Descrizioni e applicazioni
I sistemi automatici a pioggia, universalmente conosciuti come sistemi sprinkler, sono i sistemi più diffusi al mondo per la protezione incendi di attività civili ed industriali contro il rischio di incendio.
Un sistema sprinkler è costituito da una rete di tubazioni costantemente in pressione di acqua (sistemi a umido) o di aria (sistemi a secco) alle quali sono collegate le testine sprinkler chiuse dagli elementi sensibili al calore che li contraddistinguono.
La rete di tubazione è collegata ad una sorgente idrica avente funzione di garantire l’alimentazione di acqua agli sprinkler, con caratteristiche di portata, pressione e durata predeterminate. La caratteristica base del sistema sprinkler sta nel suo funzionamento completamente automatico, che richiede quindi un’alimentazione idrica automatica.
Il sistema sprinkler basa il suo successo sulla semplicità del suo funzionamento, la testina sprinkler infatti riunisce in un unico elemento, la funzione di rivelazione dell’incendio e di inizio dell’intervento di contrasto.
I primi modelli di impianti sprinkler (da sprinkle che vuol dire goccia) risalgono ai primi anni del secolo XIX. Nel 1878 il Frederik Grinnell costruiva il primo moderno sprinkler, cosiddetto sprinkler Grinnell dal nome del suo produttore, dando praticamente forma allo sprinkler così come lo conosciamo anche oggi, diffondendosi nel corso del secolo scorso in tutti le parti del mondo.
Con lo sviluppo della tecnologia sprinkler inizia quasi simultaneamente la predisposizione delle norme tecniche da utilizzare per la loro progettazione ed installazione. Lo standard NFPA 13, il primo predisposto per l’installazione degli sprinkler è del 1896. Gli standard europei dell’inglese FOC, del VdS tedesco e per l’Italia del Concordato Italiano incendi, sono degli anni ’50 e ’60 e sono tutti di origine assicurativa. Negli U.S.A la normazione degli sprinkler è sempre rimasta legata all’associazione NFPA, mentre in Europa, con l’avvio del processo di normazione tecnica voluto nell’ambito della comunità europea, gli standard sono stati via via acquisiti dagli Enti Normatori Nazionali prima e dall’Ente Normatore Tecnico Europeo (CEN) in seguito.
Con quello sprinkler, si ha a che fare con uno dei sistemi più affidabili al mondo, e a testimoniarlo sono i dati che emergono da un decennio di esperienza fatta dalla società di assicurazioni di origine americana, la Factory Mutual, che testimonia l’altissima percentuale di casi d’incendio nei quali il sistema sprinkler ha risposto in termini di efficienza ed efficacia ai suoi requisiti prestazionali, ricoprendo in pieno il suo ruolo, che non è tanto quello di operare a protezione diretta dell’ambiente in cui si sviluppa l’incendio e delle persone eventualmente presenti, ma è soprattutto quello di controllare l’incendio impedendone lo sviluppo e consentendo un intervento sicuro e tempestivo alle squadre di emergenza.
Il sistema sprinkler basa il suo funzionamento sull’elemento costitutivo essenziale che è appunto la testina sprinkler.
La presenza simultanea, in un unico elemento, di un dispositivo di rivelazione e di erogazione automatica fa infatti dello sprinkler un elemento unico e soprattutto affidabile.
I meccanismi di rivelazione ormai consolidati sono infatti di due tipi:
Il primo, lo sprinkler a fusibile, è basato sulla fusione di una lega eutettica appositamente calibrata per avere una certa temperatura di attivazione.
Il secondo, lo sprinkler a bulbo, è basato sulla dilatazione di un liquido in funzione della temperatura fino al raggiungimento di un volume tale da rompere il bulbo di vetro quarzoide che, una volta rotto, consente l’apertura dell’erogatore.
Mentre in passato i due meccanismi sono stati utilizzati indifferentemente, attualmente il dispositivo a bulbo risulta essere quello che raccoglie un consenso maggiore da parte dei progettisti non solo per la sua economicità ma anche e soprattutto per la sua funzionalità.
