Quali sono i diversi tipi di ugelli per manichette antincendio e come funzionano?

Quando scoppia un incendio, l’efficacia della risposta di soppressione dipende non solo dal volume di acqua disponibile, ma anche dalla precisione e dall’efficienza con cui l’acqua viene erogata all’incendio. La manichetta antincendio e il suo ugello funzionano come un sistema integrato e la mancata corrispondenza di uno dei componenti al tipo di incendio, alla disposizione dell'edificio o ai requisiti operativi può comportare un controllo antincendio inadeguato, danni inutili causati dall'acqua o condizioni pericolose per i vigili del fuoco. Comprendere i diversi tipi di ugelli delle manichette antincendio, come vengono classificate le manichette antincendio e come questi componenti interagiscono tra loro è una conoscenza essenziale per i professionisti della sicurezza antincendio, i gestori delle strutture e chiunque sia responsabile della manutenzione o dell'implementazione delle attrezzature antincendio.

Che cos'è un ugello per manichetta antincendio e perché il tipo è importante?

A ugello della manichetta antincendio è il raccordo terminale collegato all'estremità di scarico di una manichetta antincendio che controlla la forma, la portata, la velocità e il modello del flusso d'acqua diretto verso un incendio. Anche se può sembrare un semplice raccordo meccanico, l'ugello è in realtà un dispositivo idraulico di precisione che determina se l'acqua raggiunge efficacemente la sede dell'incendio, se si converte efficacemente in vapore per assorbire il calore e se il vigile del fuoco riesce a mantenere il controllo delle forze di reazione generate dal flusso d'acqua.

Diversi scenari di incendio richiedono caratteristiche di erogazione dell'acqua fondamentalmente diverse. Un attacco diretto della fiamma in un incendio strutturale richiede un flusso diretto ad alta velocità che possa penetrare in profondità nel materiale in fiamme. Un incendio boschivo in un arbusto secco può richiedere un'ampia formazione di nebbia per raffreddare l'area circostante e proteggere i vigili del fuoco. Un incendio causato da carburante di Classe B può richiedere una combinazione specifica di portata e schema per evitare la diffusione di liquido infiammabile. La scelta del tipo di ugello sbagliato riduce l'efficacia della soppressione e può peggiorare attivamente la situazione. Questo è il motivo per cui la scelta del tipo di ugello della manichetta antincendio è una competenza fondamentale nella pianificazione e nelle operazioni di soppressione degli incendi.

Principali tipi di ugelli per manichette antincendio

Gli ugelli delle manichette antincendio sono ampiamente classificati in base alla capacità del modello di flusso, al metodo di controllo della portata e all'applicazione prevista. Ciascun tipo presenta punti di forza e limitazioni operative specifiche che determinano dove viene utilizzato nel modo più appropriato.

Ugello a foro liscio

L'ugello a foro liscio, chiamato anche ugello a foro pieno o a punta diritta, è il modello di ugello più semplice e più antico utilizzato nella lotta agli incendi. È costituito da una punta cilindrica con un foro liscio e senza ostacoli che produce un unico flusso lineare e coerente. Il diametro della punta è fisso e determina la portata ad una determinata pressione operativa. I diametri comuni delle punte per le operazioni con lenza manuale vanno da 15 mm (5/8 pollici) a 32 mm (1¼ pollici), mentre le punte con foro liscio del flusso principale possono raggiungere 44 mm (1¾ pollici) o più.

Gli ugelli a foro liscio sono apprezzati per la loro capacità di erogare flussi ad alto flusso con una forza di reazione minima rispetto all'energia del flusso d'acqua, la loro semplicità meccanica senza parti mobili soggette a guasti e la loro capacità di mantenere la coerenza del flusso su lunghe distanze di lancio, spesso superiori a 30-40 metri. Sono la scelta preferita per attacchi strutturali interni aggressivi e per situazioni in cui è richiesta la massima erogazione di acqua sulla distanza. Il loro limite è l’assenza di qualsiasi aggiustamento del modello; producono solo un flusso diretto e non possono creare una nebbia o uno spruzzo per il raffreddamento del vapore o la protezione dell'equipaggio.

Ugello combinato (ugello nebbiogeno)

L'ugello combinato, ampiamente noto come ugello nebulizzante, è il tipo di ugello più versatile nella moderna lotta antincendio e costituisce l'equipaggiamento standard della maggior parte degli apparati antincendio in tutto il mondo. Utilizza un meccanismo deflettore regolabile che può essere ruotato o spostato per produrre uno schema continuamente variabile da un flusso stretto e diritto a una nebbia ad ampio angolo, tipicamente da 0° a 100° di angolo del cono. Questa flessibilità del modello consente a un singolo ugello di gestire un attacco diretto a flusso diretto, una nebbia ampia per tattiche di fuoco controllate dalla ventilazione, una nebbia media per la protezione dall'esposizione o una nebbia stretta per il raffreddamento del gas.

