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Caso Studio: Protezione Turbina

04 Aprile 2018 | Categorie: Sicurezza    Casi Studio    Water Mist    Casi Studio   

I sistemi watermist sono dei sistemi di protezione automatica antincendio, che hanno iniziato ad affermarsi nel mondo navale tra agli anni ’80 e ’90.

Il mondo navale ha fin da subito intuito che l’utilizzo dei sistemi watermist avrebbe comportato una riduzione della quantità d’acqua necessaria per contrastare un incendio e quindi si sarebbero potuti ottimizzare spazi e pesi, relativi alle apparecchiature atte alle protezioni antincendio.



Creata e collaudata questa nuova tecnologia di spegnimento, viste le sue alte performance, è stata a sua volta adattata per l’installazione anche in uso terreste con una costante crescita da metà degli anni ’90 a oggi.

Gli elementi dell’impianto sono quelli di un tipico sistema sprinkler o waterspray con testine di erogazione ad attuazione termica, o a diluvio, poste a soffitto e collegate mediante una linea di distribuzione tipicamente in acciaio inox ad un gruppo di pressurizzazione con elettropompe, motopompe o, per applicazione speciali, con bombole.

I sistemi watermist contrastano gli incendi principalmente:
- raffreddando i processi di combustione;
- inertizzando localmente ove si stanno verificando i processi di ossidazione.
Sono inoltre presenti meccanismi secondari come l’interazione diretta con la fiamma dello spray erogato e il “wetting” superficiale del combustibile.

Già da questa semplice analisi risulta evidente che i sistemi watermist sono maggiormente efficaci in:

- incendi con elevato sviluppo di calore (? grossa produzione di vapore e poca condensazione di vapore);
- incendi in ambienti chiusi e con poca ventilazione (? flusso di aria fresca ridotto ? veloce riduzione della concentrazione di ossigeno).

I sistemi watermist presentano, soprattutto per il caso studio in esame, diversi vantaggi in campo applicativo.


Prima su tutti, la riduzione significativa inerente alle problematiche relative alla riserva idrica, potendosi talvolta alimentare, con una riserva idrica ridotta reintegrata direttamente dall’acquedotto.

Inoltre, essendo il quantitativo di acqua impiegato per lo spegnimento inferiore a quella richiesto da un impianto sprinkler, i danni sui beni protetti, sono quasi nulli.

L’impianto di distribuzione viene realizzato con tubazioni in acciaio inox giuntate mezzo raccordi approvati per l’impiego alla pressione di progetto; i diametri di queste tubazioni sono solitamente sempre inferiori ai 50 mm, anche nelle dorsali principali, di conseguenza l’impatto architettonico, e interferenze, risultano inferiori tra tutti gli impianti automatici di spegnimento.

CASO DI STUDIO: PROTEZIONE DI UN BANCO PROVA TURBINA


L’intervento in esame riguarda la realizzazione di un locale adibito all’uso per un banco prova turbina di combustione a gas, collegata a un gruppo di compressione e a un generatore.

Come si può intuire, l’ambiente in questione ha un rischio d’incendio molto elevato. Altrettanto complesso è stato lo studio ingegneristico dell’impianto di protezione per garantire tempestività e funzionalità d’intervento.

Locale Turbina
Larghezza 9.6 mt
Lunghezza 14.5 mt
Altezza 6 mt
Volume 1475,2 mc

(Dimensioni ambiente da proteggere.)

Le unità “turbina a gas” sono costituite essenzialmente da un compressore assiale e una sezione turbina, accoppiate a un generatore elettrico.
L'aria viene in seguito aspirata e compressa, all’interno dell’unità prima di entrare nella camera di combustione, dove viene miscelata con combustibile e, infine, bruciata.

In generale, le aree di interesse per la protezione antincendio sono considerate il vano turbina, il vano ausiliario, il sistema di alimentazione, il sistema di lubrificazione del compressore e la zona generatore.

I rischi maggiori all’interno del vano turbina, sono costituiti da possibili guasti del sistema di alimentazione del combustibile, come il gas naturale, olio o carburante, o da perdite di olio lubrificante utilizzato sui cuscinetti dell’albero.
Una turbina a gas funziona a temperature elevate e si raffredda lentamente dopo l’arresto.