A parte la scelta dell’elemento sensibile, tutte le testine sprinkler sono tarate in modo analogo con temperature di attivazione ordinarie (57C°), intermedie e alte (343C°). La taratura delle testine sprinkler è una delle caratteristiche fondamentali nella definizione di una protezione, in quanto è correlata all’ambiente, al tipo di rischio, all’edificio e agli elementi del soffitto.
Altro elemento importante di differenziazione è la forma del deflettore, ormai consolidata nelle forme di testine a getto spray con deflettore montato verso l’alto (upright) o verso il basso (pendent) e convenzionale/old style che consiste nel distribuire l’acqua verso l’alto e verso il basso in modo praticamente uguale.
A parte le due tipologie di elemento sensibile e la forma del deflettore, lo sprinkler è rimasto inalterato per quasi un secolo, fino al 1980 quando una serie di studi hanno permesso di sviluppare altre tipologie di sprinkler intervenendo su parametri quali la forma del getto, la dimensione delle gocce e il tempo di risposta.
Nascono così dei nuovi modelli di sprinkler idonei per determinati ambiente da proteggere e per diverse tipologie di rischio:
Lo sprinkler RTI (Response Time Index) si è sviluppato in seguito a studi e ricerche che hanno condotto alla nascita di un importante parametro, definito RTI, in grado di quantificare la risposta dello sprinkler in termini temporali. L’RTI non ha però alcuna relazione con la temperatura di taratura dell’elemento sensibile ma è una misura esclusiva della sensibilità dello sprinkler al calore.
Lo sprinkler Large Drop è stato studiato per gli incendi dove si sviluppa una grande quantità di calore ed un’elevata progressione della fiamma come negli incendi di merci combustibili impilate, nei quali la disposizione della merce favorisce la propagazione verso l’alto della fiamma ed il conseguente e crescente rilascio di calore. Tale sistema avendo l’orifizio maggiorato (5/8” circa 16 mm) eroga una portata d’acqua maggiore e produce una notevole quantità di gocce di grande dimensione, in grado di penetrare i fumi caldi ascendenti.
Inoltre una caratteristica saliente di questo sistema riguarda la sua finalità, che rispetto al sistema tradizionale, oltre ad essere quella di controllo dell’incendio e soprattutto quella di portare alla soppressione dell’incendio riducendo al minimo le sue dimensioni.
Lo sprinkler ESFR (Early Suppresion Fast Response) rappresenta l’espressione del più alto e completo sviluppo del sistema Large Drop. Gli orifizi sono variabili da ¾” a 1” (20-25 mm). È particolarmente adatto, con posizionamento al soffitto degli edifici, per aree di magazzino con stoccaggi superiori ai 10 metri di altezza, senza l’installazione di sprinkler ai livelli intermedi delle scaffalature.
Lo sprinkler Residential, per infrastrutture appositamente abitative, è basato principalmente su due criteri: le testine sono ad attivazione rapida grazie ad elementi sensibili di massa molto limitata e garantiscono una forma e una distribuzione del getto d’acqua, che deve essere diretto il più possibile verso la parte alta dell’ambiente protetto, ecco perché questo sistema si presta molto bene alla protezione delle aree abitative.
Lo sprinkler Sidewall o a getto laterale, è particolarmente adatto per quelle aree in cui non è agevole o consentito il posizionamento degli sprinkler al centro del locale (esempio: aree residenziali, uffici, etc). In questi casi è possibile installare sprinkler a getto laterale, o nella posizione verticale rivolti verso l’alto e/o basso o, con montaggio orizzontale, che garantiscono le medesime prestazioni delle testine installate al centro del locale.
Una delle caratteristiche degli sprinkler, che deve essere definita dall’utilizzatore, è certamente la finitura superficiale degli stessi, il cui scopo è semplicemente quello di intonare esteticamente lo sprinkler all’ambiente in cui deve essere installato. Dal punto di vista estetico esistono infatti oggi diverse soluzioni per rendere i prodotti più interessanti e commercialmente attraenti: le testine sprinkler possono essere cromate o variamente verniciate, possono avere una rosetta di finitura incassata oppure addirittura essere a scomparsa totale nei contro soffitti (Recesed e Conceleaded).
