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

Il sovraccarico idraulico o colpo d’ariete è un’onda di pressione in un sistema di tubazioni causata quando un fluido in movimento è costretto a fermarsi o a cambiare improvvisamente velocità o direzione. Le sovrapressioni nei sistemi antincendio ad acqua possono essere causate da diversi fattori, come una valvola che si chiude o si apre troppo rapidamente o una pompa che si avvia o si arresta improvvisamente. Questo cambiamento di quantità di moto può creare un aumento di pressione significativo e potenzialmente dannoso.

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

Le immagini seguenti mostrano due esempi di danni catastrofici a tubazioni e accessori causati da sovraccarico idraulico/colpo d’ariete nei sistemi di protezione antincendio.

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Un corpo valvola incrinato dalla sovrapressione, Tubazione perforata dal colpo d’ariete.

5 Modi per Prevenire la Sovrapressione Idrica nei Sistemi di Protezione Antincendio

Esistono diversi metodi che possono essere impiegati per ridurre o prevenire le sovrapressioni. Le seguenti cinque soluzioni presentano alcuni degli approcci più diffusi per affrontare i problemi di sovraccarico idraulico o colpo d’ariete.

1. Valvola di Controllo Pompa Anti-Sovrapressione

Un modo efficace per prevenire la sovrapressione o il colpo d’ariete derivante dall’avviamento delle Pompe a Turbina ad Albero Verticale è utilizzare una valvola di sfioro regolabile preventiva normalmente aperta come il modello BERMAD FP-730-48-BL per prevenire l’onda di sovrapressione all’avviamento della pompa direttamente alla fonte.

Essendo una valvola normalmente aperta, sfiaterà efficacemente qualsiasi aria e potenziale sovrapressione all’avviamento della pompa. Non appena la pressione della pompa scende al di sotto del massimo impostato all’ingresso della valvola, la valvola si chiuderà e continuerà a funzionare come valvola di sfioro.

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

Quando l’avviamento della pompa crea momentaneamente un livello di sovrapressione intollerabile, una valvola di Controllo Pompa Antincendio adatta alla maggior parte delle configurazioni di pompa rappresenta una soluzione efficace e versatile.

Quando la pompa antincendio è inattiva, questa valvola viene mantenuta chiusa utilizzando la pressione della pompa di compensazione (jockey) del sistema. Quando la pompa si avvia, la sovrapressione iniziale viene prevenuta dalla valvola chiusa, che continuerà ad aprirsi, rilasciando acqua nel sistema in modo controllato e prevenendo qualsiasi sovrapressione o colpo d’ariete.

Un buon esempio di tale valvola è la valvola omologata UL BERMAD 42T-20. Se necessario, questa valvola può essere utilizzata anche come valvola di controllo della pressione e valvola di ritegno, prevenendo al contempo danni da sovrapressione o colpo d’ariete all’avviamento 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 di protezione antincendio. La maggior parte dei sistemi di protezione antincendio tiene conto della natura aggressiva del flusso d’acqua antincendio, progettato per far arrivare l’agente estinguente ai dispositivi di applicazione nel minor tempo possibile. Nonostante ciò, occasionalmente è necessario un controllo della reazione della valvola quando il livello di sovrapressione è intollerabile e le tubazioni e la strumentazione devono essere protette.

Alcune valvole possono essere dotate di un dispositivo di controllo della velocità di reazione per regolare la velocità di apertura e/o chiusura ed evitare sovrapressioni dannose. In questo modo possiamo controllare la velocità di chiusura  e/o apertura della valvola secondo necessità, attenuando l’effetto della sovrapressione a un livello tollerabile.

4. Pressione della Pompa di Compensazione (Jockey)

Per diversi motivi, la pressione della pompa di compensazione (jockey) o di mantenimento può spesso essere impostata notevolmente più bassa rispetto a quella di esercizio del sistema, quindi quando una pompa si avvia in un sistema di protezione antincendio pressurizzato, deve innalzare la pressione presente nel sistema tramite la pompa di compensazione (jockey) fino alla pressione di esercizio del sistema. Questo crea sempre una qualche forma di sovrapressione, che a volte può risultare dannosa.

Riducendo la differenza tra la pressione di avviamento della pompa di compensazione (jockey) e la pressione operativa della pompa antincendio, possiamo ridurre la sovrapressione a un livello gestibile.  Ad esempio, quando la pressione di esercizio è di 12 barg e la pressione di mantenimento del sistema o della pompa di compensazione è di 6 barg, la pompa principale dovrà innalzare rapidamente la pressione di almeno 6 bar, con una conseguente sovrapressione iniziale all’avviamento della pompa principale. Impostare la pressione di mantenimento più vicina alla pressione di esercizio ridurrà efficacemente la sovrapressione. Minore è la differenza di pressione, minore sarà la sovrapressione.

5. Serbatoi a Vescica Anti-Sovrapressione

Una risposta efficace al sovraccarico idraulico o colpo d’ariete esistente è un serbatoio a vescica per la prevenzione delle sovrapressioni che può essere installato sulla tubazione. Il serbatoio in acciaio contiene una vescica flessibile fissata al raccordo del serbatoio con la tubazione principale del sistema idrico. La forma della vescica è simile a quella del serbatoio, in modo da poter espandersi fino alla capacità massima del serbatoio. L’aria compressa è racchiusa tra la vescica e l’involucro esterno del serbatoio a un livello di pressione compatibile con i requisiti del sistema. Le pressioni interna ed esterna della vescica sono sempre uguali, consentendo flussi di acqua in entrata e in uscita secondo necessità.

All’arrivo di un’onda di pressione al serbatoio a vescica, il serbatoio sposterà la vescica aumentando di fatto il volume delle tubazioni del sistema a cui viene indirizzata la sovrapressione.   Il flusso verso l’area espansa assorbe e attenua così l’onda di sovrapressione.