Andrea Ferrari - andrea.ferrari@hae.it 13° Convegno AIIA – Evoluzione della Protezione Automatica Sprinkler e Sviluppi Normativi - Milano - 17 Novembre 2011 I “water based fire suppression systems” nella definizione degli scenari della Fire Safety Engineering Andrea Ferrari - andrea.ferrari@hae.it

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

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.

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.

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.

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.

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 costruzioni

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: 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

Scenari di incendio e water based fire suppression systems /2

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

Scenari di incendio e water based fire suppression systems /4

Scenari di incendio e water based fire suppression systems /5 È fondamentale sottolineare alcuni aspetti del metodo delineato dalle linee guida : 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 all'affidabilità di funzionamento.

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.

Grazie per l’attenzione 13° Convegno AIIA – Evoluzione della Protezione Automatica Sprinkler e Sviluppi Normativi - Milano - 17 Novembre 2011 Grazie per l’attenzione Andrea Ferrari - andrea.ferrari@hae.it