Help Hydronet v4

Modellazione rete di sprinkler

In questo caso la norma di riferimento è la UNI 12845

Nella rete saranno presenti dispositivi di erogazione tipo sprinkler, caratterizzati da una legge di efflusso del tipo:

Q:         portata totale in uscita dall’erogatore [l/min]

P:         pressione al punto di attacco dell’erogatore al sistema di tubazioni [bar]

K:         coefficiente di efflusso dell’erogatore (K factor) [l/min bar0.5]

In funzione del livello di pericolosità la norma citata impone le prestazioni idriche da rispettare:  

• Ap area operativa:
  l’area in cui tutti gli sprinkler posizionati in essa devono essere considerati operativi (in funzione contemporanea) ai fini del dimensionamento dell’impianto, 
• qds la densità di scarica: 
  portata minima di acqua da garantire per unità di superficie (normalmente espressa in [l/min/mq] ovvero [mm/min]), 
• Pmin la pressione minima: 
  pressione minima da garantire allo sprinkler collocato nella posizione idraulicamente più sfavorevole per garantire la densità di scarica di progetto, quando tutti gli sprinkler nell’area operativa sono in funzione,
• ts durata di scarica: 
  tempo per il quale deve essere garantito il corretto funzionamento dell’impianto senza scendere al di sotto delle prestazioni minime,
• As area massima per sprinkler: 
  massima copertura areale per il singolo dispositivo, 
• diametro minimo delle tubazioni

Inoltre, sempre in funzione del livello di pericolosità, vengono imposte le prestazioni idriche dei dispositivi, in termini di fattore K e pressione minima, come indicato nella seguente tabella.

Con questi dati e nel rispetto degli altri vincoli di posizionamento di norma è possibile stabilire il numero di dispositivi da installare e schematizzare la rete di distribuzione. 

In particolare, dai dati precedenti si possono valutare a cascata i seguenti:

Portata teorica dell’impianto:         Qt = Ap  qds   

Riserva teorica:                          Rt = Qt ts  

Numero di erogatori operativi         Ns = Ap / As                   (attivi nell’area operativa)

Portata specifica di scarica                  Qs  = Qt  / Ns         (portata richiesta agli sprinkler) 

Pressione minima richiesta                 Ps  = (Qs/K)0.5         (pressione da garantire agli sprinkler)

Per il dimensionamento delle riserve di acqua è significativo analizzare la rete in uno o più scenari di funzionamento con erogatori attivi nelle posizioni idraulicamente più favorevoli, in maniera da massimizzare la portata in uscita e verificare il dimensionamento delle alimentazioni idriche, siano esse da acquedotto o da gruppo di pompaggio. 

Ai fini delle verifiche idrauliche, la rete deve essere analizzata in scenari di funzionamento in cui siano attivi un certo numero di erogatori posti nelle posizioni idraulicamente più sfavorevoli, in maniera da verificare la capacità dei dispositivi in termini di portata effettiva e di pressione residua. 

Scelta dell’erogatore

Nota la portata specifica di scarica Qs  (ovvero la portata richiesta agli sprinkler) e la pressione minima da garantire agli sprinkler Ps  è possibile identificare teoricamente l’erogatore da applicare, valutando il coefficiente di efflusso ideale Kid  mediante la legge di efflusso: 

L’erogatore ideale permette di soddisfare al meglio le due condizioni sulla portata e la pressione, quindi operativamente converrà scegliere dai cataloghi un dispositivo con fattore K quanto più vicino al valore ideale Kid:in quanto: 

• se K < Kid la portata richiesta si raggiunge a pressioni di esercizio maggiori di Ps,

       ovvero il dispositivo richiede alla rete una maggiore pressione di esercizio,

• se K > Kid la pressione residua richiesta si raggiunge a portate maggiori di Qs,

       ovvero il dispositivo richiede alla rete una maggiore portata di alimentazione.

Schema di verifica del dispositivo nell’analisi della rete

Nella versione Hydronet V4 il dispositivo sprinkler viene modellato come uno speciale nodo “erogatore”, ovvero come un nodo in cui la portata in uscita non è imposta a priori (come nei generici nodi di rete), ma discende dalla pressione presente nel punto di attacco con la rete, secondo la legge di di efflusso:

Questo permette il rigoroso bilanciamento della rete e permette di conoscere le reali portate in uscita dagli erogatori attivi. 

