Università degli studi di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” ____________________________________________________________________ Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Relatore: Candidata: Chiar.mo Prof. Ing. PAOLO TARTARINI Corniani Chiara Correlatori: Prof. Ing. MAURO A. CORTICELLI Sig. MASSIMO BETTATI Dr. Ing. LUCA TAROZZI ____________________________________________________________________ Anno Accademico 2011/2012
IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI CLEAN AGENTS:
HFC 23 HFC 227ea HFC 125 HFC 236fa NOVEC 1230
IG 01 IG 55 IG 100 IG 541
inerti
Riduzione della percentuale di ossigeno
Riduzione del calore
Azione chimica
halocarbon
di classe B (infiammabili) di classe A a combustione superficiale (materiali termoplastici)
EFFICACI SU INCENDI
CED
IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI APPLICAZIONI PRINCIPALI
Archivi
sale di controllo musei e beni culturali
IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI
PROGETTAZIONE
•Sopralluogo analisi del rischio •Scelta tipologia d’impianto Door Fan Test •Scelta del gas •Calcolo della quantità di agente
TEMPI DI SCARICA
Chimici: 10 s Inerti: 60 s
IMPIANTI ANTINCENDIO AD ESTINGUENTI GASSOSI
DIMENSIONAMENTO
GRANDEZZE ACUSTICHE SUONO: variazione di pressione rispetto alla pressione atmosferica media
• I suoni percepibili dall’uomo hanno pressione di 2∙10-5 • I suoni che provocano fastidio hanno pressioni di 20 Pa
Livello di intensità acustica
pmax
λ
Intensità acustica
Scala decibel
• Le onde sonore trasportano energia e quantità di moto
Livello di potenza acustica
GRANDEZZE ACUSTICHE
SPETTRO DI FREQUENZA
Suono complesso: sovrapposizione di suoni puri più frequenze
Qualsiasi funzione irregolare e non periodica può essere considerata come somma di funzioni periodiche di periodo infinito si può determinare la pressione associata ad ogni frequenza.
teorema di Fourier
Suono puro
Suono complesso
Suono periodico
Dominio del tempo Dominio delle frequenze
GRANDEZZE ACUSTICHE Analisi in frequenza di un segnale: • filtro a banda costante • ampiezza del filtro • costante di tempo
Picco (costante di tempo <100μs) Fast (costante di tempo 125 ms) segnale variabile nel tempo Slow (costante di tempo 1 s) smorzare l’oscillazione di un segnale Impulse (costante di tempo 35 ms) rumori impulsivi
Filtro in bande d’ottava Filtro in bande di terzi d’ottava
Passa alto Passa-banda Elimina-banda
0
-3
-80
G(dB)
707 890 1122 1414 f(Hz)
800 1000 1250
TEST SULL’UGELLO BETTATI
• 1 bombola 300 bar azoto
Impianto di prova
• restrictor Diametro foratura 4.5 mm
• ugello Bettati 1” Diametro foratura 10 mm
• valvola regolatrice di pressione
Concentrazione a norma per 31 m3
Tempo (s)
Pre
ssio
ne
(bar
)
TEST SULL’UGELLO BETTATI Strumenti
• 1 ssd • 1 HDD da 7200 rpm •1 HDD da 10000 rpm
• Programma HD speed per monitoraggio HDD
• fonometro analizzatore di frequenze in bande d’ottava
• manometro •bilancia
• Programma Noise Studio per elaborazione rumore
TEST SULL’UGELLO BETTATI
1) verifica impianto 2) monitoraggio intensità sonora 3) monitoraggio intensità sonora con valvola CDP 4) monitoraggio frequenze 5) monitoraggio frequenze con valvole CDP 6) controllo del funzionamento degli HDDs 7) controllo del funzionamento degli HDDs con valvola CDP
TEST SULL’UGELLO BETTATI 4) monitoraggio frequenze 5) monitoraggio frequenze con valvole CDP
frequenze (Hz)
16
32
63
12
5
25
0
50
0
10
00
20
00
40
00
80
00
16
00
0
161116212631364146515661
Frequenze (Hz) tempo (s)
0
20
40
60
80
100
120
140
16 32 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Z
Live
llo (
dB
)
frequenza (Hz)
inizio scarica
rumore di fondo
-Filtro in bande d’ottava - costante di tempo FAST
valvola CDP restrictor
TEST SULL’UGELLO BETTATI
180
190
200
210
220
230
240
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
ssd
ssd 2
0102030405060708090
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
10000
10000 2
0102030405060708090
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
7200
7200 2
75
85
95
105
115
125
135
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
inte
nsi
tà (
dB
(A))
