Sistema di nebulizzazione d'acqua ad alta pressione
Introduzione
Principio della nebbia d'acqua
Il Water Mist è definito nella NFPA 750 come uno spruzzo d'acqua per il quale il Dv0,99, per la distribuzione volumetrica cumulativa ponderata in base al flusso delle gocce d'acqua, è inferiore a 1000 micron alla pressione operativa minima di progettazione dell'ugello nebulizzatore d'acqua. Il sistema Water Mist funziona ad alta pressione per erogare acqua sotto forma di nebbia finemente atomizzata. Questa nebbia viene rapidamente convertita in vapore che soffoca il fuoco e impedisce all'ulteriore ossigeno di raggiungerlo. Allo stesso tempo, l'evaporazione crea un significativo effetto di raffreddamento.
L'acqua ha ottime proprietà di assorbimento del calore assorbendo 378 KJ/Kg. e 2257 KJ/Kg. per convertirsi in vapore, più un'espansione di circa 1700:1 nel farlo. Per sfruttare queste proprietà, è necessario ottimizzare la superficie delle gocce d'acqua e massimizzare il loro tempo di transito (prima di colpire le superfici). In tal modo, la soppressione degli incendi con fiamma superficiale può essere ottenuta mediante una combinazione di
1.Estrazione del calore dal fuoco e dal combustibile
2.Riduzione dell'ossigeno mediante soffocamento del vapore sul fronte di fiamma
3.Blocco del trasferimento di calore radiante
4.Raffreddamento dei gas di combustione
La sopravvivenza di un incendio dipende dalla presenza dei tre elementi del "triangolo del fuoco": ossigeno, calore e materiale combustibile. La rimozione di uno qualsiasi di questi elementi spegnerà un incendio. Un sistema water mist ad alta pressione va oltre. Attacca due elementi del triangolo del fuoco: ossigeno e calore.
Le goccioline molto piccole in un sistema water mist ad alta pressione assorbono rapidamente così tanta energia che le goccioline evaporano e si trasformano da acqua a vapore, a causa dell'elevata superficie rispetto alla piccola massa d'acqua. Ciò significa che ogni goccia si espanderà circa 1700 volte quando si avvicina al materiale combustibile, per cui l'ossigeno e i gas combustibili verranno spostati dal fuoco, il che significa che il processo di combustione sarà sempre più carente di ossigeno.
Per combattere un incendio, un tradizionale sistema di irrigazione diffonde su una determinata area gocce d'acqua, che assorbono calore per rinfrescare la stanza. A causa delle loro grandi dimensioni e della superficie relativamente piccola, la maggior parte delle goccioline non assorbe abbastanza energia per evaporare e cadono rapidamente sul pavimento sotto forma di acqua. Il risultato è un effetto di raffreddamento limitato.
Al contrario, l’acqua nebulizzata ad alta pressione è costituita da goccioline molto piccole, che cadono più lentamente. Le goccioline di acqua nebulizzata hanno una superficie ampia rispetto alla loro massa e, durante la loro lenta discesa verso il pavimento, assorbono molta più energia. Una grande quantità di acqua seguirà la linea di saturazione ed evaporerà, il che significa che l'acqua nebulizzata assorbe molta più energia dall'ambiente circostante e quindi dal fuoco.
Ecco perché l'acqua nebulizzata ad alta pressione si raffredda in modo più efficiente per litro d'acqua: fino a sette volte meglio di quanto si possa ottenere con un litro d'acqua utilizzato in un sistema di irrigazione tradizionale.
Introduzione
Principio della nebbia d'acqua
Il Water Mist è definito nella NFPA 750 come uno spruzzo d'acqua per il quale il Dv0,99, per la distribuzione volumetrica cumulativa ponderata in base al flusso delle gocce d'acqua, è inferiore a 1000 micron alla pressione operativa minima di progettazione dell'ugello nebulizzatore d'acqua. Il sistema Water Mist funziona ad alta pressione per erogare acqua sotto forma di nebbia finemente atomizzata. Questa nebbia viene rapidamente convertita in vapore che soffoca il fuoco e impedisce all'ulteriore ossigeno di raggiungerlo. Allo stesso tempo, l'evaporazione crea un significativo effetto di raffreddamento.