I sistemi sprinkler come accennato all’inizio, esercitano sostanzialmente un’azione di controllo dell’incendio (ad eccezione di quelli a LARGE DROP e ESFR). Nelle prime fasi di un incendio il calore prodotto è in aumento ed i fumi caldi tendono ad accumularsi verso il soffitto intorno ai 50 cm al di sotto del soffitto stesso. Gli sprinkler interessati, una volta raggiunta la temperatura di taratura, si apriranno, uno per volta, ed avvieranno l’azione di controllo erogando acqua proprio nella zona interessata dall’incendio. La temperatura generale dell’aria smetterà di salire, il soffitto inizierà ad essere raffreddato dall’acqua che lo bagna direttamente e da quella che viene trascinata in alto dai fumi ascendenti. L’incendio rallenterà la sua crescita, principalmente a causa del bagnamento delle merci circostanti l’incendio stesso, che non saranno quindi disponibili per la sua propagazione.
L’importanza che poi assume il corretto posizionamento degli sprinkler rispetto al soffitto del fabbricato da proteggere è fondamentale. Infatti è al soffitto dell’edificio che si concentra il calore ascendente, ed è in quello strato di circa 50 cm dal soffitto che deve trovarsi la testina perché possa essere investita dai fumi caldi ed attivarsi.
Le norme tecniche di riferimento, danno tutta una serie di accorgimenti da rispettare nella definizione del posizionamento degli sprinkler nelle diverse tipologie di soffitti esistenti, e ad esse si rimanda per specifiche disposizioni. Questo per sottolineare l’importanza di tenere in considerazione tale caratteristica, cercando di visualizzare il percorso che i fumi faranno, in funzione della forma del soffitto, e di conseguenza quali potranno essere gli sprinkler interessati dai fumi stessi, e che quindi si apriranno più facilmente.
La parte progettuale è sicuramente quella di rilievo nella realizzazione di un impianto sprinkler e solitamente il progettista nella scelta della tipologia di impianto realizzabile, che può essere essenzialmente: un sistema a umido, un sistema a secco, ed un sistema a preazione, verrà guidato sostanzialmente dalla tipologia dell’area da proteggere con le sue caratteristiche di temperatura e di esposizione ai rischi di danno da acqua.
I sistemi sprinkler a umido sono quelli più comuni, le tubazioni sono costantemente piene d’acqua in pressione e l’apertura di una o più testine causa l’immediata fuoriuscita di acqua dall’impianto.
Allo stesso tempo una valvola di controllo detta appunto ad umido, provvede ad attivare l’allarme acustico locale, tramite campana idraulica, ed a trasmettere il segnale d’allarme ad un luogo remoto presidiato tramite pressostato.
I sistemi sprinkler a secco sono utilizzati nelle aree più fredde, dove si teme il congelamento dell’acqua nelle tubazioni. In questo caso le tubazioni sono tenute in costante pressione d’aria, grazie ad un apposito dispositivo di alimentazione (compressore); l’apertura di una o più testine causa l’immediata fuoriuscita dell’aria dal sistema che perde quindi gradualmente pressione. Una valvola di controllo a bilanciamento idraulico, tenuta normalmente chiusa dalla pressione di aria, si aziona, consentendo all’acqua di entrare nelle tubazioni e di raggiungere le testine aperte, fuoriuscendo a sua volta. Per questi sistemi bisogna tenere presente che esiste un ritardo di intervento dovuto al tempo necessario alla fuoriuscita dell’acqua dalle tubazioni in parte superabili con sistemi di accelerazione da installare in corrispondenza della valvola di controllo. L’installazione deve essere curata molto accuratamente per evitare perdite e condense che possono congelare e bloccare gli organi idraulici dell’impianto; in questi casi è possibile installare dei dispositivi di drenaggio in tutti i terminali del sistema.