Gli ugelli combinati sono disponibili nelle varianti a flusso fisso e automatico (pressione costante). Gli ugelli combinati a flusso fisso erogano una portata impostata, in genere 95, 190 o 250 litri al minuto, alla pressione operativa progettata di 700 kPa (100 psi). Gli ugelli combinati automatici incorporano un meccanismo di regolazione della pressione caricato a molla che mantiene una pressione dell'ugello relativamente costante su un'ampia gamma di portate, rendendoli più tolleranti quando la pressione della pompa fluttua. Il compromesso è rappresentato dalla complessità meccanica aggiunta e da requisiti di manutenzione più frequenti rispetto ai modelli con foro liscio o flusso fisso.

Ugello a flusso regolabile

Gli ugelli a flusso regolabile consentono all'operatore di selezionare manualmente tra due o più portate preimpostate, ad esempio 115 LPM, 190 LPM e 280 LPM, utilizzando un anello selettore o un quadrante di selezione sul corpo dell'ugello. Questa funzionalità consente agli operatori di adattare la velocità di applicazione dell'acqua alle condizioni di incendio e alla capacità disponibile della pompa senza modificare l'ugello o la punta. Gli ugelli a flusso regolabile sono sempre più diffusi negli apparati antincendio urbani dove la stessa manichetta può essere utilizzata sia per attacchi interni residenziali che richiedono portate inferiori, sia per incendi di strutture commerciali più grandi che richiedono volumi più elevati.

Ugello in schiuma

Gli ugelli per schiuma sono progettati specificatamente per aspirare l'aria in una miscela concentrata di acqua e schiuma, producendo schiuma espansa che viene applicata agli incendi di Classe B (liquidi infiammabili). Gli ugelli in schiuma ad aspirazione d'aria aspirano l'aria attraverso le porte di induzione attorno alla punta dell'ugello, creando una copertura in schiuma a bassa espansione con rapporti di espansione da 4:1 a 10:1. I generatori di schiuma a media e alta espansione utilizzati in spazi chiusi o nella protezione di hangar per aerei raggiungono rapporti di espansione da 100:1 a 1000:1. Gli ugelli per schiuma devono essere adattati esattamente al tipo specifico di concentrato di schiuma e alla concentrazione utilizzata, poiché l'utilizzo di un ugello per l'aspirazione dell'aria con la formulazione di schiuma errata riduce significativamente le prestazioni di abbattimento.

Ugelli perforanti e penetranti

Gli ugelli perforanti sono un tipo specializzato progettato per essere guidato o forato attraverso pareti, tetti o carrozzerie di veicoli per fornire acqua o schiuma in spazi chiusi dove l'accesso diretto è impossibile o pericoloso. Sono dotati di una punta in acciaio temprato o di una punta da trapano e numerosi piccoli orifizi di spruzzo proprio dietro la punta. Una volta inseriti, erogano un getto a 360° all'interno dello spazio chiuso. Sono particolarmente utili per combattere gli incendi all'interno dei vani motore dei veicoli, delle cavità delle pareti e delle fusoliere degli aerei e riducono la necessità di aprire strutture che potrebbero contribuire al contenimento dell'incendio.

Confronto tra i tipi di ugelli per manichette antincendio

La tabella seguente riassume le principali caratteristiche operative dei principali tipi di manichette antincendio per facilitare le decisioni di selezione.

Comprensione dei tubi dell'acqua antincendio: tipi e classificazioni

I tubi dell'acqua antincendio sono il condotto che fornisce acqua pressurizzata dalla pompa all'ugello. Come gli ugelli, non sono prodotti generici intercambiabili: le manichette antincendio sono progettate per specifici valori di pressione, classi di diametro, standard di costruzione e requisiti di applicazione. L'utilizzo di un tubo sottodimensionato, di dimensioni errate o danneggiato con un ugello ad alte prestazioni può provocare guasti al tubo, limitazioni del flusso o lesioni.

