I locali trasformatori con presenza di liquidi isolanti combustibili rappresentano un caso peculiare dal punto di vista della sicurezza antincendio. Si tratta di ambienti tecnici di dimensioni ridotte – tipicamente comprese tra 70 e 150 m² – nei quali il rischio incendio è fortemente condizionato dalla presenza di oli isolanti e dalla possibilità di incendi di pozza.
La regola tecnica di prevenzione incendi di cui al DM 15 luglio 2014 disciplina in modo specifico la progettazione, l’installazione e l’esercizio delle macchine elettriche fisse con presenza di liquidi isolanti combustibili. Nell’ambito di tale decreto, il controllo del fumo e del calore assume un ruolo centrale ai fini della sicurezza degli occupanti e dell’intervento delle squadre di soccorso.
Precisamente il DM, al capitolo “controllo del fumo e calore”, recita:
5. SISTEMA DI CONTROLLO DEI FUMI E DEL CALORE DI TIPO NATURALE O MECCANICO
Le installazioni devono essere provviste di un sistema di controllo dei fumi e del calore finalizzato a garantire uno strato di aria libera da fumo di altezza pari ad almeno 2,00 metri, realizzato a regola d'arte.
Il raggiungimento di tale obiettivo prestazionale dovrà essere realizzato mediante la progettazione del sistema di smaltimento dei fumi e del calore che tenga conto anche delle necessarie esigenze di aria di richiamo e di mantenere condizioni ambientali sostenibili e compatibili con le necessità degli occupanti, in corrispondenza delle uscite di sicurezza e lungo i percorsi di esodo, per il tempo necessario al raggiungimento di un luogo sicuro e/o l'intervento delle squadre di soccorso.
Per il calcolo della portata dei fumi sarà assunto un incendio di progetto: «Incendio di una pozza di liquido isolante combustibile di diametro equivalente che si ricava dal cerchio avente la superficie pari a quella della proiezione in pianta della macchina elettrica. Lo sviluppo dell'incendio di progetto deve essere determinato in funzione delle caratteristiche chimico-fisiche del liquido isolante medesimo».
Il DM 15 luglio 2014 richiede quindi esplicitamente l’adozione di un sistema di controllo dei fumi e del calore (SFC) finalizzato a garantire uno strato di aria libera da fumo di almeno 2,00 m. Il che equivale, di fatto, a quello che nel Codice di Prevenzione Incendi (pubblicato però l’anno successivo; all’epoca della pubblicazione di questo DM le differenze terminologiche non erano ancora così chiare) sarebbe stato denominato livello di prestazione III, che tipicamente è associato:
- alla protezione delle vie di esodo;
- alla possibilità di intervento in sicurezza delle squadre di soccorso;
- al controllo delle condizioni termo-fluidodinamiche durante l’incendio.
Nei locali trasformatori, però:
- l’altezza utile è spesso limitata;
- l’incendio di progetto è fortemente energetico (incendio di pozza);
- i tempi caratteristici della saturazione da fumo sono estremamente rapidi, a causa del limitato volume dei locali.
Poiché dunque le norme UNI 9494-1 e 9494-2 non sono quasi mai applicabili, il progettista che deve dimostrare il raggiungimento dell’obiettivo prestazionale si trova obbligato a percorrere la strada della soluzione alternativa, assumendosi direttamente la responsabilità delle scelte effettuate.
Allo stato attuale delle conoscenze e della normativa, le opzioni realisticamente percorribili sono due:
- Ricorrere ad approcci già noti e verificati in letteratura (documenti normativi nazionali o internazionali), di cui il progettista si avvale valutando attentamente, in scienza e coscienza, le condizioni di applicabilità e i limiti del calcolo
- Ricorrere ad approcci che non sono, almeno direttamente, riconducibile a soluzioni note e riconosciute, richiedendo in tal modo un supplemento di indagine che di solito consiste in un’analisi di tipo CFD (Computational Fluid Dynamics).
Documenti tecnici impiegabili per la FSE
Venendo ai testi di letteratura disponibili per realizzare la FSE, troviamo innanzitutto la norma UNI/TS 9494-4 di recentissima pubblicazione, che non propone soluzioni impiantistiche predefinite, ma fornisce strumenti di calcolo basilari per:
- impostare correttamente l’incendio di progetto;
- utilizzare modelli di incendio e di propagazione dei fumi adeguatamente giustificati;
- possibilità di dimostrare il raggiungimento degli obiettivi richiesti (in questo caso dalla regola tecnica del 15/7/2014).
- trasferire l’approccio ingegneristico in un contesto normativamente riconosciuto, riducendo l’arbitrarietà delle scelte progettuali.