I sistemi sprinkler a preazione sono sistemi particolari che richiedono, per la loro attivazione, l’intervento di un sistema addizionale, indipendente dal sistema principale, che rileva l’effettiva esistenza dell’incendio prima di consentire all’impianto sprinkler stesso di intervenire.
Il gruppo di controllo di un sistema sprinkler a preazione, a differenza dei gruppi di controllo dei sistemi sprinkler a umido e a secco, è un gruppo chiuso, che richiede un azione positiva per essere azionato. Esso quindi, mentre aggiunge una maggiore precisione d’intervento, grazie alla conferma di presenza d’incendio che viene data dal sistema di rivelazione, tuttavia toglie qualcosa a livello di affidabilità e semplicità in quanto, richiede l’intervento effettivo di un altro sistema; con quindi una probabilità maggiore di guasto che è noto essere la somma delle probabilità di guasto dei due sistemi. I sistemi sprinkler a preazione si distinguono principalmente in sistemi a semplice interblocco e a doppio interblocco, a secondo del sistema di rivelazione scelto: elettrico, pneumatico ed elettronico.
Una tipologia speciale di sprinkler è costituita invece dall’impianto ad acqua-schiuma, che rientra di più fra i sistemi a schiuma che fra gli impianti a sprinkler. Essi richiedono una serie di apparecchiature specifiche per la formazione della miscela acqua schiuma, che viene quindi immessa nelle tubazioni di distribuzione ed erogata dalle normali testine sprinkler automatiche.
Trovano il loro impiego per la protezione delle aree di processo con presenza di infiammabili e sono progettati ed installati solo in accordo alla norma NFPA 16 che è l’unica ad essi applicabile.
Mentre il progettista si orienta verso uno dei tre impianti sopra descritti in funzione dell’area da proteggere; sulla base del rischio da proteggere la scelta dovrà essere indirizzata su un’altra rosa di diversi sistemi che sono: il sistema tradizionale (basato sul criterio di densità/area operativa) che risulta essere la tipologia base riconosciuta dagli enti normatori di tutti i paesi industrializzati; il sistema Large Drop, il sistema ESFR o quello per aree residenziali riconosciuti invece dalla sola normativa americana NFPA e da alcuni enti formatori europei.
I sistemi tradizionali sono, come detto, quelli più comunemente utilizzati e sono trattati in modo più o meno simile da tutte le norme tecniche relative ai sistemi sprinkler pubblicate dagli enti normatori a livello europeo.
Essi sono dimensionati sulla base delle seguenti condizioni:
La densità di scarica/area operativa è una misura del sistema di scaricare una quantità d’acqua più o meno elevata sull’incendio. Essa si misura in litri al minuto per ogni metro quadro e l’area operativa ha dimensioni variabili fra 150 e 300 m2 con punte per sistemi particolari di 450-500 m2.
Le normative tecniche sui sistemi automatici a sprinkler hanno proprio la funzione essenziale di definire le specifiche di protezione delle varie classi di rischio; una volta definita la classe di rischio, la normativa prescelta indicherà la densità e l’area operativa. Si andrà dal classici 5lpm/m2 richiesti dai rischi ordinari secondo le norme di estrazione europea, con aree operative variabili dai 144 ai 216 m2, fino anche ai 360 m2 ai 12lpm/m2 tipici dei rischi più elevati.
Il secondo importante parametro di progetto è dato dalla dimensione, la taratura e la tipologia delle testine da utilizzare.
La dimensione delle testine sprinkler deve essere definita in funzione di due criteri essenziali, uno di carattere idraulico e l’altro di carattere funzionale.
Il primo dipende dalla pressione operativa delle testine a cui corrisponderà una specifica portata a seconda della dimensione delle testine.
Il secondo criterio di tipo funzionale è legato alla dimensione delle gocce che vengono erogate dagli sprinkler e dalla quantità d’acqua che viene erogata dalle prime testine operative. Al crescere della pressione operativa gli sprinkler tendono ad erogare gocce di dimensioni minori che hanno una certa difficoltà a penetrare fumi caldi ascendenti.