Tubo d'attacco

La manichetta da attacco è la manichetta antincendio principale utilizzata direttamente nelle operazioni di soppressione degli incendi. È progettato per essere utilizzato rapidamente, resistere a pressioni di esercizio operative tipicamente comprese tra 1.000 e 1.700 kPa (da 150 a 250 psi) ed essere gestito dai vigili del fuoco in condizioni difficili. I diametri standard dei tubi di attacco sono 38 mm (1½ pollici) e 45 mm (1¾ pollici) per le operazioni con linea a mano, mentre 65 mm (2½ pollici) vengono utilizzati per operazioni con linea a mano a flusso più elevato e attacchi di transizione. I tubi di attacco sono realizzati con una guaina sintetica intrecciata su un rivestimento in gomma o termoplastica senza cuciture, che fornisce flessibilità, resistenza all'abrasione e contenimento della pressione.

Tubo di alimentazione (tubo flessibile di grande diametro)

Il tubo di alimentazione, chiamato anche tubo di grande diametro (LDH), viene utilizzato per trasferire l'acqua da un idrante o da una fonte d'acqua alla pompa dell'apparato antincendio o tra apparecchi di pompaggio a relè. I diametri LDH standard sono 100 mm (4 pollici) e 125 mm (5 pollici). I tubi di alimentazione funzionano a pressioni inferiori rispetto ai tubi di attacco - tipicamente da 700 a 1.000 kPa (da 100 a 150 psi) - ma trasportano volumi di flusso estremamente elevati, spesso superiori a 2.000-4.000 litri al minuto. La loro costruzione privilegia l'elevata capacità di flusso e la facilità di implementazione rispetto alla flessibilità e alla resistenza all'abrasione richieste dalle linee di attacco.

Tubo di rinforzo

Il tubo di rinforzo è un tubo di gomma ad alta pressione di diametro più piccolo, in genere da 19 mm a 25 mm (da ¾ a 1 pollice), montato in modo permanente su una bobina sull'apparato antincendio. Viene utilizzato per un rapido dispiegamento contro incendi incipienti, incendi di veicoli e incendi di rifiuti dove la portata fornita da una linea di attacco a grandezza naturale non è necessaria. I tubi del booster possono funzionare a pressioni fino a 2.100 kPa (300 psi) e sono apprezzati per la loro facilità di implementazione senza la necessità di disporre e collegare tubi di lunghezza standard.

Tubo flessibile per silvicoltura e aree selvagge

Il tubo forestale è leggero, flessibile e progettato per il trasporto manuale e l'impiego su terreni accidentati dove l'accesso dei veicoli non è disponibile. Ha tipicamente un diametro di 38 mm (1½ pollice), è prodotto con una struttura di rivestimento più leggera rispetto al tubo di attacco standard ed è valutato per pressioni comprese tra 1.000 e 1.400 kPa. Alcuni modelli di tubi forestali utilizzano una struttura a camicia singola per ridurre il peso per unità di lunghezza, accettando una resistenza allo scoppio leggermente inferiore in cambio di una migliore comprimibilità e di una ridotta fatica da trasporto durante le operazioni estese nelle aree selvagge.

Specifiche critiche per la corrispondenza tra tubo e ugello

Affinché una manichetta antincendio e un ugello funzionino insieme come un sistema efficace, diversi parametri idraulici e meccanici devono essere abbinati correttamente. Eventuali disallineamenti comportano scarse prestazioni del flusso, un'eccessiva forza di reazione del tubo o perdite di pressione che riducono la capacità dell'ugello di erogare il flusso nominale.

• Diametro del tubo e portata dell'ugello: Il diametro del tubo deve essere adeguato a fornire la portata richiesta dall'ugello senza eccessive perdite di attrito. Come guida generale, un tubo da 38 mm può supportare portate fino a circa 250 LPM; un tubo da 45 mm fino a 450 LPM; e un tubo da 65 mm fino a 900 LPM nelle lunghezze tipiche della linea a mano. Il superamento di queste soglie provoca una significativa caduta di pressione e riduce la pressione operativa dell'ugello al di sotto dei parametri di progettazione.
• Compatibilità pressione operativa: Gli ugelli a foro liscio sono generalmente progettati per funzionare a pressioni degli ugelli comprese tra 350 e 500 kPa (da 50 a 75 psi). Gli ugelli nebbiogeni combinati standard funzionano a 700 kPa (100 psi). Gli ugelli a bassa pressione progettati per una maggiore sicurezza dei vigili del fuoco e una forza di reazione ridotta funzionano a 350 kPa (50 psi). La pressione di scarico della pompa deve tenere conto sia della pressione dell'ugello richiesta che della perdita di attrito nella lunghezza del tubo utilizzato.
• Compatibilità accoppiamento: I raccordi della manichetta antincendio devono corrispondere tra le sezioni della manichetta e tra la manichetta e l'ugello. I giunti Storz, ampiamente utilizzati in Europa e sempre più anche in altre regioni, sono simmetrici e neutrali rispetto al genere. Gli accoppiamenti American National Standard Thread (ANST) e British Standard Instantaneous (BSI) hanno il genere. La combinazione di standard di accoppiamento incompatibili richiede adattatori che aggiungono peso e potenziali punti di perdita alla tubazione.
• Forza di reazione dell'ugello e manovrabilità del tubo: Le configurazioni degli ugelli con flusso più elevato e pressione più elevata generano maggiori forze di reazione che devono essere controllate dal team di manichetta. Un ugello a foro liscio da 65 mm con una punta da 32 mm a 500 kPa genera una forza di reazione superiore a 300 N, richiedendo una squadra di tubi adeguatamente equipaggiata e rinforzata. Adattare la scelta degli ugelli alle dimensioni dell'equipaggio disponibile e alle capacità fisiche è importante quanto abbinare i parametri idraulici.

