PROGRAMMA “SALAMANDRA” 2006

seconda edizione 2014
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PROGRAMMA “SALAMANDRA” 2006
Questa ricerca è stata eseguita su commissione di un gruppo produttore di cavi da utilizzare
in tunnel o in scenari in cui è importante che il cavo continui a trasmettere i segnali durante
un tempo prolungato, mentre l’incendio continua a produrre energia.
Il segnale, infatti, ha continuato a essere ricevuto fino a pochi secondi dallo spegnimento della
fiamma dei due bruciatori lineari, dalle quali era avvolto il cavo.
Si è interrotto quando le fibre di vetro, raffreddandosi, si sono spezzate
L.S.F. – Fire Laboratories : ricerca
Al programma “Salamandra 2006” partecipano
Silvio Messa, direttore della ricerca
Dario Rosa, ricercatore senior
Maddalena Pezzani, ricercatore senior
Mario Riccioli, realizzazione tecnica
copyright by L.S.F. – Fire Laboratories
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PROGRAMMA “SALAMANDRA” 2006
Scopo
Produrre uno standard che permetta di verificare la continuità dell’efficienza in servizio dei cavi
coinvolti in un incendio per un tempo prolungato (30 -120 min [90])
Presentazione
L’attività di ricerca è rivolta alla messa a punto di un metodo standardizzato per verificare la
funzionalità di un cavo resistente all’incendio, in grado cioè di assicurare la continuità del
sevizio in caso di incendio durante il quale il cavo è immerso nelle fiamme per una lunghezza
considerevole, da 30 a 120 minuti.
L’intensità dell’attacco termico è stabilita dalla temperatura delle fiamme di propano con le
quali è a contatto, che devono raggiungere gli 830°C (temperatura minima, variabile lungo il
percorso del cavo fino a un massimo di 870°C).
L’effetto è ottenuto premiscelando propano e aria, nelle condizioni prodotte da un bruciatore
progettato ad hoc, in modo da poter regolare, agendo sulle quantità di gas e di aria rispettivamente,
la combustione e di conseguenza la temperatura agendo sul “colore” (l’emissività) delle fiamme.
Il controllo dell’attacco termico avviene attraverso un pacchetto di termocoppie che accertano ,
con una registrazione della durata di 10 minuti , la stabilizzazione delle fiamme in 5 punti del
percorso, e il monitoraggio durante la prova, per mezzo di 2/4 termocoppie in posizioni da
determinare.
Dette misure debbono essere studiate nel corso di prove in bianco e con un cavo “cavia”, ripetute un
numero sufficiente di volte per raggiungere una ragionevole affidabilità.
La prova avviene in una camera di combustione chiusa e ventilata a sufficienza per permettere la
combustione del propano e del cavo. La camera usata (3×3×3 m) è quella del metodo EN 50268-1,
opportunamente modificata e attrezzata.
L’alimentazione del bruciatore, della larghezza di 60 mm (da verificare l’opportunità di
utilizzare dimensioni maggiori per cavi di diametro superiore a 50 mm) avverrà per mezzo del
flusso di propano controllato da un mass flow (del range da 0 a 100 kW) e premiscelato con aria.
L’afflusso di aria è regolato per mezzo di un appropriato rotametro di precisione, attraverso il quale
verrà fatto passare il flusso di aria compressa in quantità sufficiente ad ottenere la fiamma della
altezza e temperatura stabilita,
Il controllo della temperatura delle fiamme avviene attraverso una rastrelliera di termocoppie
tipo K (diametro 1.5 mm), che si presentano alle fiamme tenute in posizione attraversando un
blocco di vermiculite delle dimensioni di un rettangolo di 100 mm di spessore e 50 mm di altezza ,
inserito in un supporto, regolabile in altezza.
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Fasi per la realizzazione
FASE I: Studio e progettazione del bruciatore
Premesse
A) I cavi devono essere attaccati da fiamme della temperatura di 830 +−40
0 °C
(immersi nelle fiamme)
B) per un percorso variabile da 1.25 m a 2.5 m
(la temperatura della fiamma del bruciatore può variare al massimo di 40 °C)
C) per un tempo da 30 a 120 min
D) Gas da utilizzare: propano + aria premiscelata in quantità da ottenere il risultato della
temperatura voluta, con fiamma stabile e ben distribuite su tutto il percorso
E) durante la prova, l’attacco termico si applica su tutta la lunghezza del bruciatore:
1250 mm × 2, tot 2500 mm
Dimensioni del bruciatore
Per quanto riguarda le dimensioni finali del bruciatore, bisognerà attendere i risultati dalla
sperimentazione, che sola potrà fornire indicazioni sulle misure ideali.
Se per quanto riguarda la larghezza sarà sufficiente avere un bruciatore che ripartisca sull’intero
diametro del cavo. L’effetto dell’attacco delle fiamme che simulano l’incendio e la lunghezza della
zona di attacco molto probabilmente produrrà effetti diretti sulla diminuzione del segnale man mano
che si allungheranno i tempi di prova.
