell´eventuale area in fiamme.

Gli impianti sono costituiti da un sistema di controllo, realizzato tramite una valvola diluvio, un dispositivo di comando automatico, basato su rivelatori d´incendio od anche di tipo manuale, ed un sistema di miscelazione, atto a creare la miscela acqua - liquido schiumogeno necessaria.

Le applicazioni principali riguardano l´industria di processo con uso di prodotti. Il sistema a schiuma infatti può essere impiegato per coprire la superficie in pochi minuti e realizzare sia l´azione di estinzione, sia una notevole azione di inertizzazione in caso di spandimento di liquidi infiammabili a rischi incendio. Nei dispositivi di miscelazione "miscelatori" avviene la preparazione della miscela schiumogena la preparazione della miscela avviene in genere in tre modi:
• per aspirazione dello schiumogeno,
• con iniettori; per iniezione dello schiumogeno,
• con pompe; per spostamento di liquido,
• con serbatoi a membrana.

• Miscelazione per aspirazione
  La miscelazione per aspirazione viene fatta con eiettori denominati "miscelatori di linea" che utilizzano l´energia dell´acqua in pressione per aspirare una quantità dosata di schiumogeno concentrato e per mescolarlo con l´acqua. La quantità di schiumogeno nella miscela è determinata dal diametro dell´orifizio tarato inserito nel tubo che adduce lo schiumogeno all´eiettore. I miscelatori di linea aspirano il liquido schiumogeno da un serbatoio mediante un tubo pescante. Una valvola di ritegno impedisce che entri acqua nello schiumogeno in caso di contropressione nella linea a valle.
• Miscelazione per spostamento di liquido
  I miscelatori a spostamento di liquido sono una particolare variante dei sistemi ad aspirazione. Questi dispositivi sono costituiti da un serbatoio a pressione al cui interno si trova una membrana di tessuto gommato che contiene lo schiumogeno e da un premescolatore, situato all´esterno. La membrana impedisce che lo schiumogeno stoccato all´interno del serbatoio venga a contatto con l´acqua e con la parete del recipiente, evitando in tal modo la diluizione e l´eventuale contaminazione dello schiumogeno e la corrosione del serbatoio. I serbatoi possono essere del tipo verticale o orizzontale. Il premescolatore vero e proprio è un tubo di venturi inserito nella tubazione dell´acqua antincendio che alimenta il sistema. A monte del boccaglio del venturi si stacca una tubazione, che collega il tronchetto alla parte acqua dei serbatoi, mentre a valle del boccaglio, prima del cono diffusore, si stacca dal tronchetto una tubazione che collega al tubo pescante sulla sommità del serbatoio nella parte schiumogeno. Dopo il venturi è collocata una valvola di controllo del tipo automatica o manuale, che viene aperta al momento della messa in servizio dell´impianto. Allo stesso modo l´ingresso dell´acqua al premescolatore o è sempre aperta o è chiusa da una valvola automatica che si apre prima della valvola di controllo. Quando l´impianto non è in servizio i due liquidi (acqua e schiumogeno) si trovano alla stessa pressione, mentre quando l´impianto è in funzionamento il liquido schiumogeno viene a trovarsi a pressione inferiore. L´acqua pertanto entra nel serbatoio, preme sulla parete della membrana e sposta lo schiumogeno che esce dall´alto e viene aspirato nel tubo di venturi, dove avviene la miscelazione con l´acqua. La quantità percentuale di liquido schiumogeno viene regolata da un diaframma con foro calibrato inserito nella tubazione prima del miscelatore.
• Miscelazione per iniezione
  La miscelazione per iniezione avviene a mezzo di pompe che portano il liquido schiumogeno ad una pressione superiore a quella dell´acqua, consentendogli di essere immesso nel flusso d´acqua che alimenta l´impianto. Il dosaggio per iniezione può essere fatto con vari sistemi. I generatori di schiuma sono: degli eiettori che utilizzano la miscela schiumogena in pressione che li alimenta per aspirare arie e miscelarla con la soluzione stessa formando le bolle che costituiscono la schiuma. In questo caso si ottengono schiume con rapporti di espansione da basso a medio - alto; dei dispositivi che, soffiando aria in un getto polverizzato di soluzione schiumogena, provocano per turbolenza formazione di bolle alle quali viene data la forma e la dimensione richiesta facendole passare attraverso le maglie di una rete. In questo caso si ottengono schiume con rapporti di espansione alti. In funzione delle caratteristiche chimico - fisiche dello schiumogeno usato, cioè della capacità di abbassare la tensione superficiale della soluzione della soluzione, i generatori di schiuma necessitano o meno di una "camera di espansione" che consente alla schiuma di svilupparsi pienamente. Generatori di schiuma a bassa espansione I generatori di schiuma a bassa espansione sono generalmente usati negli impianti per la protezione dei serbatoi di liquidi infiammabili e combustibili a pressione atmosferica. Sono chiamate lance a schiuma fisse e sono, in genere dei tronchetti flangiati che vengono inseriti nelle tubazioni degli impianti a schiuma. All´ingresso è posizionato un ugello da cui esce il getto di soluzione schiumogena di forma opportuna per produrre l´effetto venturi ed una buona turbolenza che favorisce la creazione della schiuma. Sulla parete del tronchetto sono inoltre presenti in corrispondenza dell´ugello delle aperture per l´ingresso dell´aria.

