Una serranda di isolamento che non gestisce correttamente la modalità di flusso d’aria o che non dispone di un margine di chiusura sufficiente alla pressione differenziale effettiva non rivelerà tale discrepanza fino a quando l’impianto non sarà messo in servizio e già vincolato dalla geometria dei condotti, cementati o incassati in una parete. Le decisioni di dimensionamento prese prima del congelamento del progetto determinano se la serranda si adatta allo spazio, mantiene la pressione differenziale richiesta e può ancora essere sottoposta a manutenzione una volta che l’impianto è in funzione. Ottenere questi dati corretti prima di coinvolgere il fornitore modifica ciò che il fornitore può preventivare e ciò che il team di progetto potrà verificare in seguito.
Progettare le modalità di flusso d'aria e la resistenza ammissibile del sistema
Una serranda non funziona in un’unica condizione. Le modalità di flusso d’aria di mandata, di scarico e qualsiasi modalità di standby o di decontaminazione impongono ciascuna un profilo di velocità e pressione diverso attraverso lo stesso involucro, e la serranda deve funzionare in tutte queste modalità, non solo in quella che costituisce la base di progettazione per la scelta del ventilatore. Laddove un impianto operi in un’unica modalità di flusso d’aria in regime stazionario senza funzionamento alternato, il problema di dimensionamento è relativamente semplice: basta scegliere una serranda la cui resistenza a quella specifica portata rientri nei limiti di ciò che il sistema di ventilazione è in grado di fornire. Laddove l’impianto alterni tra funzionamento normale, una modalità a portata ridotta o di standby e una modalità di decontaminazione o isolamento, la serranda deve essere valutata separatamente per ciascuno di quei valori di portata, poiché la modalità con la portata più bassa non è necessariamente quella che produce la resistenza più elevata rispetto a quanto il ventilatore possa sopportare.
Questo è importante perché la resistenza ammissibile del sistema non è una proprietà esclusiva della serranda. Si tratta infatti del margine di resistenza che rimane al sistema di ventilazione dopo aver tenuto conto di tutti gli altri componenti presenti nel percorso del condotto. Una serranda dimensionata correttamente in modo isolato può comunque superare la resistenza ammissibile dell’impianto una volta inserita in un condotto che già ospita filtri, serpentine o altre serrande che consumano parte di tale margine. La conseguenza pratica è che il dimensionamento della serranda non può essere definito solo sulla base della sua curva di caduta di pressione; deve essere verificato rispetto alla resistenza che l’impianto di ventilazione è effettivamente in grado di assorbire in ciascuna modalità di portata di progetto, inclusa quella che presenta il margine più ridotto.
È opportuno distinguere le cause all’origine dell’aumento della resistenza in una serranda dalla questione del dimensionamento in sé, poiché una serranda che supera la messa in servizio in una determinata condizione di portata può comunque presentare un aumento della resistenza nel tempo per ragioni non correlate al dimensionamento iniziale; tale distinzione è trattata nella discussione relativa a Cosa provoca la caduta di pressione nelle serrande di biosicurezza?. Ai fini del dimensionamento, tuttavia, la questione è più circoscritta: la serranda proposta, in ogni modalità di flusso d’aria prevista che l’impianto utilizzerà effettivamente, rientra nella resistenza per cui il sistema di ventilazione è stato progettato in quel punto del percorso del condotto? Se le modalità di flusso d’aria dell’impianto non sono ancora state definite completamente, tale lacuna deve essere colmata prima che un fornitore possa proporre un dimensionamento con una certa sicurezza, poiché una serranda dimensionata in base a una modalità ipotetica potrebbe non superare la verifica della resistenza una volta confermato il campo operativo effettivo.
Effetti di area libera al di là delle dimensioni nominali dello smorzatore
La dimensione nominale di una serranda, ovvero la misura utilizzata per specificarne l’adattamento rispetto all’apertura di un condotto, descrive l’involucro, non l’apertura effettiva attraverso cui l’aria può passare. All’interno di tale involucro, le pale stesse, le relative guarnizioni e il telaio interno che tiene insieme il gruppo occupano tutti un’area della sezione trasversale che altrimenti costituirebbe un percorso di flusso aperto. Ne consegue che l’area di flusso utilizzabile è sempre inferiore a quanto suggerito dalla dimensione nominale, e la differenza tra le due non è fissa; dipende dalla specifica configurazione delle pale e delle guarnizioni della serranda proposta.