Sarà quindi necessario, in rapporto agli effetti voluti e allo stato dell’arte delle produzioni, valutare
con oculatezza la lunghezza delle zone da sottoporre allo stress dell’incendio.
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FASE II: Costruzione di un prototipo della lunghezza di 1250 mm, larghezza 60 mm
Problemi
 premiscelazione aria-gas
 distribuzione uniforme su tutta la lunghezza
 alimentazione controllata dell’aria
 alimentazione del propano con mass flow
 stabilizzazione dell’altezza delle fiamme
 potenza dal bruciatore (kW)
Calibrazione della temperatura
Monitoraggio temperature durante il test
FASE III: Collaudo nell’SBI:
A) misura del rilascio di calore (RHR) necessario a raggiungere le condizioni richieste
B) distribuzione uniforme della temperatura lungo tutto il fronte di fiamme
C) il mantenimento delle condizioni per un tempo prolungato
Standardizzazione della calibrazione:
Definizione dettagliata della procedura di calibrazione.
Raccolta dati
Caratterizzazione del modello d’incendio ai fini della standardizzazione delle misure di prova
Per stabilire con precisione le caratteristiche del bruciatore, in modo da poter ottenere in futuro
buoni valori di ripetibilità e riproducibilità secondo gli standards ISO, si deve conoscere la potenza
effettiva del bruciatore misurandola per mezzo della calorimetria. Le misura sono state effettuate
nell’apparecchiature SBI EN 13823.
L’alimentazione del bruciatore per quanto riguarda il gas (propano) e aria compressa, è stata perciò
monitorata per lunga durata, in modo da ottenere una potenza stabile, e con essa, una stabile
temperatura della fiamma. Il risultato è che ora si conoscono con precisione le portate sia del
combustibile che del comburente, che possono essere assicurare dal mass flow per il propano e dal
rotametro per l’aria.
È anche necessario, a questo punto, definire con la stessa precisione la geometria del sistema –
cioè le posizioni relative bruciatore/termocoppie per la calibrazione e bruciatore/cavo per il test.
Anche le altre variabili che possono influire sulla forma delle fiamme e quindi sull’applicazione
dell’attacco termico diretto al cavo durante la prova (distanza da parete e pavimento, disposizione
delle bocche di aerazione, ventilazione ed estrazione, forzata o naturale) dovranno essere definite e
riprodotte, nei laboratori, come prescrivono le buone regole di standardizzazione.
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FASE IV: Definizione della procedura di prova
Il bruciatore è montato su un supporto mobile (su binari) che verrà portato in 3 diverse
posizioni:
Posizione 1: dopo l’accensione, per un periodo di stabilizzazione di 10 minuti rimarrà a una
distanza sufficiente per non influenzare né le termocoppie né il cavo montato per la prova
Posizione 2: a stabilizzazione avvenuta, viene movimentato in modo da raggiungere il pacchetto
delle termocoppie e verificare te temperature delle fiamme per un periodo (registrato) di 5 minuti
Posizione 3: verificato il raggiungimento del livello di attacco termico prescritto viene spostato in
questa posizione sotto il cavo fissato all’altezza in cui si verificano le condizioni di attacco termico
prescritte, per il tempo della prova
Durante il periodo di prova, si effettuano le misure di attenuazione del segnale, elettrico o ottico,
predetti dall’attacco temico.
Posizione 1: bruciatore portato a combustione stabilizzata
Posizione 2: bruciatore avanzato per misura di temperatura delle fiamme
Posizione 3: bruciatore posizionato in modo da attaccare il cavo con le fiamme nel punto prescelto
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PROVE
Montaggio nella camera di prova: camera 3×3×3
a) Posizionamento della parete
b) Posizionamento del gruppo di termocoppie di calibrazione
c) Posizionamento del carrello porta bruciatore
d) Posizionamento del sistema di monitoraggio del cavo
e) Montaggio del sistema di ventilazione (alla base) per assicurare il ricambio d’aria
f) Sistema di estrazione
Prove in bianco
I. Test di durata per 3 ore, con monitoraggio ogni 10 minuti per 2/3 minuti di
 Temperatura nel punto di attacco del cavo
 Potenza del bruciatore corrispondente a 40 kW Qburner
 Misura con il pirometro a radiazione totale
II. Test con cavo in posizione per il tempo di 2 ore
 Temperatura nel punto di attacco del cavo
 Potenza del bruciatore corrispondente a 40 kW Qburner
 Misura con il pirometro a radiazione totale
Prove con cavo in posizione
a) Verifica dell’attacco termico in corso di prova
b) Verifica del funzionamento per tempi prolungati (90 min)
c) Monitoraggio dell’aumento di temperatura nella camera
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Bruciatore ST 2006 SAL/2, visione complessiva
Bruciatore ST 2006 SAL/2, visione trasversale della fiamma
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Programma Salamandra
L.S.F.
s.r.l.
LABORATORI DI STUDI E RICERCHE SUL FUOCO
Via Garibaldi, 28/A MONTANO LUCINO (CO) – Italy
tel. +39-031-471221 fax +39-031-471346
[email protected] – www.lsfire.it
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