Magazzini automatizzati ad alto carico d’incendio: come la FSE garantisce sicurezza senza soluzioni conformi. Un caso

L’articolo analizza un caso studio di progettazione antincendio prestazionale (Fire Safety Engineering) applicata a un magazzino automatizzato refrigerato nel settore farmaceutico, caratterizzato da elevato carico d’incendio e vincoli progettuali rilevanti. In assenza di soluzioni conformi applicabili, è stato sviluppato un approccio ingegneristico basato sulla modellazione degli scenari di incendio e sull’analisi quantitativa delle prestazioni, con l’obiettivo di verificare la resistenza al fuoco delle strutture e la mancata propagazione dell’incendio. Lo studio dimostra come l’impiego di un impianto sprinkler ESFR a disponibilità superiore consenta di controllare lo sviluppo dell’incendio e garantire un livello di sicurezza equivalente a quello richiesto dalla normativa.

Progettazione antincendio prestazionale nei magazzini farmaceutici automatizzati: un caso studio

Caratteristiche del magazzino automatizzato e criticità progettuali

Il fabbricato oggetto di studio è un magazzino intensivo automatizzato realizzato con struttura metallica autoportante e adibito allo stoccaggio di prodotti farmaceutici mantenuti a temperatura di esercizio controllata. La configurazione prevede scaffalature multipiano ad elevato sviluppo verticale, con stoccaggio di oltre 2.000 pallet di prodotti farmaceutici su 12 livelli e movimentazione completamente automatizzata degli stessi.

Le pareti perimetrali sono costituite da pannelli sandwich con isolamento combustibile in poliuretano, necessario per limitare le dispersioni termiche verso l’ambiente esterno. All’interno del magazzino non è prevista la presenza stabile di personale, ma solo occasionale per operazioni di manutenzione.

Vincoli progettuali: resistenza al fuoco e distanze di sicurezza

Dal punto di vista progettuale, l’intervento è caratterizzato da vincoli rilevanti. Le strutture metalliche del magazzino, se analizzate secondo una soluzione conforme con curve di incendio nominali, risulterebbero prive di una classe di resistenza al fuoco adeguata al carico d’incendio presente nell’attività.

L’incremento della classe di resistenza al fuoco delle strutture non può essere realizzato, se non con ingenti costi o con una significativa riduzione dei quantitativi di materiale stoccati. Inoltre il magazzino automatizzato, realizzato ex novo all’interno di uno stabilimento esistente, presenta vincoli rispetto alla distanza dai fabbricati circostanti, che non soddisfa i requisiti della soluzione conforme.

Il sistema è tuttavia dotato di misure di protezione attiva, tra cui un impianto sprinkler ESFR a completa estinzione installato sia in copertura che a scaffale (in rack).

Strategia prestazionale e obiettivi di sicurezza antincendio

Le criticità sopra descritte impediscono l’applicazione delle soluzioni conformi previste dal Codice di Prevenzione Incendi. In particolare, la struttura metallica non garantisce la resistenza al fuoco richiesta e la compartimentazione non può essere realizzata secondo i criteri prescrittivi.

In tale contesto, l’approccio prestazionale consente di dimostrare, mediante analisi ingegneristiche, il raggiungimento di un livello di sicurezza equivalente.

Obiettivi di sicurezza: resistenza strutturale e controllo della propagazione

L’obiettivo della progettazione è quindi quello di verificare che la struttura mantenga la capacità portante per un periodo congruo con la durata dell’incendio e che la propagazione dell’incendio all’interno dell’attività sia limitata. Ciò viene garantito dalla presenza dell’impianto sprinkler ESFR, in grado di agire efficacemente nel contenimento dello sviluppo termico e nella limitazione della propagazione all’interno del materiale stoccato, reso a disponibilità superiore attraverso opportuni accorgimenti progettuali e gestionali.

Metodologia FSE: dal Fire Risk Assessment alla modellazione CFD

La metodologia adottata segue i principi del Codice di Prevenzione Incendi (Sezione M – Metodi per l’ingegneria della sicurezza antincendio) e si articola in una fase preliminare e una fase quantitativa.

Una volta definito il progetto, gli obiettivi di sicurezza identificati vengono tradotti in soglie di prestazione di tipo quantitativo, rispetto alle quali è possibile svolgere una valutazione oggettiva, verificata successivamente mediante analisi quantitativa degli scenari di incendio di progetto.

Definizione delle soglie di prestazione

Le soglie di prestazione sono state definite in termini di temperatura misurata in corrispondenza degli elementi strutturali, per la successiva fase di verifica strutturale mediante analisi FEM in accordo agli Eurocodici.

Si assumono inoltre soglie di temperatura e irraggiamento tali da evitare l’innesco e la propagazione dell’incendio ai pannelli sandwich perimetrali i quali, essendo realizzati in materiale combustibile, in caso di innesco costituirebbero un elemento radiante rispetto ai fabbricati circostanti.

Scenari di incendio e analisi del rischio

La selezione degli scenari è stata effettuata mediante analisi probabilistica, considerando tutte le condizioni di esercizio ragionevolmente prevedibili, i possibili eventi iniziatori, la dinamica di propagazione dell’incendio e il funzionamento dei sistemi di protezione attiva contro l’incendio.

Evento iniziatore e albero degli eventi

In particolare, nel caso studio in esame, l’evento iniziatore può essere ricondotto principalmente a un innesco dovuto a un guasto dell’impianto elettrico (es. cortocircuito, sovraccarico elettrico) o del sistema automatizzato di movimentazione del materiale. Attraverso una valutazione probabilistica effettuata secondo metodologia Fire Risk Assessment (R = P × C), è stato costruito un albero degli eventi che tiene conto delle probabilità di intervento umano, di propagazione dell’incendio e di funzionamento degli impianti di protezione.