Il secondo parametro da identificare è la temperatura di taratura degli sprinkler, per questa vale il criterio dato dalle norme tecniche di utilizzare gli sprinkler tarati ad una temperatura di circa 30-40 C° maggiore rispetto alla massima temperatura ambiente attesa.
Il terzo parametro di scelta delle testine è l’orientamento; caso in cui viene preferito l’impianto sprinkler di tipo upright, a meno che altre considerazioni non impongano l’uso di sprinkler rivolti verso il basso o pendenti.
Altro importante elemento è la durata dell’alimentazione/riserva idrica del sistema sprinkler. Nelle normative Europee il valore della durata dell’alimentazione idrica è fissato in modo univoco e rigoroso relativamente alle classi di riferimento; nelle normative americane è concessa una certa discrezionalità.
Tabella A – Durata minima in minuti delle alimentazioni idriche per impianti sprinkler
| DURATA REVISTA PER LE ALIMENTAZIONI IDRICHE | Aree Rischio Lieve | Aree Rischio Medio | Aree Rischio Alto | Idranti |
| Durata norme UNI | 30 minuti | 60 minuti | 90 minuti | Esclusi |
| Durata norme NFPA | 30-60 minuti | 60-90 minuti | 90-120 minuti | Inclusi |
Ultima condizione da fissare per la definizione completa di un impianto sprinkler tradizionale è la distribuzione delle testine e la loro spaziatura.
Secondo le norme europee gli sprinkler devono essere posizionati ogni massimo 9 m2 o 12 m2 a seconda che si tratti di rischi gravi o ordinari.
Manutenzione
La manutenzione dei sistemi sprinkler è richiamata dal D.P.R. 37/98 ed ancora dal D.M. 10.03.98 ed è resa praticamente obbligatoria dal d.lgs. n.81 del 2008 dove si cita l’obbligo di mantenere in efficienza i presidi antincendio, infatti il decreto prevede che “gli interventi di manutenzione ed i controlli sugli impianti e sulle attrezzature di protezione antincendio devono essere effettuate nel rispetto delle disposizioni legislative e regolamentari vigenti, delle norme di buona tecnica emanate dagli organismi di normalizzazione o europei o, in assenza di dette norme di buona regola tecnica, dalle istruzioni fornite dal fabbricante e/o installatore”.
I sistemi sprinkler, in quanto sistemi atti a garantire la sicurezza contro l’incendio negli edifici, sono coperti anche dalla Direttiva CPD 89/106/CEE dei Prodotti da Costruzione.
Oltre che in accordo con i suddetti decreti ministeriali e legislativi, la manutenzione degli impianti sprinkler è da effettuare soprattutto in accordo con la Normativa UNI 12845:2009.
La legislazione vigente stabilisce la periodicità minima per le diverse fasi della manutenzione:
PROGRAMMA DI ISPEZIONE E CONTROLLO, programma che deve essere eseguito dall’utente con cadenza settimanale e mensile. L’installatore dovrà supportare l’utente con una documentazione relativa alle procedure di ispezione e controllo da eseguire, comprese le azioni da intraprendere per quanto concerne i guasti, il funzionamento dell’impianto e la procedura per l’azionamento manuale d’emergenza delle pompe.
PROGRAMMA DI ASSISTENZA E MANUTENZIONE, programma che deve essere eseguito dall’installatore del sistema o da un’azienda ugualmente qualificata con la seguente periodicità:
- Controllo periodico trimestrale: controllo da effettuarsi ad intervalli non maggiori di 13 settimane. L’azienda manutentrice effettuerà controlli e ispezioni principalmente su: valvole, sprinkler, tubazioni e relativi sostegni, alimentazioni idriche ed elettriche e sul numero di sprinkler di ricambio disponibili;
- Controllo periodico semestrale: controllo da effettuarsi ad intervalli non maggiori di 6 mesi. L’azienda manutentrice effettuerà controlli e ispezioni principalmente sulle valvole di allarme a secco e sul collegamento di riporto allarmi con la stazione dei Vigili del Fuoco con la centrale di supervisione;
- Controllo periodico annuale: controllo da effettuarsi ad intervalli non maggiori di 12 mesi. L’azienda manutentrice effettuerà controlli e prove sulla pompa automatica, sulle valvole a galleggiante, sulle camere di aspirazione e filtri per la pompa;
- Controllo periodico triennale: controllo da effettuarsi ad intervalli non maggiori di 3 anni. L’azienda manutentrice effettuerà controlli e prove su: serbatoi di accumulo e a pressione, sulle valvole di intercettazione dell’alimentazione idrica, sulle valvole di allarme e sulle valvole di non ritorno;
- Controllo periodico decennale: controllo da effettuarsi ad intervalli non maggiori di 10 anni. L’azienda manutentrice effettuerà interventi di pulizia ed esame delle riserve idriche.
