Impianti sprinkler a secco: meglio la alta o la bassa pressione?

A cura di associazione FIREPRO
Fabio Bosetti
Firing srl

I sistemi sprinkler a secco sono estremamente importanti per la protezione degli ambienti freddi. Per salvaguardare questi ambienti, i sistemi di tubazioni di questi sistemi vengono mantenuti in pressione d'aria anziché d'acqua. Alcuni degli odierni sistemi sprinkler a secco sono sistemi che funzionano a bassa pressione d’aria, mentre altri sono sistemi ad alta pressione. Quale approccio è il migliore?

Bassa pressione vs. alta pressione

Per controllare efficacemente un incendio, i sistemi a secco devono essere in grado di fornire acqua a qualsiasi sprinkler nel sistema entro un limite di tempo prestabilito. Le normative EN come le NFPA 13 richiedono specificamente che questi sistemi siano in grado di erogare acqua entro un massimo di 60 secondi dall'attivazione. Per decenni, questi sistemi hanno funzionato con l'uso di una valvola a differenziale diretto dove la pressione d’aria agiva direttamente sul clapet di chiusura della valvola di allarme. La configurazione del sistema era il fattore principale nel determinare il tempo di erogazione dell'acqua e, quindi in sostanza essendo la pressione dell’aria in relazione diretta alla pressione dell’acqua la variabile tempo era legata a quanto era grande il sistema inteso come volumetria interna della rete di distribuzione. Più volume, più tempo per poter erogare acqua.

Impianti sprinkler a secco ad alta e bassa pressioneTuttavia, con lo sviluppo di nuove tecnologie per valvole a secco, in particolare per la valvola a secco a bloccaggio laterale, i sistemi a secco non sono più gli stessi. Le valvole a chiusura laterale consentono l'uso di un altro elemento per influenzare i tempi di consegna dell'acqua: pressione stessa dell'aria. 

Le valvole a chiusura laterale consentono di progettare i sistemi con una pressione dell'aria inferiore (bassa pressione) in quanto come principio di funzionamento non utilizzano un differenziale diretto aria/acqua (sistemi ad alta pressione). A seconda della configurazione del sistema, è possibile utilizzare un sistema a bassa pressione o un sistema ad alta pressione per ridurre i tempi di erogazione e consentire reti di distribuzione più estese. 

Numerosi fattori di un sistema antincendio sprinkler a secco concorrono a determinare se un sistema ad alta o bassa pressione è più appropriato per fornire un'erogazione dell'acqua più rapida ed efficiente.

Questi includono i seguenti: caratteristica dell’alimentazione idrica intese come portata e pressione, dimensione dell'orifizio dello sprinkler; dimensione del tubo, posizione del montante di alimentazione, lunghezza delle linee di diramazione, se il sistema di sprinkler è ad anello o del tipo a spina di pesce, e se è installato o meno un acceleratore trim della valvola di allarme.

Va notato che sia la norma NFPA 13 che la norma EN12845 non consentono distribuzioni del tipo a griglia o chiuse ad anello nei sistemi del tipo a secco poiché i tempi di erogazione dell'acqua tendono ad essere eccessivi per questa disposizione delle tubazioni indipendentemente dalle pressioni dell'aria mantenute all'interno del sistema. Molti sistemi possono avere caratteristiche che favoriscono sia i sistemi di bassa pressione che quelli ad alta pressione.

I sistemi sprinkler a secco a bassa pressione, come suggerisce il nome, hanno una pressione dell'aria inferiore nel sistema delle tubazioni (in genere inferiore a 1,75 bar). Con una pressione dell'aria inferiore, vi è meno volume d’aria da spostare attraverso il sistema una volta aperta la valvola sprinkler. Ciò è particolarmente utile quando il sistema ha una alimentazione idrica a bassa prevalenza, tubazioni più piccole e sprinkler di orifizio più piccoli. Meno aria che si sposta attraverso il sistema significa meno lavoro che una prevalenza debole di acqua svolge nello spingere l'aria attraverso il sistema per scaricarla con la conseguente minore perdita di attrito attraverso il sistema mentre l'aria viene scaricata nei tubi più piccoli. Di conseguenza, è più semplice scaricare l'aria del sistema attraverso la connessione di prova di un piccolo orifizio o dallo sprinkler. Ciò sembrerebbe anche più appropriato quando il montante del sistema si trova a un'estremità del sistema, risultando in una situazione di alimentazione finale, con condutture di alimentazione relativamente lunghe.

Al contrario, i sistemi sprinkler a secco ad alta pressione hanno una pressione dell'aria più elevata nel sistema di distribuzione (in genere tra 2 e 3,5 bar). Una pressione dell'aria più alta, significa un volume totale maggiore di aria che deve essere mosso dall'acqua che si muove attraverso il sistema una volta che la valvola di allarme a secco si è aperta. Questo scenario offre anche altre caratteristiche. Inoltre, con una pressione dell'aria del sistema più elevata, l'acqua ha un tempo più difficile viaggiando attraverso porzioni del sistema che non portano a una presa aperta. Quando l'acqua si muove attraverso i sistemi a secco ad alta pressione, l'aria nelle diramazioni e nella rete che non è nell’area operativa ha la capacità di auto bilanciarsi con la pressione dell'acqua molto più rapidamente, si potrebbe asserire che il sistema è in grado di "indirizzare" l'acqua verso la parte aperta della rete di distribuzione.

In sistemi con una grande quantità di percorsi che non conducono all’area operativa, come i sistemi con lunghe diramazioni e i sistemi ad albero, tendono ad avere un tempo di erogazione dell'acqua più breve con una pressione dell'aria più elevata. La maggiore pressione dell'aria può aiutare a dirigere l'acqua verso l'uscita piuttosto che permettere all'acqua di riempire l'intero sistema. In questa stessa situazione, un impianto a secco bassa pressione tenderebbe ad portare l’acqua ad un riempimento completo della rete prima di dirigersi verso la parte aperta del sistema, aumentando la quantità di tempo necessario per l'erogazione dell'acqua.

Impianti sprinkler a secco ad alta e bassa pressione

I sistemi con tubazioni di grande dimensione, sistemi con alimentazione sbilanciate rispetto al centro e qualsiasi sistema con lunghi tratti di collettori, tendono ad avere un tempo di erogazione dell'acqua più breve con una pressione dell'aria inferiore in quanto sono in grado di espellere l'aria più rapidamente e di riempire più velocemente il sistema con acqua. Se si utilizzasse un sistema a secco ad alta pressione, una maggiore pressione dell'aria significherebbe più volume di aria nel sistema di conseguenza più tempo per espellerlo prima dell’arrivo dell’acqua.

Gli acceleratori possono aiutare la valvola di allarme a secco ad attivarsi prima, sia che essi siano ad alta o a bassa pressione. Tuttavia, gli acceleratori in genere forniscono una maggiore riduzione del tempo di intervento della valvola in un sistema a secco ad alta pressione. Ciò è dovuto al fatto che gli acceleratori operano rilevando il tasso di decadimento della pressione dell'aria nel sistema sprinkler, una pressione maggiore in un sistema causerà un maggior flusso iniziale di aria dall'orifizio aperto (la portata è uguale al fattore K dell’erogatore per la radice quadrata della pressione). Questo flusso maggiore produrrà una maggiore caduta di pressione iniziale nel sistema (velocità di decadimento) e consentirà quindi l'acceleratore di attivarsi prima, questo, a sua volta, farà scattare la valvola di allarme prima.

Il verdetto?

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