Scenari di incendio di progetto e parametri di simulazione

Gli scenari di incendio di progetto sono stati selezionati sulla base della probabilità di accadimento, delle conseguenze attese e di una soglia di accettabilità del rischio.

Per ogni scenario di incendio di progetto, l’incendio è stato descritto e caratterizzato dal punto di vista della localizzazione del focolare, della curva RHR, della quantità e distribuzione spaziale del materiale combustibile, della generazione dei prodotti della combustione (CO e particolato).

Impianto sprinkler ESFR: ruolo determinante nella strategia antincendio

Elemento chiave del progetto è l’impianto sprinkler ESFR a completa estinzione, considerato a disponibilità superiore grazie a componenti ad alta affidabilità, incremento delle frequenze di controllo e manutenzione programmata, gestione degli stati degradati o dello stato di indisponibilità del sistema. Tali misure consentono di incrementare la probabilità di successo del sistema, il cui intervento può quindi essere considerato ai fini della riduzione della potenza termica rilasciata dall’incendio.

Sono state inserite delle sonde sprinkler in corrispondenza della reale posizione delle testine dell’impianto sprinkler, in modo da valutare accuratamente le temperature che si sviluppano in quei punti.

Dalle specifiche tecniche dell’impianto sprinkler ESFR, sono stati ricavati i dati di input da inserire nella modellazione al fine di individuare con precisione il tempo di attivazione di tale impianto.

Nelle modellazioni non viene considerata l’interazione dell’acqua con il calore e il fumo generati dalla combustione, ma l’impianto viene preso in considerazione per modificare l’andamento della potenza termica rilasciata dall’incendio, ponendo come potenza massima quella pari al valore di RHR(tx) registrato nell’istante di tempo tx in cui entra in funzione l’impianto automatico.

A seguito dell’attivazione dell’impianto di spegnimento automatico sprinkler ESFR, la curva decresce nel tempo fino a completa estinzione, secondo una dinamica valutata in relazione alle specifiche tecniche e all’efficacia del sistema.

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Si ringrazia la FSE PROGETTI per la gentile collaborazione

FAQ TECNICHE

Perché in questo caso non è stato possibile adottare una soluzione conforme?

La soluzione conforme risultava non applicabile a causa di vincoli tipici dei magazzini automatizzati: elevato carico d’incendio, struttura metallica autoportante non protetta e impossibilità di garantire le distanze di separazione. L’approccio prescrittivo avrebbe richiesto interventi economicamente e tecnicamente non sostenibili, come la protezione passiva delle strutture e la riduzione della capacità di stoccaggio.

Qual è il principale beneficio dell’approccio prestazionale nel caso del magazzino farmaceutico?

Il principale vantaggio è la possibilità di dimostrare la sicurezza del sistema edificio-impianto, superando i limiti delle soluzioni conformi di tipo prescrittivo. Nel caso specifico, è stato possibile dimostrare che, grazie all’impianto sprinkler ESFR, l’incendio non raggiunge condizioni tali da compromettere la capacità portante delle strutture né da innescare la propagazione verso le pareti perimetrali.

In che modo l’impianto sprinkler ESFR ha influenzato le verifiche di progetto?

L’impianto sprinkler è stato l’elemento determinante dell’intera strategia. Il suo intervento precoce consente di limitare la curva di rilascio termico (RHR), riducendo drasticamente le temperature dei fumi e l’irraggiamento. Questo ha permesso di dimostrare sia la verifica della resistenza al fuoco delle strutture, sia il mancato raggiungimento delle condizioni di innesco dei pannelli sandwich perimetrali.

Come è stata dimostrata l’assenza di propagazione dell’incendio?

La verifica è stata condotta confrontando i risultati della modellazione (temperatura e irraggiamento) con le soglie di innesco dei materiali combustibili. I valori ottenuti risultano inferiori alle soglie critiche, dimostrando che l’incendio rimane confinato nella zona di primo innesco senza propagarsi né all’interno del compartimento né verso l’esterno.

Quali sono i limiti principali di un approccio prestazionale come quello adottato?

Il limite principale è la forte dipendenza dalle ipotesi di progetto: i risultati sono validi solo se vengono mantenute nel tempo le condizioni assunte (layout, carico d’incendio, prestazioni impiantistiche). Inoltre, la progettazione richiede competenze specialistiche e tempi di elaborazione più lunghi.

Perché è necessario garantire un’elevata affidabilità (disponibilità superiore) dell’impianto sprinkler?

Perché l’intera dimostrazione prestazionale si basa sul corretto funzionamento del sistema. Se lo sprinkler non intervenisse, gli scenari di incendio sarebbero significativamente più gravosi e non compatibili con le soglie di prestazione. Per questo motivo sono state previste misure progettuali e gestionali rafforzate per aumentarne l’affidabilità e la manutenibilità nel tempo.

Quali implicazioni gestionali comporta l’adozione della Fire Safety Engineering?

L’approccio prestazionale richiede una gestione della sicurezza più rigorosa rispetto a una soluzione conforme. È necessario garantire ad esempio controlli più frequenti sugli impianti, gestione degli stati degradati, rispetto delle limitazioni di esercizio (layout, quantitativi, configurazione del magazzino). In assenza di tali condizioni, il livello di sicurezza dimostrato in fase progettuale potrebbe non essere più garantito.