A titolo di elenco non esaustivo possiamo citare alcune delle altre norme internazionali già note alla comunità scientifica e impiegabili per realizzare la FSE possono essere:
- Norma BS 7346-4. Norma britannica; fornisce raccomandazioni di uso generale per la progettazione in caso di incendi stazionari, applicabili a diverse tipologie di situazioni e di edifici.
- Norma BS 7346-5. Norma britannica; costituisce il naturale ampliamento dei concetti della BS 7346-4 al caso di incendi in cui la potenza termica emessa segue un andamento dipendente dal tempo.
- Norma NPFA 92. Norma statunitense che fornisce equazioni basilari da applicare ad una vasta varietà di situazioni e di ambiti. Presenta contenuti e metodi piuttosto simili alla già citata UNI/TS 9494-4.
- Norma EN 12101-12. Norma in fase di studio presso il CEN (comitato normativo dell’unione europea), presenta un approccio abbastanza anticonvenzionale, anche perché è pensata per essere utilizzata in compresenza di sistemi di spegnimento tipo sprinkler. Si sofferma sugli incendi con tasso di emissione dipendente dal tempo.
Indipendentemente dal documento seguito dal progettista, gli è richiesta una base tecnica non approssimativa, allo scopo di poter decidere al meglio l’impiego di strumenti di tipo basilare, non già formulati appositamente per questo o quell’altro scopo.
A questo riguardo può essere utile ricordare il seguente passaggio, tratto dall’introduzione della UNI/TS 9494-4, che può assumere validità generale per ogni approccio di FSE:
“Il presente documento illustra metodologie di calcolo avanzate per la quale si richiede una buona conoscenza delle nozioni di fisica e termodinamica tipiche della movimentazione dei fumi.” (….)
“La presente specifica tecnica può, in linea di principio, applicarsi a situazioni e geometrie di svariato tipo, senza limitazioni a priori. È' infatti compito del progettista verificare l'applicabilità dei metodi di calcolo qui esposti al caso specifico e definire i limiti dell'applicabilità del metodo utilizzato, esplicitando le condizioni che consentano di considerare attendibili le previsioni effettuate, e quindi di garantire l'efficacia del sistema. A tale scopo il progettista può definire delle prescrizioni relative alla conformazione, alla realizzazione e alla conduzione del sistema di controllo del fumo e calore.”
Utilizzo della simulazione fluidodinamica (CFD)
Tornando brevemente alla CFD, allo scopo di puntualizzarne meglio caratteristiche e limiti nella sua applicabilità ai locali trasformatori, possiamo dire che la simulazione CFD consente di:
- verificare le ipotesi di progetto in termini di produzione di fumo, cioè ottenere la conferma che il tasso di produzione massica di fumo sia corrispondente alle predizioni del progetto;
- verificare che lo sviluppo della temperatura non sia in contraddizione con il mantenimento delle condizioni di tenibilità per il tempo necessario a completare l’esodo o a consentire l’arrivo della squadra antincendio;
- verificare l’effettiva possibilità di mantenere uno strato libero da fumi di 2,00 m nel tempo richiesto per l’esodo degli occupanti oppure per l’arrivo della squadra.
Questa soluzione ha diversi pregi in termini di flessibilità e, entro certi limiti, anche di impatto economico (che comunque va sempre valutato rispetto ai costi complessivi) ma introduce alcune criticità:
- forte dipendenza dalle ipotesi di input (HRR, scelta dei materiali, architettura del sistema di controllo fumo, posizione e dimensionamento dei riscontri di aria pulita, etc)
- necessità di competenze specialistiche avanzate e di apparecchiature dedicate;
- di conseguenza, costo generalmente non trascurabile;
Inoltre, occorre sottolineare la criticità forse maggiore: la CFD è uno strumento potente, ma non “neutro”: senza una solida base ingegneristica e un corretto approccio rischia di diventare una dimostrazione autoreferenziale
Conclusioni
Alla luce delle prescrizioni e degli obiettivi introdotti dal DM 15 luglio 2014, il controllo del fumo e del calore nei locali trasformatori non può essere affrontato come un semplice tema impiantistico, ma come una vera e propria strategia progettuale.
In assenza di soluzioni prescrittive direttamente applicabili ai piccoli volumi tipici dei locali trasformatori disciplinati dal DM 15 luglio 2014:
- la soluzione alternativa rappresenta il naturale sviluppo del quadro normativo;
- l’approccio ingegneristico costituisce lo strumento più coerente per dimostrare il rispetto degli obiettivi di sicurezza;
Il DM 15 luglio 2014, letto in combinazione con i più recenti metodi ingegneristici per il controllo dei fumi e del calore, indirizza il progettista verso soluzioni tecnicamente fondate, verificabili e sostenibili, nelle quali la competenza specialistica diventa parte integrante del processo di prevenzione incendi.