Analisi dell’impatto di incendi in ambienti confinati. Prestazioni dei filtri a prova di fumo in un tunnel di linea metropolitana

This research thesis, developed in collaboration with Metropolitana Milanese S.p.a. and Commissione Prevenzione Incendi dell'Ordine degli Ingegneri della Provincia di Milano, presents benchmarks analysis about a smokeproof enclusure, of a typical emergency egress in a subway tunnel line. This analysis have been developed running a CFD code (OpenFOAM©) and considered two differents trouble; the first inherent the check of an appropriate vestibule shaft section extracting smoke in natural convection; the second about the comparison of differents performance obtained in case of open or mechanized ventilated vestibule, depending on appropriate hypothesis shared with Metropolitana Milanese technician. The fire scenario considered, which foresee a designed 10 MW heat release rate localized into the coach undercarriage in the middle of a train, aim to verify the adequacy of different fire fight strategy, throught convenient safety criteria definition. Main interest has been oriented at the comparison of two principal solution to keep clear from smoke escape route by natural and forced ventilation. As regard natural ventilation case, first an optimum section value of the vestibule shaft has been determined among presumed, in absence of certain informations about it, while about forced ventilation tunnel have been considered usual flows adopted in this circumstances. To compare open and mechanized ventilation vestibule performance definition time of activation of ventilation systems is needed and the comparison required to consider different tunnel ventilation conditions. In this way has been possible to highlight principal criticity of varius solutions suggested, which provide useful information to optimize fire fighting systems. The complexity of fire scenario considered, initial and boundary conditions variability, have not allow to consider all possible configurations, but those simulations studied are extremely significant and always reasonably behalf security, to provide an effective consequence representation of fire studied to ensure risk assessment.

Lo scopo di questo lavoro di tesi, sviluppato in collaborazione con Metropolitana Milanese S.p.a. e la Commissione Prevenzione Incendi dell'Ordine degli Ingegneri della Provincia di Milano, riguarda l'analisi delle prestazioni di un filtro a prova di fumo a servizio di un tipico percorso di esodo di un tunnel di linea metropolitana. Tale analisi è stata eseguita mediante l'impiego di un opportuno codice di calcolo CFD (OpenFOAM©) e ha riguardato due diversi problemi: il primo inerente la verifica di un'idonea sezione del camino di estrazione nel caso di ventilazione naturale; il secondo il confronto in termini delle diverse performance ottenute nel caso di ventilazione naturale e di ventilazione forzata in immissione in base ad opportune ipotesi condivise con i tecnici di Metropolitana Milanese. Lo scenario d'incendio considerato, che prevede un rilascio di potenza di progetto di 10 MW localizzato nel sottocassa del treno al centro del convoglio, ha l'obiettivo di verificare l'adeguatezza delle diverse strategie, una volta definiti gli opportuni criteri di sicurezza sulla base dei quali sono state confrontate le soluzioni proposte. L'interesse principale è stato quello di confrontare la soluzione che prevede di mantenere libere dai fumi le vie di esodo mediante ventilazione naturale oppure ventilazione forzata in immissione. Per quanto riguarda il caso della ventilazione naturale si è prima proceduto alla determinazione della sezione del camino ottimale tra diverse ipotizzate, in assenza di chiare indicazioni a riguardo, mentre per quanto riguarda la ventilazione forzata si sono considerate le portate usualmente impiegate in tali circostanze. Per poter confrontare tra loro le prestazioni dei camini in immissione forzata o in estrazione naturale è stato necessario definire i tempi di attivazione delle unità ventilanti e il confronto ha richiesto di considerare diverse condizioni di ventilazione in galleria. In tale modo è stato possibile evidenziare le criticità principali delle varie soluzioni proposte, per poter fornire utili indicazioni all'ottimizzazione di tali sistemi antincendio. La complessità dello scenario considerato e la variabilità delle condizioni iniziali e al contorno non ha permesso di considerare tutte le possibili configurazioni, ma quelle oggetto delle simulazioni sono estremamente significative e sempre ragionevolmente a vantaggio della sicurezza, in modo da fornire una efficace rappresentazione delle conseguenze degli incendi considerati ai fini della valutazione del rischio.