L'acqua ha ottime proprietà di assorbimento del calore assorbendo 378 KJ/Kg. e 2257 KJ/Kg. per convertirsi in vapore, più un'espansione di circa 1700:1 nel farlo. Per sfruttare queste proprietà, è necessario ottimizzare la superficie delle gocce d'acqua e massimizzare il loro tempo di transito (prima di colpire le superfici). In tal modo, la soppressione degli incendi con fiamma superficiale può essere ottenuta mediante una combinazione di
1.Estrazione del calore dal fuoco e dal combustibile
2.Riduzione dell'ossigeno mediante soffocamento del vapore sul fronte di fiamma
3.Blocco del trasferimento di calore radiante
4.Raffreddamento dei gas di combustione
La sopravvivenza di un incendio dipende dalla presenza dei tre elementi del "triangolo del fuoco": ossigeno, calore e materiale combustibile. La rimozione di uno qualsiasi di questi elementi spegnerà un incendio. Un sistema water mist ad alta pressione va oltre. Attacca due elementi del triangolo del fuoco: ossigeno e calore.
Le goccioline molto piccole in un sistema water mist ad alta pressione assorbono rapidamente così tanta energia che le goccioline evaporano e si trasformano da acqua a vapore, a causa dell'elevata superficie rispetto alla piccola massa d'acqua. Ciò significa che ogni goccia si espanderà circa 1700 volte quando si avvicina al materiale combustibile, per cui l'ossigeno e i gas combustibili verranno spostati dal fuoco, il che significa che il processo di combustione sarà sempre più carente di ossigeno.
Per combattere un incendio, un tradizionale sistema di irrigazione diffonde su una determinata area gocce d'acqua, che assorbono calore per rinfrescare la stanza. A causa delle loro grandi dimensioni e della superficie relativamente piccola, la maggior parte delle goccioline non assorbe abbastanza energia per evaporare e cadono rapidamente sul pavimento sotto forma di acqua. Il risultato è un effetto di raffreddamento limitato.
Al contrario, l’acqua nebulizzata ad alta pressione è costituita da goccioline molto piccole, che cadono più lentamente. Le goccioline di acqua nebulizzata hanno una superficie ampia rispetto alla loro massa e, durante la loro lenta discesa verso il pavimento, assorbono molta più energia. Una grande quantità di acqua seguirà la linea di saturazione ed evaporerà, il che significa che l'acqua nebulizzata assorbe molta più energia dall'ambiente circostante e quindi dal fuoco.
Ecco perché l'acqua nebulizzata ad alta pressione si raffredda in modo più efficiente per litro d'acqua: fino a sette volte meglio di quanto si possa ottenere con un litro d'acqua utilizzato in un sistema di irrigazione tradizionale.
1.3 Introduzione al sistema Water Mist ad alta pressione
Il sistema water mist ad alta pressione è un sistema antincendio unico. L'acqua viene forzata attraverso microugelli ad altissima pressione per creare una nebbia d'acqua con la distribuzione dimensionale delle gocce più efficace per combattere l'incendio. Gli effetti estinguenti garantiscono una protezione ottimale mediante raffreddamento, per assorbimento del calore, e inertizzazione dovuta all'espansione dell'acqua di circa 1.700 volte quando evapora.
1.3.1 La componente chiave
Ugelli per la nebulizzazione dell'acqua appositamente progettati
Gli ugelli nebulizzati ad alta pressione si basano sulla tecnica degli esclusivi microugelli. Grazie alla loro forma speciale, l'acqua acquisisce un forte movimento rotatorio nella camera di turbolenza e si trasforma molto rapidamente in una nebbia d'acqua che viene spruzzata a grande velocità nel fuoco. L'ampio angolo di spruzzo e il ventaglio di spruzzo dei microugelli consentono un'elevata spaziatura.
Le goccioline formate nelle teste degli ugelli vengono create utilizzando una pressione compresa tra 100 e 120 bar.
Dopo una serie di intensi test antincendio, meccanici e sui materiali, gli ugelli sono realizzati appositamente per l'acqua nebulizzata ad alta pressione. Tutti i test vengono eseguiti da laboratori indipendenti in modo da soddisfare anche i severi requisiti per l'offshore.
Progettazione della pompa
Un'intensa ricerca ha portato alla creazione della pompa ad alta pressione più leggera e compatta al mondo. Le pompe sono pompe a pistoni multiassiali realizzate in acciaio inossidabile resistente alla corrosione. Il design esclusivo utilizza l'acqua come lubrificante, il che significa che non sono necessarie la manutenzione ordinaria e la sostituzione dei lubrificanti. La pompa è protetta da brevetti internazionali ed è ampiamente utilizzata in molti segmenti diversi. Le pompe offrono un'efficienza energetica fino al 95% e pulsazioni molto basse, riducendo così il rumore.