Ciò ha un impatto diretto sul dimensionamento, poiché una serranda selezionata facendo corrispondere la sua dimensione nominale alle dimensioni del condotto può comunque risultare sottodimensionata in termini di area di flusso effettiva; ciò significa che la velocità reale e la resistenza attraverso di essa risulteranno superiori a quanto previsto da un calcolo basato esclusivamente sulle dimensioni nominali. Laddove il progetto preveda uno spazio generoso e un percorso flessibile dei condotti, questo effetto è gestibile passando a una dimensione nominale maggiore e assorbendo la differenza. Laddove l’installazione sia vincolata da un punto di passaggio fisso del condotto, da un locale tecnico angusto o da un’apertura esistente che non può essere ampliata, la carenza di area libera diventa un vincolo inderogabile piuttosto che un margine di progettazione, poiché non è disponibile una dimensione nominale maggiore con cui compensare.
L'implicazione pratica è che qualsiasi calcolo della resistenza o della velocità utilizzato a supporto della decisione di dimensionamento dovrebbe basarsi sull'area di flusso effettiva utilizzabile della specifica serranda in esame, non sulla dimensione nominale dell'involucro utilizzata come riferimento per l'approvvigionamento. È proprio qui che l’analisi della modalità di flusso d’aria e l’analisi dell’area libera si intersecano: una serranda che sembra rispettare il limite di resistenza a un dato flusso d’aria di progetto, se valutata in base alle dimensioni nominali, potrebbe non rispettarlo una volta che nel calcolo viene inserita l’area di flusso effettiva. Verificare su quale dato si basi il dimensionamento proposto – se sulle dimensioni nominali dell’involucro o sull’area di flusso utilizzabile al netto di alette, guarnizioni e telaio – è una distinzione che vale la pena chiarire prima di accettare una proposta di dimensionamento piuttosto che dopo l’installazione, poiché l’eventuale deficit non è qualcosa che il team in loco possa correggere una volta che la serranda è in posizione.
Ingressi della pressione di chiusura e della coppia dell'attuatore
La pressione differenziale di chiusura è la pressione contro cui le alette della serranda devono resistere per rimanere chiuse senza che si verifichino perdite oltre una soglia accettabile, e nella maggior parte dei casi non si tratta di un valore unico impianti rilevanti ai fini del contenimento. Uno spegnimento normale, in cui il sistema viene arrestato in condizioni controllate, presenta in genere una differenza di pressione diversa rispetto a una risposta a un guasto, in cui la serranda potrebbe dover chiudersi contro qualsiasi condizione di pressione esistente al momento del guasto, anziché contro quella prevista in anticipo. Una condizione di isolamento per decontaminazione, in cui la serranda deve isolare uno spazio dal resto del sistema durante un ciclo di decontaminazione, può presentare un’ulteriore differenza di pressione, a seconda di come viene eseguito tale ciclo.
Ciascuna di queste condizioni pone requisiti specifici al progetto della tenuta della serranda e, più direttamente, all’attuatore responsabile di portare le alette in posizione chiusa e di mantenerle in tale posizione. La coppia dell’attuatore deve essere sufficiente non solo a muovere le alette in condizioni di assenza di carico, ma anche a farle aderire contro la specifica pressione differenziale presente in qualunque condizione di isolamento venga valutata, e a mantenere tale aderenza per tutto il tempo richiesto dalla condizione. Un attuatore dimensionato esclusivamente in base alla pressione differenziale normale di arresto potrebbe risultare sottodimensionato per una condizione di risposta a guasto, qualora tale condizione comporti una pressione differenziale superiore rispetto al caso normale; ecco perché ogni condizione di isolamento definita dal progetto deve essere verificata individualmente rispetto al servizio dell’attuatore, anziché presumere che prevalga la condizione più comune.