Tabella B – Prospetto scadenze manutenzione impianti di spegnimento Sprinkler
| TIPOLOGIA IMPIANTO DI SPEGNIMENTO | 1.CONTROLLO | 2.CONTROLLO | 3.CONTROLLO | 4.CONTROLLO | 5.CONTROLLO |
| SPRINKLER | Ogni 3 mesi | Ogni 6 mesi | Ogni 12 mesi | Ogni 3 anni | Ogni 10 anni |
I controlli, le verifiche, gli interventi di manutenzione, che vengono effettuati, devono essere annotati nell’apposito Registro dei Controlli che deve essere mantenuto da parte dell’utente, aggiornato e reso disponibile ai fini dei controlli di competenza del comando dei VV.F.
Di seguito è riportata la scheda tecnica contenente le operazioni di manutenzione da porre in essere per gli impianti di spegnimento Sprinkler.
Proprio come accade per la custodia del Registro dei Controlli da parte dell’utente, che ne è responsabile a tutti gli effetti; anche per le attività di manutenzione per gli impianti di spegnimento sprinkler che devono essere svolte nel rispetto di tutte le operazioni previste dalla UNI EN 12845 da parte dei tecnici manutentori, la responsabilità maggiore resta comunque dell’azienda o del titolare della medesima a cui spetta la decisione più importante, e cioè la scelta della società a cui affidare le attività di manutenzione sulle proprie attrezzature ed impianti antincendio.
A tal proposito va sottolineato come il d.lgs. 81/2008 prevede che al momento dell’affidamento del servizio di manutenzione delle attrezzature e degli impianti antincendio è importante verificare l’idoneità tecnico-professionale dell’impresa come previsto all’articolo 26 del d.lgs. n.81/2008 “Indicazioni pratiche per eseguire la verifica dell’idoneità tecnico-professionale” e all’articolo 27 del d.lgs. n.106/2009, relativo alla qualificazione delle imprese e dei lavoratori autonomi.
L’articolo 26 del d.lgs. n.81/2008 prevede che il committente dovrà limitarsi a richiedere all’impresa affidataria del servizio di manutenzione delle attrezzature ed impianti antincendio questi due documenti:
La sola ipotesi che, in caso di infortunio, il magistrato possa accontentarsi della richiesta di questi due documenti per non attribuire un’eventuale culpa in eligendo (“colpa nella scelta”) al committente è semplicemente risibile. Già in passato la giurisprudenza ha avuto modo di affermare come questa verifica debba essere sostanziale, non meramente formale.
In effetti di sostanziale nel certificato e nell’autocertificazione richiesta all’articolo 26 c’è solo la carta su cui vengono stampate le autocertificazioni e il certificato, dato che nessuno dei due documenti richiesti è in grado di dare altra informazione che vada oltre la semplice constatazione che l’impresa è abilitata ad operare, ma nulla sappiamo sulla sua capacità di saper operare e, soprattutto, di saper operare in sicurezza, fine ultimo della verifica dell’idoneità tecnico-professionale.
Vediamo allora come integrare questi documenti con ulteriori richieste che possono essere utili al datore di lavoro/committente per fare un buona verifica dell’idoneità tecnico professionale dell’impresa a cui affidare il servizio di manutenzione.