Requisiti di manutenzione e ispezione per manichette antincendio e ugelli

Le manichette antincendio e gli ugelli sono apparecchiature di sicurezza che devono essere mantenute sempre in condizioni funzionali. Un tubo o un ugello che si guasta durante un'operazione di soppressione incendi attiva può provocare lesioni ai vigili del fuoco, perdita di controllo del fuoco o collasso strutturale. Sia NFPA 1962 (Standard for the Care, Use, Inspection, Service Testing, and Substitution of Fire Hose, Couplings, Nozzles, and Fire Hose Appliances) che gli standard internazionali equivalenti specificano criteri minimi di ispezione, test e sostituzione.

• Test annuale di servizio dei tubi: Tutte le manichette antincendio e di alimentazione devono essere sottoposte a test di pressione idrostatica annualmente al 110% della pressione massima di prova di esercizio della manichetta: in genere 1.700 kPa per la manichetta di attacco e 1.000 kPa per la manichetta di alimentazione. Qualsiasi tubo che presenti perdite nel rivestimento, separazione del raccordo o rigonfiamento del rivestimento durante il test deve essere immediatamente messo fuori servizio.
• Ispezione visiva dopo ogni utilizzo: Dopo ogni utilizzo, i tubi flessibili devono essere ispezionati per tutta la loro lunghezza per rilevare eventuali tagli, abrasioni, attorcigliamenti, muffe o danni ai giunti. I tubi utilizzati in scenari di estricazione di veicoli, industriali o boschivi possono subire danni non visibili senza un attento esame. Le parti danneggiate dovranno essere riparate da tecnici qualificati altrimenti il ​​tubo dovrà essere condannato.
• Test del flusso e del modello degli ugelli: Gli ugelli devono essere testati periodicamente per verificare che le portate effettive corrispondano alle specifiche del produttore e che i meccanismi di regolazione del getto funzionino senza intoppi per tutta la loro gamma. Gli ugelli combinati devono essere smontati e ispezionati per verificare l'usura del meccanismo del deflettore e delle superfici della sede ogni anno o dopo l'esposizione a fonti d'acqua abrasive.
• Sostituzione guarnizione accoppiamento: Le guarnizioni del raccordo del tubo devono essere ispezionate ad ogni prova di servizio e sostituite se mostrano crepe, deformazione da compressione o danni alla superficie. Una guarnizione del giunto che perde sotto la pressione operativa provoca una significativa perdita di flusso ed espone il personale nelle vicinanze a spruzzi d'acqua ad alta pressione.

Conclusione

La selezione del tipo di ugello della manichetta antincendio e le specifiche della manichetta antincendio non sono dettagli amministrativi: sono decisioni ingegneristiche con conseguenze dirette sull'efficacia della lotta antincendio e sulla sicurezza del personale. La semplicità e la portata dell'ugello a foro liscio lo rendono insostituibile per attacchi strutturali aggressivi. La versatilità dell'ugello nebulizzante combinato lo rende lo standard per le operazioni generiche. I tubi di alimentazione e quelli di attacco svolgono ruoli idraulici distinti che non possono essere sostituiti l'uno con l'altro. Comprendendo i principi idraulici che definiscono le prestazioni degli ugelli, adattando il diametro e la lunghezza del tubo ai requisiti di flusso dell'ugello, mantenendo le attrezzature secondo gli standard riconosciuti e selezionando i tipi di ugelli in base agli specifici scenari di incendio pianificati, i vigili del fuoco e i vigili del fuoco industriali possono costruire sistemi di tubi e ugelli che forniscono una capacità di soppressione affidabile ed efficace quando è più necessaria.