tempo (s)
intensità 1
intensità 2
6) controllo del funzionamento degli HDDs 7) controllo del funzionamento degli HDDs con valvola CDP
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO 1) Progettazione prototipo 2) Modifiche ed esecuzione di 7 test 3) Confronto con l’ugello Bettati
PROCEDIMENTO:
1) Progettazione prototipo
70
80
90
100
110
120
130
140
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
inte
nsi
tà (
dB
(A))
pre
ssio
ne
(bar
) p
eso
(kg
)
tempo (s)
pressione (bar)pesointensità (dB(A))
Calo di intensità sonora Curva di scarica paragonabile all’ugello esistente Χ Blocco degli HDDs
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
10000
7200
miglioramento non sufficiente
118 dB(A)
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO 2) Modifiche
X Blocco degli HDDs quantità materiale non sufficiente
708090100110120130140
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60
pre
ssio
ne
(b
ar)
tempo (s)
pressione (bar)pesointensità (dB(A))
Ottimizzazione del Materiale fono-assorbente (opzione 1)
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO 2) Modifiche
X Blocco degli HDDs quantità materiale non sufficiente
Calo di intensità sonora Curva di scarica paragonabile all’ugello esistente con e senza valvola CDP Frequenza inferiori Funzionamento corretto degli HDDs
3) Confronto con l’ugello Bettati
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
pre
ssio
ne
(bar
) P
eso
(kg
)
tempo (s)
pressione PROTOTIPO
peso PROTOTIPO
pressione BETTATI
peso BETTATI
5060708090
100110120130140
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
dB
(A)
tempo (s)
LAFp PROTOTIPO
LAFp BETTATI
38 dB
Riempimento 1
Riempimento 2
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO 3) Confronto con l’ugello Bettati
Frequenze (Hz)
16
32
63
12
5
25
0
50
0
10
…
20
…
40
…
80
…
16
…
161116212631364146515661
tempo (s)
0102030405060708090
100110
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
10000 PROTOTIPO
10000 BETTATI
0102030405060708090
100110
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
7200 PROTOTIPO
7200 BETTATI
PRIMA DOPO
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60
pre
ssio
e (
bar
)
tempo (s)
pressione SENZADIAFRAMMApressione
16
32
63
12
5
25
0
50
0
10
00
20
00
40
00
80
00
16
00
0
1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
Frequenze (Hz) tempo (s)
0102030405060708090
100
0 10 20 30 40 50 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
10000 D
7200 D
CAUSE RUMORE: COMPONENTE MECCANICA
5060708090
100110120130
0 10 20 30 40 50 60
dB
(A)
tempo (s)
LAFp SENZADIAFRAMMA
LAFp
TEST SULL’UGELLO SILENZIATO CAUSE RUMORE: COMPONENTE AERODINAMICA
5060708090
100110120130
0 10 20 30 40 50 60
dB
(A)
tempo (s)
LAFp Più MATERIALELAFp
0102030405060708090
100110
0 10 20 30 40 50 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
10000 Più MATERIALE
100000
102030405060708090
100110
0 10 20 30 40 50 60
velo
cità
Mb
yte
s/s
Tempo (s)
7200 Più MATERIALE7200E
SOLUZIONI ALTERNATIVE
Interventi sull’impianto: ? aumentare il numero degli ugelli; posizionare gli ugelli lontano dagli HDDs; controllare la pressione della scarica; Interventi sul contenuto del CED: utilizzare esclusivamente dischi solidi; ? installare sistemi enterprise class; ? prevedere sensori anti shock e sistemi Fault-Tolerant Raid; inserire gli HDDs in armadi a particolare tenuta;
Scegliere impianti alternativi impianto a water mist sistema riduzione d’ossigeno
E’ stato analizzato dal punto di vista acustico un ugello di un
impianto antincendio ad estinguente gassoso
Dai test eseguiti si conferma quanto già presente in report di
altre aziende: il rumore bianco generato supera i 130 dB,
comprende frequenze fino e 8 kHz e crea problemi a tipologie
di drivers rigidi
E’ stato prodotto ed analizzato un prototipo di ugello
silenziato con l’obiettivo di ridurre l’intensità sonora, non
danneggiare il contenuto nel volume da proteggere e rispettare
i tempi di scarica richiesti da normativa
I test eseguiti sul prototipo mostrano come gli obiettivi
siano stati raggiunti
CONCLUSIONI
Sviluppo futuro: rendere commercializzabile il prodotto