Le temperature del mantello esterno si elevano al di sopra della temperatura di autoaccensione dell’olio lubrificante dei cuscinetti, pertanto, in caso di contatto con tali pareti della turbina e in presenza di aria, potrebbe innescarsi un incendio.

Nonostante solitamente venga riposta molta attenzione alla progettazione delle tubazioni, le vibrazioni e i cicli termici della macchina possono causare guasti e spandimenti.

Se si verifica il contatto tra il materiale combustibile e la fonte di innesco , il rischio di riaccensione è molto significativo.

L’intercettazione dell'alimentazione di combustibile, in caso di incendio, è un accorgimento convenzionale del progetto del sistema ma, il combustibile residuo o le perdite di olio, possono venire in contatto con la turbina calda e così costituire un rischio d’incendio prolungato anche in caso di intercettazione del combustibile stesso.

Inoltre, anche in caso di perdita del sistema di lubrificazione, l’olio lubrificante può fuoriuscire ed espandersi su una superficie calda all'interno dell'involucro della turbina e, poiché la turbina deve necessariamente rallentare gradualmente, la pressione del circuito olio lubrificante deve essere comunque mantenuta, di modo che l’olio possa continuare a fuoriuscire per il tempo necessario da interromperne la rotazione fino all’arresto, che potrebbe avvenire anche dopo diverse ore.

Quindi, come si può dedurre, gli incendi per spillaggio d’olio lubrificante hanno un elevato potenziale di danno prolungato.

Queste considerazioni hanno presupposto la necessità di un raffreddamento prolungato e non di una semplice estinzione.

Una scarico discontinuo breve di estinguente sarebbe poco efficace.

Specifiche tecniche dell’area protetta e dell’impianto

L’impianto Low pressure watermist in questione è stato realizzato con i seguenti parametri di progetto:

Caratteristiche testina watermist:

Tipologia di sistema: Watermist Low Pressure a diluvio (total compartment)
Tipologia di ugello: "Ugello aperto a bassa pressione VID Fire Kill modello K6
Fattore portata ugello: 5,6 L/min/bar0.5
Spaziatura ugello : 3mx3m
Pressione operativa: >= 7,7 bar
Sistema di pressurizzazione: Gruppo di pompaggio in conformità DS 3-7 con pompa centrifuga in-line FM approved da in grado di erogare almeno 380 l/min ( rating 100 gpm) ad una pressione di 11 bar. Alimentazione con motore elettrico e sistema di backup con gruppo elettrogeno.
Tempo di scarica: 83 min
Riserva idrica: Nessuna. Il sistema sarà alimentato dalla rete antincendio esistente con l’interposizione di pompa di surpressione (booster pump)
Tipologia di tubazione e raccordi:  Tubi senza saldatura in acciaio inossidabile AISI316L e raccordi pressfitting FM approved.
Protocollo di prova di riferimento: Standard FM5560, (protocollo per la protezione antincendio di sale macchine, sale macchine a rischio speciale, turbine di combustione e turbine di combustione isolate).

Stante in suddetti parametri si ricava la seguente portata di scarica minima singola testina: 5.6 × (7.7) ^ 0.5 = 15.54 l/min
Numero testine installate : 20?Portata minima teorica impianto: 310.8 l/min
Determinazione da calcolo idraulico : 331.7 l/min
Prevalenza richiesta alla pompa: 10.2 bar

MANUTENZIONE

La manutenzione dell’impianti è molto semplice.

Prevede la sorveglianza settimanale da parte del responsabile del reparto al fine di verificare che l’impianto sia nelle normali condizioni operative.

Inoltre necessita di un controllo periodico, con cadenza semestrale, ad opera di un’azienda specializzata in cui si verifica la completa e corretta funzionalità dell’impianto in accordo al libretto di manutenzione e la normativa vigente.

Un’altra peculiarità dei sistemi watermist è l’estrema facilità di ripristino in seguito alla scarica.

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