13° Convegno AIIA – Evoluzione della Protezione Automatica Sprinkler e
Sviluppi Normativi - Milano - 17 Novembre 2011
TROL & eng
chi Industriali
I “water based fire
suppression systems”
nella definizione degli scenari
della Fire Safety Engineering
HUGHES ASSOCIATES EUROPE, srl
FIRE SCIENCE & ENGINEERING
Andrea Ferrari - [email protected]
& e.
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Analisi e Controllo dei Rischi Industriali
Modelli numerici di incendio

I modelli di incendio sono una rappresentazione della realtà, e come tale
forniscono una approssimazione di ciò che può accadere in un incendio.

Friedman, R., “An International Survey of Computer Models for Fire
and Smoke” SFPE Journal of Fire Protection Engineering, 4 (3), 1992, p.
81-92.
1992: 74 modelli

Olenick, S.M., and Carpenter, D.J., "An Updated International Survey of
Computer Models for Fire and Smoke" SFPE Journal of Fire Protection
Engineering, 13 (2), 2003, p. 87-110. www.firemodelsurvey.com

52 modelli a zone, 20 modelli di campo, 9 modelli di risposta dei rivelatori, 24
modelli di esodo, 63 altri modelli
2003: 162 modelli

Oggi:
2011: ??? modelli
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Modellazione dei sistemi di
protezione /1



Molti modelli di simulazione di incendio
includono sottomodelli dedicati a sistemi
di protezione attiva, in particolare agli
impianti sprinkler.
Tra i più utilizzati modelli a zone e di
campo per la simulazione di incendio si
possono citare C-FAST e FDS (Fire
Dynamics Simulator) sviluppati dal NIST,
ed il modello open source FireFOAM, al
cui sviluppo contribuisce in modo
significativo FM.
La modellazione dei sistemi di
controllo / suppression aggiunge un
ulteriore livello di difficoltà al già
complesso compito di prevedere
l’evoluzione dell’incendio.
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Modellazione dei sistemi di
protezione /2

In altri termini la modellazione dei fenomeni attraverso cui si realizza
il controllo / soppressione / estinzione dell’incendio è una attività che
ancora oggi non è in generale possibile nelle normali applicazioni
pratiche:






Incertezze sull’incendio
Fenomeni coinvolti nell’interazione impianto/incendio
Ridotta conoscenza (ai fini della modellazione) degli impianti e dei loro componenti
Necessità di validazione
Complessità computazionale
Le difficoltà/impossibilità di modellare l’interazione impianto/incendio
non implica però che non vi sia modo di tenere conto della presenza
di tali impianti nella definizione degli scenari di incendio.
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Approccio ingegneristico alla
sicurezza antincendio


In Italia le applicazioni della Fire Safety Engineering (FSE) ai fini
della Prevenzione Incendi sono regolate dal D.M. 09/05/2007
“Direttive per l'attuazione dell'approccio ingegneristico alla sicurezza
antincendio”
Inoltre è opportuno menzionare anche il D.M. 09/03/2007
“Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività
soggette al controllo del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco”, che
ha introdotto
in alternativa ai metodi che fanno riferimento alle Classi (R90, REI120, …)
 un metodo che fa riferimento a Curve Naturali di Incendio


Nell’ambito dell’applicazione dei metodi ingegneristici alla sicurezza
antincendio la definizione degli scenari di incendio riveste un ruolo
fondamentale.
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Scenari di incendio /1



Gli scenari d'incendio possono essere definiti come
“proiezioni dei possibili eventi di incendio”.
Nel processo di individuazione degli scenari di incendio
di progetto, devono essere valutati gli incendi
realisticamente ipotizzabili nelle condizioni di esercizio
previste, scegliendo i più gravosi per lo sviluppo e la
propagazione dell'incendio, la conseguente
sollecitazione strutturale, la salvaguardia degli occupanti
e la sicurezza delle squadre di soccorso.
La determinazione degli scenari di progetto avviene per
mezzo di un processo di identificazione e di selezione.
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Scenari di incendio /2

