Riduzione dei picchi di pressione dell’acqua e del colpo d’ariete nei sistemi antincendio

L’aumento improvviso di pressione o il colpo d’ariete è un’onda di pressione in un sistema di tubazioni causata quando un fluido in movimento viene costretto a fermarsi o a cambiare velocità o direzione improvvisamente. Gli aumenti di pressione nei sistemi antincendio possono essere causati da diversi fattori, come la chiusura o l’apertura troppo rapida di una valvola o l’avvio o l’arresto improvviso di una pompa. Questo cambiamento di momento può generare un aumento di pressione significativo e potenzialmente dannoso.

La maggior parte dei sistemi antincendio è progettata per funzionare a una pressione massima di esercizio di 12 barg (175 psi). Le onde di pressione dovute al colpo d’ariete o all’aumento improvviso di pressione possono facilmente superare i 50 barg (740 psi), creando così una minaccia molto reale di danni alle tubazioni e alla strumentazione.

Le immagini sottostanti mostrano due esempi di danni catastrofici a tubazioni e accessori causati da aumento improvviso di pressione/colpo d’ariete nei sistemi antincendio.

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come prevenire il colpo d’ariete nei sistemi antincendio >>

Un corpo valvola incrinato da un aumento improvviso di pressione, Condotte danneggiate da colpo d’ariete.

5 modi per prevenire l’aumento improvviso della pressione dell’acqua nei sistemi antincendio

Esistono diversi metodi che possono essere utilizzati per ridurre o prevenire gli aumenti improvvisi di pressione. Le cinque soluzioni seguenti presentano alcuni degli approcci preferiti per affrontare i problemi di colpo d’ariete o di sovrapressione dell’acqua.

1. Valvola di Controllo Pompa Anti-Sovrapressione

Un modo efficace per prevenire l’aumento improvviso di pressione o il colpo d’ariete derivante dall’avviamento delle pompe a turbina ad asse verticale è utilizzare una valvola di sfioro regolabile, normalmente aperta e anticipatrice, come la BERMAD modello FP-730-48-BL per prevenire all’origine l’onda di sovrapressione all’avvio della pompa.

Essendo una valvola normalmente aperta, scaricherà efficacemente qualsiasi aria e potenziale aumento improvviso all’avvio della pompa. Non appena la pressione della pompa, inferiore al valore di regolazione massimo, raggiunge l’ingresso della valvola, questa si chiuderà e continuerà a funzionare come valvola di scarico.

2. Valvola di Controllo e Ritegno per Pompa Antincendio Anti-Sovrapressione

Quando l’avviamento della pompa genera momentaneamente un livello di aumento improvviso intollerabile, una valvola di controllo per pompe antincendio adatta alla maggior parte delle configurazioni di pompe rappresenta una soluzione efficiente e completa.

Quando la pompa antincendio è inattiva, questa valvola verrà mantenuta chiusa utilizzando la pressione della pompa di mantenimento del sistema. Quando la pompa si avvia, l’aumento improvviso iniziale verrà evitato dalla valvola chiusa che continuerà ad aprirsi, rilasciando acqua nel sistema in modo controllato e prevenendo qualsiasi aumento improvviso o colpo d’ariete.

Un buon esempio di una valvola di questo tipo è l’BERMAD 42T-20 omologato UL. Quando necessario, questa valvola può essere utilizzata anche come valvola di controllo della pressione e come valvola di ritegno, prevenendo contemporaneamente danni da aumento improvviso o colpo d’ariete all’avvio della pompa.

3. Controllo della velocità di chiusura o apertura della valvola

Il colpo d’ariete può essere causato da una reazione eccessivamente rapida delle valvole antincendio. La maggior parte dei sistemi antincendio tiene conto della natura aggressiva del flusso d’acqua antincendio, progettata per portare il mezzo estinguente ai dispositivi di applicazione nel minor tempo possibile. Nonostante ciò, occasionalmente è necessario controllare la reazione della valvola quando il livello di sovrapressione è intollerabile e devono essere protetti tubazioni e strumenti.

Alcune valvole possono essere dotate di un dispositivo di velocità di reazione per controllare la velocità di apertura e/o chiusura ed evitare dannosi aumenti improvvisi di pressione. In questo modo, è possibile controllare la chiusura e/o la apertura della valvola secondo necessità, attenuando l’effetto del colpo d’ariete a un livello tollerabile.

4. Pressione della pompa jockey

Per diversi motivi, la pompa di mantenimento o la pressione di mantenimento possono spesso essere impostate sensibilmente più basse rispetto alla pressione di esercizio del sistema, quindi quando una pompa si avvia in un sistema antincendio pressurizzato, deve aumentare la pressione mantenuta nel sistema dalla pompa di mantenimento fino alla pressione di esercizio del sistema. Questo genera sempre una qualche forma di aumento improvviso, a volte il livello di aumento può essere dannoso.

Riducendo la differenza tra la pressione di avvio della pompa di mantenimento e la pressione operativa della pompa antincendio, è possibile ridurre l’aumento improvviso di pressione a un livello gestibile. Ad esempio, quando la pressione operativa è di 12 barg e la pressione di mantenimento del sistema o della pompa di mantenimento è di 6 barg, la pompa principale dovrà aumentare rapidamente la pressione di almeno 6 bar, con un conseguente aumento iniziale della pressione all’avvio della pompa principale. Impostare la pressione di mantenimento più vicina a quella operativa ridurrà efficacemente l’aumento improvviso di pressione. Minore è la differenza di pressione, minore sarà l’aumento improvviso.

5. Serbatoi a vescica anti-colonna

Una risposta efficace a fenomeni esistenti di colpo d’ariete o sovrapressione è un serbatoio a membrana per la prevenzione del colpo d’ariete che può essere installato sulla condotta. Il serbatoio in acciaio contiene una membrana flessibile fissata al collegamento del serbatoio con la tubazione principale del sistema idrico. La forma della membrana è simile a quella del serbatoio, così da potersi espandere fino alla piena capacità del serbatoio. L’aria compressa è confinata tra la membrana e la struttura esterna del serbatoio a un livello di pressione compatibile con i requisiti del sistema. Le pressioni interna ed esterna della membrana sono sempre uguali, consentendo i flussi d’acqua in entrata e in uscita secondo necessità.

All’arrivo di un’onda di pressione al serbatoio a membrana, il serbatoio sposterà la membrana e, di fatto, aumenterà il volume delle tubazioni del sistema a cui viene trasmesso l’aumento improvviso di pressione. Il flusso verso l’area espansa assorbe e sopprime così l’onda di sovrapressione.