Laddove le condizioni di isolamento per la risposta ai guasti e la decontaminazione di un impianto non siano ancora state caratterizzate in termini di pressione differenziale prevista, tale lacuna limita direttamente il grado di certezza con cui è possibile confermare il carico di lavoro dell’attuatore, poiché il dimensionamento della coppia deriva dalla condizione di pressione a cui deve resistere. Si tratta di un caso in cui la conseguenza di un dato non risolto non è una questione di grado, ma di stabilire se l’attuatore si chiuderà e manterrà la tenuta nella condizione da cui dovrebbe proteggere. Definire la pressione differenziale di ciascuna condizione di isolamento, anche quando i valori numerici sono ancora in fase di definizione in altre parti del progetto, è ciò che consente di verificare il funzionamento dell’attuatore sulla base di dati concreti anziché di ipotesi.
Tolleranze relative alla flangia, alla presa di prova e all’involucro di manutenzione
L’ingombro della serranda stessa è solo una parte di ciò che il luogo di installazione deve poter accogliere. Le flange aggiungono ulteriore ingombro oltre l’involucro a entrambe le estremità dell’unità. L’attuatore, a seconda della sua posizione di montaggio e della corsa necessaria per azionare le alette, si estende verso l’esterno dal condotto in una direzione che deve essere considerata separatamente dal tracciato del condotto stesso. Le porte di prova, laddove il progetto richieda una verifica in loco delle prestazioni della serranda, necessitano di un accesso diretto e senza ostacoli; ciò significa che lo spazio attorno all’unità installata deve consentire l’inserimento e la lettura della strumentazione senza interferire con la serranda o con i condotti adiacenti. L’isolamento, laddove il percorso del condotto sia coibentato, aggiunge ulteriore ingombro attorno all’involucro che non viene considerato in uno spazio previsto in base alle sole dimensioni del condotto non isolato.
Laddove una struttura disponga di ampio spazio tecnico intorno al punto di installazione previsto, tali margini di manovra sono una questione di progettazione: occorre confermare le dimensioni e tracciare il percorso del condotto di conseguenza. Quando il punto di installazione si trova in uno spazio interstiziale ristretto, in un locale tecnico affollato o in un passaggio a muro condiviso con altri impianti, ciascuno di questi margini di tolleranza entra in competizione per lo stesso volume limitato; pertanto, un progetto che tenga conto delle flange e della corsa dell’attuatore ma trascuri l’accesso alla porta di prova o lo spessore dell’isolamento può portare alla realizzazione di una serranda che, sulla carta, sembra adattarsi perfettamente, ma che, una volta installata, non può essere strumentata né sottoposta a manutenzione.
La questione dell’involucro di servizio va oltre la condizione di installazione e riguarda ciò che accade quando, alla fine, la serranda deve essere rimossa. Una serranda che è stata calata in posizione durante la costruzione iniziale, prima che la struttura adiacente o la rete di condotti fossero completate, può ritrovarsi in una posizione priva di un percorso pratico di rimozione una volta che l’impianto è terminato e in funzione. Verificare, già in fase di dimensionamento, che esista un percorso di rimozione che non richieda lo smantellamento di strutture permanenti o di apparecchiature adiacenti fa parte della stessa pianificazione dello spazio di installazione che regola lo spazio libero per le flange e gli attuatori; si tratta di un aspetto più difficile da correggere a posteriori rispetto a qualsiasi altra tolleranza, poiché l’installazione è ormai completa e in funzione.