Verifica dei requisiti di efflusso richiesti agli erogatori 

A valle dell’analisi si controllerà quindi per ogni erogatore attivo che i valori di esercizio della portata erogata e della pressione residua siano compatibili con i valori di domanda:

qnodo ≥ qdom   

pnodo ≥ pdom  

essendo:

pnodo        la pressione nel nodo (pressione residua),

qnodo        la portata reale in uscita dall’erogatore,

pdom          la pressione minima di funzionamento

       richiesta da norma in funzione del livello di pericolo (vedi tabella precedente),

qdom          la portata minima richiesta, ovvero la portata specifica di scarica Qs
       valutata secondo norma in funzione del livello di pericolo (vedi paragrafo precedente).

Per ogni scenario di calcolo il programma controlla in automatico le condizioni di funzionamento, emettendo messaggi di attenzione sui casi non soddisfatti, mettendo a disposizione profili piezometrici e mappe cromatiche, evidenziando nelle griglie dei risultati i valori non accettabili. 

La modalità di analisi col bilanciamento dei nodi erogatori, che corrisponde alla modalità PDA (Pressure Driven Analysis) di Epanet, è resa possibile dal robusto solutore non lineare di Hydronet. 

Vengono inoltre controllate in automatico le seguenti verifiche, con relativi avvisi automatici. 

Verifica della massima pressione di esercizio per reti di sprinkler

La Uni 12845/p.8.2.1 richiede che la massima pressione di esercizio, misurata al punto di connessione delle apparecchiature (sprinkler, valvole, ecc.)  
12 bar         per le reti di sprinkler.

Verifica della velocità di flusso massima per reti di sprinkler

Si controlla che velocità di flusso nelle tubazioni non ecceda i valori limiti impostati a priori. Nel caso delle reti di sprinkler si imposta una velocità massima di 10 m/sec, ma in ogni caso il valore può essere reimpostato dall’utente.

All’utente resta il controllo di condizioni non d{p}irettamente collegate al calcolo idraulico, come le seguenti. 

Condizioni sui diametri delle tubazioni

La norma tecnica impone condizioni sul diametro delle tubazioni: 

• gli sprinkler del tipo rivolti verso l'alto (upright) non devono essere collegati ad una qualsiasi tubazione avente un diametro maggiore di 65 mm, o 50 mm, se coibentata, 
• gli sprinkler del tipo rivolto verso il basso (pendent) non devono essere direttamente collegati ad una tubazione avente un diametro maggiore di 80 mm, 
• il diametro delle tubazioni non deve essere minore di quello indicato nella seguente tabella:

Fasi operative per la modellazione della rete in Hydronet

Fatta questa premessa, le fasi operative per la modellazione della rete in Hydronet sono le seguenti:

• Classificazione del livello di pericolosità
• Scelta degli erogatori in base alle prestazioni ad essi richieste dalla norma tecnica. 
• Modellazione della rete con gli erogatori richiesti secondo la norma tecnica.
• Esecuzione del calcolo idraulico per vari scenari significativi di utilizzo.
• Controllo dei risultati idraulici della rete: assenza di depressioni, velocità di flusso, ecc.
• Controllo dei requisiti richiesti sui singoli erogatori: portata effettiva, pressione residua. 

Scenari di funzionamento

Per gli impianti sprinkler la norma parla di “area operativa”, intesa come l’area all'interno della quale gli sprinkler devono essere considerati contemporaneamente operativi ai fini del dimensionamento dell’impianto,

Nel caso di impianti misti (con idranti e sprinkler) viene invece richiesta la contemporaneità fra i due impianti nel caso sussista un’unica alimentazione a supporto.

Sono inoltre significativi anche gli scenari con gli erogatori attivi nelle posizioni idraulicamente più favorevoli, in maniera da massimizzare la portata in uscita e verificare il dimensionamento delle alimentazioni idriche, siano esse da acquedotto o da gruppo di pompaggio. 

Il programma Hydronet permette un’agevole gestione degli scenari, per ognuno dei quali provvede all’esecuzione dell’analisi ed al controllo dei requisiti minimi di funzionamento. 

Una volta concluse le analisi, che tipicamente non impiegano più di qualche secondo anche per reti molto estese, l’utente avrà un quadro completo delle prestazioni e sintesi grafiche efficaci per apprezzare il funzionamento della rete e per intervenire laddove necessario per migliorarlo.