Metodo di Calcolo Reti Antincendio
FireCAD implementa un metodo di calcolo moderno e modulare per la verifica idraulica delle reti antincendio sprinkler, basato sull'analogia idraulico-elettrica e sulla Teoria dei grafi.
📌 Generalità
Il calcolo di progetto e verifica di una rete antincendio sprinkler è caratterizzato da un notevole grado di difficoltà, dovuto essenzialmente al fatto che tali reti sono del tipo a configurazione di utenza multipla. Le combinazioni possibili di erogatori contemporaneamente in funzione (aree operative) possono essere in numero elevato, rendendo complesso ottimizzare il dimensionamento di ogni ramo di rete.
Il metodo di calcolo di verifica implementato in FireCAD è estremamente moderno, affidabile e modulare, e consente di soddisfare le seguenti esigenze:
- Dimensionare l'impianto.
- Individuare le aree operative favorita e sfavorita.
- Scegliere l'alimentazione.
🔧 Verifica Fluido Dinamica - Analogia Idraulica Elettrica e Teoria dei Grafi
Il calcolo di verifica di una rete idraulica in pressione può essere affrontato mediante l'analogia idraulico-elettrica. Le equazioni sono di due tipi:
- Equazioni ai nodi: espressione del principio di conservazione della massa.
- Equazioni alle maglie: espressione del principio di conservazione dell'energia (Teorema di Bernoulli).
Quando la complessità della rete è notevole, la scrittura del sistema di equazioni diventa difficile ed è necessario ricorrere alla Teoria dei grafi.
📐 Esempio di Calcolo
La figura sottostante rappresenta una rete idraulica formata da rami tubazioni (R1÷R8) e da rami utenza (R9, R10, R11), rappresentanti gli sprinkler.
La rete si interfaccia con l'esterno nel nodo N1, nel quale si considera applicata la pressione P1 di una generica alimentazione, e nei nodi N8, N9, N10, nei quali si considera applicata la pressione atmosferica.
Formula di Hazen-Williams
Il generico ramo R di rete, associato ad una tubazione percorsa da acqua, è caratterizzato dalla formula di Hazen-Williams:
| Parametro | Descrizione |
|---|---|
| Pk | Pressione nel nodo Nk [Pa] |
| Pj | Pressione nel nodo Nj [Pa] |
| Li | Lunghezza della tubazione rettilinea [m] |
| Qi | Portata volumetrica di acqua attraversante il ramo Ri [m³/s] |
| Di | Diametro interno del tubo [m] |
Il ramo associato allo sprinkler è caratterizzato dall'equazione:
dove Ki è il coefficiente di efflusso dello sprinkler [(l/min)/MPa½].
📊 Dati di Progetto e Soluzione
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Nodi della rete |  |
| Dati ai nodi |  |
Equazioni ai Nodi
- [7] Nodo N2: Q1 – Q2 – Q6 = 0
- [8] Nodo N3: Q2 – Q3 – Q5 = 0
- [9] Nodo N4: Q3 – Q4 = 0
- [11] Nodo N7: Q4 + Q8 – Q11 = 0
- [12] Globale: Q1 – Q9 – Q10 – Q11 = 0
Equazioni alle Maglie (Teorema di Bernoulli)
Per l'anello chiuso formato dai rami R3, R4, R8, R5:
Per la maglia formata dai rami R2, R3, R4, R8, R7, R6:
Applicando la [13] tra i nodi N1 e N8, lungo il percorso R1, R6, R9:
Le equazioni formano un sistema non-lineare di 11 equazioni nelle 11 incognite di portata. Le soluzioni al sistema sono:
| Ramo | Portata [l/min] |
|---|---|
| Q1 | 223,41 |
| Q2 | 147,11 |
| Q3 | 73,22 |
| Q4 | 73,22 |
| Q5 | 73,89 |
| Q6 | 76,30 |
| Q7 | 1,83 |
| Q8 | 1,25 |
| Q9 | 74,473 |
| Q10 | 74,472 |
| Q11 | 74,470 |