Valvole altamente resistenti alla corrosione
Le valvole ad alta pressione sono realizzate in acciaio inossidabile e sono altamente resistenti alla corrosione e allo sporco. Il design del blocco collettore rende le valvole molto compatte, il che le rende molto facili da installare e utilizzare.
1.3.2 Vantaggi del sistema water mist ad alta pressione
I vantaggi del sistema water mist ad alta pressione sono immensi. Controlla/spegne l'incendio in pochi secondi, senza l'utilizzo di additivi chimici e con un consumo minimo di acqua e quasi nessun danno causato dall'acqua, è uno dei sistemi antincendio più ecologici ed efficienti disponibili ed è totalmente sicuro per gli esseri umani.
Utilizzo minimo di acqua
• Danni causati dall'acqua limitati
• Danni minimi nell'improbabile caso di attivazione accidentale
• Meno necessità di un sistema di preazione
• Un vantaggio in caso di obbligo di presa d'acqua
• Raramente è necessario un serbatoio
• Protezione locale che garantisce una lotta antincendio più rapida
• Meno tempi di inattività grazie ai ridotti danni provocati da incendi e acqua
• Rischio ridotto di perdere quote di mercato, poiché la produzione riprende rapidamente a funzionare
• Efficiente – anche per combattere gli incendi dovuti al petrolio
• Ridurre le bollette o le tasse per la fornitura dell'acqua
Piccoli tubi in acciaio inossidabile
• Facile da installare
• Facile da maneggiare
• Esente da manutenzione
• Design accattivante per un'integrazione più semplice
• Alta qualità
• Elevata durabilità
• Conveniente nel lavoro a cottimo
• Raccordo a pressare per un'installazione rapida
• Facile trovare spazio per i tubi
• Facile da aggiornare
• Facile da piegare
• Pochi accessori necessari
Ugelli
• La capacità di raffreddamento consente l'installazione di una finestra in vetro nella porta tagliafuoco
• Distanza elevata
• Pochi ugelli – architettonicamente attraenti
• Raffreddamento efficiente
• Raffreddamento delle finestre: consente l'acquisto di vetri più economici
• Tempi di installazione brevi
• Design estetico
1.3.3 Norme
1. NFPA 750 – edizione 2010
2 Descrizione e componenti del SISTEMA
2.1 Introduzione
Il sistema HPWM sarà costituito da una serie di ugelli collegati tramite tubazioni in acciaio inossidabile a una fonte d'acqua ad alta pressione (gruppi di pompaggio).
2.2 Ugelli
Gli ugelli HPWM sono dispositivi progettati con precisione, progettati a seconda dell'applicazione del sistema per erogare uno scarico di acqua nebulizzata in una forma che garantisca la soppressione, il controllo o l'estinzione dell'incendio.
2.3 Valvole di sezione – Sistema di ugelli aperti
Le valvole di sezione vengono fornite al sistema antincendio ad acqua nebulizzata per separare le singole sezioni antincendio.
Le valvole di sezione realizzate in acciaio inossidabile per ciascuna delle sezioni da proteggere vengono fornite per l'installazione nel sistema di tubazioni. La valvola di sezione è normalmente chiusa e aperta quando il sistema antincendio è in funzione.
Una disposizione di valvole di sezione può essere raggruppata su un collettore comune, quindi viene installata la tubazione individuale ai rispettivi ugelli. Le valvole di sezione possono anche essere fornite sciolte per l'installazione nel sistema di tubazioni in posizioni adeguate.
Le valvole di sezionamento dovranno essere poste all'esterno dei locali protetti se non diversamente dettato da norme, regolamenti nazionali o autorità.
Il dimensionamento delle valvole di sezione si basa sulla capacità di progetto di ciascuna delle singole sezioni.
Le valvole di sezione impianto vengono fornite come valvola motorizzata ad azionamento elettrico. Le valvole di sezione motorizzate normalmente richiedono un segnale da 230 VCA per il funzionamento.
La valvola è preassemblata insieme a un pressostato e valvole di isolamento. Insieme ad altre varianti è disponibile anche l'opzione per monitorare le valvole di isolamento.
2.4Pompaunità
L'unità pompa funziona normalmente tra 100 bar e 140 bar con portate della pompa singola comprese tra 100 l/min. I sistemi di pompa possono utilizzare una o più unità di pompa collegate tramite un collettore al sistema di nebulizzazione dell'acqua per soddisfare i requisiti di progettazione del sistema.
