Metodo di calcolo avanzato per ASET [Parte Seconda]
In questo articolo vedremo un approfondimento completo sul metodo di calcolo avanzato per l’ASET (Available Safe Escape Time), basandoci dettagliatamente sui modelli di calore e visibilità, nonché sulle soglie di prestazione esposte nella Tabella M.3-2 del Codice di prevenzione Incendi
Questo studio, fondamentale in contesti di Fire Safety Engineering, approfondisce il comportamento degli occupanti e dei soccorritori in situazioni di emergenza, fornendo strumenti per la progettazione di ambienti sicuri.
Modello Calore
Il modello di calore analizza l’impatto termico sugli occupanti in base a due principali variabili: calore radiante e calore convettivo. Questi parametri definiscono il tempo entro il quale un soggetto può essere considerato incapacitato a causa dell’esposizione a temperature elevate.
Soglie di Prestazione del Calore
La verifica delle prestazioni si basa sui seguenti limiti conservativi:
| Parametro | Occupanti | Soccorritori |
| Temperatura massima di esposizione | ≤ 60 °C | ≤ 80 °C |
| Irraggiamento termico massimo | ≤ 2,5 kW/m² | ≤ 3,0 kW/m² |
Le soglie di esposizione sono essenziali per prevenire danni gravi, quali:
- Ustioni cutanee.
- Ustioni al tratto respiratorio, particolarmente critiche se l’aria inalata contiene elevate concentrazioni di vapore acqueo (> 10%).
- Ipertermia.
Calcolo del Tempo di Incapacità per Calore Radiante
Il limite di sostenibilità per la pelle per esposizioni a calore radiante è di circa 2,5 kW/m2. Al di sotto di tale soglia l’esposizione a calore radiante può essere tollerata per 30 minuti o più, senza influenzare in modo significativo il tempo disponibile per l’esodo. Per esposizioni al calore radiante superiore a circa 2,5 kW/m2 il tempo, tIrad, espresso in minuti, che provoca le ustioni di secondo grado diminuisce rapidamente secondo la seguente equazione:
tIrad = 6,9q-1,56
ove q è il flusso termico radiante espresso in kW/m2.
Si riporta, altresì, che per esposizioni a calore radiante maggiori di 2,5 kW/m2 il tempo di raggiungimento della soglia di dolore è calcolabile mediante la seguente equazione:
tIrad = 4,2q-1,9
La norma dichiara espressamente che l’incertezza legata all’uso delle succitate equazioni è del ±25%.
Per raggiungere la soglia di dolore:
Questi valori forniscono indicazioni utili per valutare i rischi di esposizione al calore.
Calcolo del Tempo di Incapacità per Calore Convettivo
Il calcolo del tempo di incapacitazione per esposizione al calore convettivo dell’aria con concentrazione di vapore acqueo inferiore al 10% in volume, può essere effettuata utilizzando le seguenti equazioni:
tIconv = (4,1 x 108)T-3,61 per persone normalmente vestite
tIconv = (4,1 x 108)T-3,61per persone nude o con vestiti leggeri
ove T è la temperatura in gradi Celsius.
Questa formula è applicabile sia a persone vestite normalmente sia a persone nude o con vestiti leggeri. È importante considerare che tutte le formule presentano un’incertezza del ±25%.
Con le premesse di cui sopra, relativamente all’esposizione al calore per irraggiamento e convezione la norma ISO 13571 considera un modello basato ancora sul concetto di dose rappresentato dalla seguente equazione:
$$X_{FED}=\ \sum_{t_1}^{t_2}{(\frac{1}{t_{Irad}}}\ +\ \frac{1}{t_{Iconv}})∆t$$
L’applicazione di tale modello presuppone il calcolo dei tempi di incapacitazione per calore radiante e calore convettivo.
Modello Visibilità
La visibilità in un ambiente saturo di fumo è un parametro cruciale per garantire l’orientamento e la sicurezza durante l’evacuazione. La visibilità è influenzata dalla densità delle particelle di fumo, dalla distribuzione delle dimensioni e dalle proprietà ottiche del particolato.
Calcolo della Visibilità
La visibilità in presenza di fumo esprime la massima distanza alla quale un oggetto è visibile e dipende dalla densità del particolato, dalla distribuzione delle dimensioni delle particelle, dalle proprietà ottiche del fumo e dalla intensità della luce stessa secondo la legge di Bouguer di seguito riportata:
$$\frac{I}{I_0}\ =\ e^{-KL}$$I0 è l’intensità luminosa di un fascio di raggi di luce paralleli misurata in un ambiente privo di fumo con un rivelatore avente la stessa sensibilità spettrale dell’occhio umano;
I è l’intensità luminosa di un fascio di luce parallelo che ha attraversato una certa lunghezza di un ambiente con presenza di fumi;
L è la lunghezza del fascio attraverso un ambiente con presenza di fumi (lunghezza del percorso ottico), espressa in metri.
K è il coefficiente di estinzione luminosa (m-1).
Tabella Riassuntiva delle Soglie Prestazionali (M.3-2)
| Modello | Prestazione | Soglia di prestazione | Riferimento |
| Oscuramento della visibilità da fumo | Visibilità minima di pannelli riflettenti, non retroilluminati, valutata ad altezza 1,80 m dal piano di calpestio | Occupanti: 10 m Occupanti in locali di superficie lorda < 100m2: 5 m | ISO 13571:2012 |
| Soccorritori: 5 m Soccorritori n locali di superficie lorda < 100m2: 2,5 m | [1] | ||
| Gas tossici | FED, fractional effective dose e FEC, fractional effective concentration per esposizione a gas tossici e gas irritanti, valutata ad altezza,80 m dal piano di calpestio | Occupanti: 0,1 | ISO 13571:2012, limitando a 1,1% la porzione di occupanti incapacitati al raggiungimento della soglia |
| Soccorritori: nessuna valutazione | – | ||
| Calore | Temperatura massima di esposizione | Occupanti: 60°C | ISO 13571:2012 |
| Soccorritori: 80°C | [1] | ||
| Calore | Irraggiamento termico massimo da tutte le sorgenti (incendio, effluenti dell’incendio, struttura) di esposizione degli occupanti | Occupanti: 2,5 kW/m2 | ISO 13571:2012, per esposizioni inferiori a 30 minuti |
| Soccorritori: 3 kW/m2 | [1] | ||
| [1] Ai fini di questa tabella, per soccorritori si intendono i componenti delle squadre aziendali opportunamente protetti ed addestrati alla lotta antincendio, all’uso dei dispositivi di protezione delle vie aeree, ad operare in condizioni di scarsa visibilità. Ulteriori indicazioni possono essere desunte ad esempio da documenti dell’Australian Fire Authorities Council (AFAC) per hazardous conditions. | |||
Conclusioni
Il calcolo avanzato dell’ASET rappresenta il tempo che si ha a disposizione per l’esodo calcolato attraverso quattro modelli differenti: modello gas tossici e/o gas irritanti, modello calore convettivo, modello calore radiante e modello oscuramento della visibilità da fumo. Nel prossimo articolo parleremo invece del calcolo semplificato dell’ASET
Un’applicazione corretta di queste analisi è essenziale per ottimizzare i tempi di esodo in un progetto di Fire Safety Engineering.