Generatori di schiuma a media e alta espansione
I generatori di schiuma possono essere del tipo aspirante o del tipo ad insufflazione d´aria forzata cosiddetti generatori a ventola. I generatori a media espansione sono tutti di tipo aspirante, mentre quelli ad alta espansione possono essere sia di tipo aspirante sia ad insufflazione d´aria. Per i generatori ad alta espansione, i ventilatori possono essere mossi da turbine azionate dalla stessa soluzione che alimenta il generatore oppure da motori elettrici. Nei generatori ad alta espansione di tipo aspirante, l´induzione d´aria è prodotta dall´azione di una batteria di ugelli. I tipi di impianti realizzabili sono due: Impianti schiuma ad alta espansione a saturazione totale; Impianti schiuma ad alta espansione ad applicazione locale. Per la saturazione totale si usano principalmente generatori a ventilazione forzata, mentre per l´applicazione locale si usano generatori autoaspiranti.

Impianti schiuma ad alta espansione a saturazione totale
Gli impianti a saturazione totale (total flooding system) vengono utilizzati per riempire seminterrati, scantinati, stive, capannoni di grande dimensione adibiti a depositi. Dovranno essere previsti appositi sfiati per evitare che i prodotti della combustione vengano riciclati nell´aria che alimenta i generatori. La progettazione di questi impianti è molto impegnativa. La messa in funzione degli impianti è essenziale perché si possa ottenere un controllo e l´estinzione efficace dell´incendio. Pertanto un sistema automatico di rivelazione incendi e allarme è necessario per azionare l´impianto schiuma. Avvisatori ottici e acustici dovranno essere installati per avvisare il personale presente. Nella progettazione degli impianti a schiuma ad alta espansione a saturazione totale si deve tenere conto dei seguenti fattori: Altezza minima del manto schiuma; Volume richiesto per sommergere il materiale da proteggere; Tempo richiesto per sommergere il materiale da proteggere; Portata di schiuma richiesta.

Impianti schiuma ad alta espansione a applicazione locale
Per gli impianti a schiuma ad applicazione locale (local application system) si usano preferibilmente generatori a media - alta espansione. I sistemi si usano sia per l´interno che per l´esterno e sono adottati particolarmente nella protezione delle pensiline di carico delle auto e ferro - cisterne di prodotti infiammabili, le sale pompe delle raffinerie, i bacini di contenimento di serbatoi liquidi infiammabili, le vasche di decantazione di oli minerali, etc. I sistemi di rivelazione automatica d´incendio sono generalmente del tipo a tappi fusibili o ad ampolle per la loro semplicità.

Monitori fissi
I cannoni monitori fissi a schiuma e quelli bivalenti acqua - schiuma hanno impieghi ben precisi. Trovano impieghi nei moli petroliferi, sui ponti delle navi cisterna, sugli eliporti sopraelevati e in installazioni industriali. La disposizione dei cannoni monitori deve tenere conto della riduzione della gittata derivante da condizioni di vento avverso. I monitori possono essere alimentati direttamente da una tubazione di miscela schiumogena prodotta con uno dei metodi precedentemente illustrati, oppure essere singolarmente dotati di un miscelatore a cui giungono acqua e schiumogeno sotto pressione. I monitori possono essere comandati manualmente a mano con leve o ingranaggi, oppure a distanza per mezzo di sistemi idraulici, pneumatici o elettrici. Le canne schiuma dei monitori possono essere dotate di deflettori (telecomandati) per passare da getto pieno a getto fisso.

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