Una volta individuati gli scenari di incendio di progetto, si
passa alla fase di valutazione quantitativa degli stessi,
che prende in considerazione




le caratteristiche dell’edificio/attività (architettoniche e strutturali,
le dotazioni impiantistiche, gli aspetti gestionali ed operativi, i
fattori ambientali rilevanti,
gli occupanti
L’incendio (focolaio, quantità e qualità del combustibile, curva
HRR (Heat Release Rate)
Come accennato (cfr DM 09/03/2007) uno dei casi più
tipici di applicazione della FSE è la determinazione della
curva HRR per la verifica della capacità portante delle
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costruzioni
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Scenari di incendio e water based
fire suppression systems /1

Ai fini della determinazione degli scenari di incendio, la
letteratura internazionale individua diverse modalità per
la definizione delle curve HRR (design fires), tra cui
principalmente:
a)
b)
c)
d)
Incendio indefinitamente crescente (tipicamente col quadrato
del tempo, slow/medium/fast…), sino alla condizione di
incendio generalizzato
Incendio controllato da sprinkler con una corrispondente fase di
riduzione (realistico)
Incendio controllato da sprinkler che si assesta su un valore di
HRR stazionario (conservativo)
Incendio basato su effettivi dati sperimentali
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Scenari di incendio e water based
fire suppression systems /2
Actual Test Data
Heat Release Rate
T-Squared Fire
Sprinklered Fire to Steady State
Sprinklered Fire with Decay
time
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Scenari di incendio e water based
fire suppression systems /3



In ambito nazionale è ormai ultimata la stesura di linee guida
sviluppate da un apposito gruppo di lavoro in seno al CCTS,
dedicate alla definizione degli scenari di incendio di progetto relative
all’approccio ingegneristico che contemplano (e codificano)
esplicitamente il contributo di impianti di spegnimento automatico ad
acqua
Il metodo prevede che l’andamento della potenza termica rilasciata
HRR cresca sino all’istante di attivazione dell’impianto di
spegnimento automatico ad acqua, e rimanga poi costante
Il metodo corrisponde al caso, indicato come “conservativo” nella
slide precedente: vengono infatti trascurati fattori quali:
la riduzione di potenza dell’incendio che l’impianto produce,
 gli effetti di raffreddamento dei gas caldi

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Scenari di incendio e water based
fire suppression systems /4
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Scenari di incendio e water based
fire suppression systems /5

È fondamentale sottolineare alcuni aspetti del metodo delineato
dalle linee guida :
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



è applicabile nella determinazione della curva HRR per la verifica della
capacità portante delle costruzioni (e non per ridurre del 40% il carico
d’incendio …)
è valido a patto che l’impianto sia realizzato a regola d’arte
l’analisi va compiuta per un intervallo di tempo pari alla durata di
alimentazione prevista dalla norma di riferimento dell’impianto, tempo
entro cui si presume che l’incendio controllato venga definitivamente
estinto mediante l’intervento manuale.
non è applicabile per impianti o azioni non automatiche, quali ad
esempio l’intervento delle squadre antincendio
In caso di impianti di spegnimento automatico ad agenti estinguenti
diversi dall'acqua, il loro effetto sulla variazione della curva HRR deve
essere valutato caso per caso in relazione alla loro efficacia ed
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all'affidabilità di funzionamento.
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Considerazioni finali



In alcuni casi il metodo descritto potrebbe rivelarsi troppo conservativo: ad
esempio trascurare completamente l’effetto di raffreddamento dei gas caldi
da parte dell’acqua erogata è un’ipotesi che in ambienti piccoli o bassi
potrebbe comunque condurre a condizioni di esposizione termica modellate
ben maggiori di quelle che si realizzerebbero nella realtà: in tal caso si
rendono necessarie analisi più approfondite ed opportunamente giustificate.
Nel tipo di modellazione dell’effetto degli impianti antincendio ad acqua
descritto, è condizione essenziale che l’impianto sia progettato e realizzato
secondo la regola dell’arte: in altri termini si modella la capacità di controllo
del pericolo protetto dall’impianto perché è noto che l’impianto è in grado di
controllarlo
È attualmente da escludere l’uso di modellazioni di questo tipo per
dimostrare l’efficacia di un impianto che non sia progettato e realizzato a
regola d’arte.
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Grazie per l’attenzione
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