2.4.1 Pompe elettriche
Quando il sistema è attivato, verrà avviata solo una pompa. Per i sistemi che incorporano più di una pompa, le pompe verranno avviate in sequenza. Qualora la portata dovesse aumentare per l'apertura di più ugelli; le pompe aggiuntive si avvieranno automaticamente. Funzioneranno solo le pompe necessarie per mantenere la portata e la pressione operativa costanti in base alla progettazione del sistema. Il sistema water mist ad alta pressione rimane attivato finché il personale qualificato o i vigili del fuoco non spengono manualmente il sistema.
Gruppo pompa standard
L'unità pompa è un unico pacchetto combinato montato su skid composto dai seguenti gruppi:
| Unità filtro | Serbatoio inerziale (dipende dalla pressione di ingresso e dal tipo di pompa) |
| Misurazione del livello e troppo pieno del serbatoio | Ingresso del serbatoio |
| Tubo di ritorno (può essere vantaggiosamente portato all'uscita) | Collettore di aspirazione |
| Collettore della linea di aspirazione | Unità pompa HP |
| Motore/i elettrico/i | Collettore di pressione |
| Pompa pilota | Pannello di controllo |
2.4.2Pannello gruppo pompa
Il pannello di controllo dell'avviatore motore è montato di serie sull'unità pompa.
Alimentazione comune di serie: 3x400V, 50 Hz.
Le pompe sono avviate direttamente in linea come standard. L'avviamento stella-triangolo, l'avviamento graduale e l'avviamento del convertitore di frequenza possono essere forniti come opzioni se è necessaria una corrente di avviamento ridotta.
Se il gruppo di pompaggio è composto da più pompe è stato introdotto un controllo temporale per l'accoppiamento graduale delle pompe per ottenere un carico minimo di spunto.
Il pannello di controllo ha una finitura standard RAL 7032 con un grado di protezione di ingresso IP54.
L'avviamento delle pompe si ottiene come segue:
Sistemi a secco – Da un contatto di segnale privo di potenziale fornito sulla centrale di controllo del sistema di rivelazione incendio.
Sistemi umidi – Da una caduta di pressione nel sistema, monitorata dal pannello di controllo del motore della pompa.
Sistema di preazione: sono necessarie indicazioni sia da un calo della pressione dell'aria nel sistema che da un contatto di segnale privo di potenziale fornito sul pannello di controllo del sistema di rivelazione incendio.
2.5Informazioni, tabelle e disegni
2.5.1 Ugello
È necessario prestare particolare attenzione per evitare ostruzioni durante la progettazione di sistemi di nebulizzazione dell'acqua, soprattutto quando si utilizzano ugelli a basso flusso e con gocce di piccole dimensioni poiché le loro prestazioni saranno influenzate negativamente dalle ostruzioni. Ciò è dovuto in gran parte al fatto che la densità del flusso viene raggiunta (con questi ugelli) dall'aria turbolenta all'interno della stanza consentendo alla nebbia di diffondersi uniformemente nello spazio: se è presente un'ostruzione, la nebbia non sarà in grado di raggiungere la sua densità di flusso all'interno della stanza poiché si trasformerà in gocce più grandi quando si condensa sull'ostruzione e gocciola invece di diffondersi uniformemente nello spazio.
Le dimensioni e la distanza dalle ostruzioni dipendono dal tipo di ugello. Le informazioni si trovano sulle schede tecniche dell'ugello specifico.
Figura 2.1 Ugello
2.5.2 Gruppo pompa
| Tipo | Produzione l/min | Energia KW | Gruppo pompa standard con pannello di controllo L x L x A mm | Uscita mm | Peso dell'unità pompa kg ca |
| XSWB 100/12 | 100 | 30 | 1960×430×1600 | Ø42 | 1200 |
| XSWB 200/12 | 200 | 60 | 2360×830×1600 | Ø42 | 1380 |
| XSWB 300/12 | 300 | 90 | 2360×830×1800 | Ø42 | 1560 |
| XSWB 400/12 | 400 | 120 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1800 |
| XSWB 500/12 | 500 | 150 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1980 |
| XSWB 600/12 | 600 | 180 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2160 |
| XSWB 700/12 | 700 | 210 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2340 |
Alimentazione: 3 x 400VAC 50Hz 1480 giri/min.
Fig 2.2 Unità pompa
2.5.3 Gruppi valvole standard
I gruppi valvola standard sono indicati di seguito nella Fig 3.3.
Questo gruppo valvola è consigliato per impianti multisezione alimentati dalla stessa rete idrica. Questa configurazione consentirà ad altre sezioni di rimanere operative mentre viene eseguita la manutenzione su una sezione.
Fig 2.3 – Gruppo valvola di sezione standard – Sistema di tubi a secco con ugelli aperti