Dati relativi alle taglie che i fornitori devono confermare prima dell'approvazione
| Dati per il calcolo delle dimensioni | Dati relativi al progetto da fornire | Conferma del fornitore prima dell'approvazione |
|---|---|---|
| Progettazione del flusso d'aria e della resistenza | Portata d'aria per ciascuna modalità di progettazione e resistenza che il sistema di ventilazione è in grado di sopportare attraverso la serranda | Il dimensionamento della serranda proposto si basa sui valori indicati relativi alla portata d’aria e alla resistenza |
| Dimensioni nominali e sezione di passaggio | Geometria dei condotti, dimensioni nominali dell'involucro ed eventuali vincoli di spazio applicabili | L'area di flusso utile tiene conto delle pale, delle guarnizioni e delle strutture interne, anziché basarsi esclusivamente sulle dimensioni nominali dell'involucro |
| Funzionamento della valvola di intercettazione e dell'attuatore | Pressione differenziale di chiusura per lo spegnimento normale, la risposta in caso di guasto e l'isolamento a scopo di decontaminazione | Il funzionamento dell'attuatore viene verificato in relazione a ciascuna delle condizioni di isolamento specificate |
| Spazio di installazione | Tolleranze relative a flange, corsa dell'attuatore, attacchi di prova e isolamento | La disposizione proposta dell'involucro e dell'attuatore rientra nei limiti indicati |
| Accesso al servizio | Il percorso pratico di rimozione disponibile nel luogo di installazione | La configurazione proposta può essere rimossa seguendo la procedura indicata |
I dati di dimensionamento sopra discussi non sono da considerarsi isolatamente dal punto di vista del fornitore. Ciascuno di essi deve essere valutato dal fornitore in relazione alla specifica configurazione della serranda proposta, e l’affidabilità della proposta di dimensionamento dipende interamente dall’attendibilità dei dati di progetto su cui si basa. Le modalità di flusso d’aria e i valori di resistenza, le ipotesi relative all’area di flusso utilizzabile, la pressione differenziale di chiusura per ciascuna condizione di isolamento e i margini di tolleranza dell’involucro di installazione costituiscono insieme la base di cui un fornitore ha bisogno per confermare che una determinata serranda, come le configurazioni disponibili in La linea di serrande di isolamento per la biosicurezza di Qualia, è effettivamente adeguato al progetto, piuttosto che una corrispondenza puramente nominale basata esclusivamente sulle dimensioni dei condotti.
Una volta raccolte e inviate queste informazioni per la revisione della configurazione o del preventivo, il compito del fornitore è quello di verificare il dimensionamento proposto rispetto a ciascun dato inserito singolarmente: se la resistenza della serranda alle modalità di flusso d’aria indicate rientra nei limiti che il sistema di ventilazione è in grado di gestire; se l’area di flusso utilizzabile della specifica configurazione di pale e guarnizioni supporta il flusso e la velocità richiesti dal progetto; se l’attuatore è in grado di sviluppare e mantenere la coppia necessaria per la pressione differenziale di ciascuna condizione di isolamento; e se la disposizione dell’involucro e dell’attuatore rientra nei limiti indicati per flangia, porta di prova e spazio di manutenzione, compreso il percorso di rimozione. Qualora uno qualsiasi di questi dati sia incompleto, la conferma che il fornitore può offrire è di conseguenza limitata; una proposta di dimensionamento basata su una modalità di flusso d’aria ipotetica o su un percorso di rimozione non confermato trasferisce tale ipotesi nella proposta stessa.
I dati di progetto specifici, anziché generici, consentono una verifica più accurata. Un bilancio di resistenza definito sulla base dell’effettivo sistema di ventilazione, anziché un’ipotesi generica sul margine disponibile, permette al fornitore di verificare la serranda proposta in relazione al vincolo reale anziché a un valore indicativo. L’indicazione della pressione differenziale per ciascuna condizione di isolamento, anziché un unico caso peggiore ipotizzato, consente di verificare il funzionamento dell’attuatore in base alla condizione effettivamente prevalente, anziché a una stima. Laddove tali dati siano ancora in fase di elaborazione in altre parti del progetto, presentare la richiesta di dimensionamento indicando le lacune, anziché riempirla di ipotesi, permette al fornitore di segnalare esattamente quali conferme rimangono in sospeso, anziché restituire una proposta che appare completa ma si basa su ipotesi non dichiarate che il team di progetto non ha mai concordato.
Domande frequenti
Q: È possibile dimensionare una serranda di isolamento basandosi esclusivamente sulle dimensioni nominali del condotto?
A: No. La scelta deve tenere conto anche della portata d’aria per ciascuna modalità di funzionamento, della resistenza che il sistema di ventilazione è in grado di sopportare e dell’area di flusso utilizzabile, una volta considerate le pale, le guarnizioni e le strutture interne. Chiedete al fornitore di confermare il dimensionamento proposto sulla base di questi dati, piuttosto che basarsi esclusivamente sulle dimensioni dell’involucro.
Q: Quali condizioni operative devono essere prese in considerazione durante il controllo dell'attuatore?
A: Includere tutte le condizioni di progetto che richiedono l'isolamento, quali lo spegnimento normale, la risposta ai guasti e l'isolamento per la decontaminazione. Indicare la pressione differenziale di chiusura e la corsa richiesta dell'attuatore per ciascuna condizione, in modo che il fornitore possa verificarle separatamente prima dell'approvazione.
Q: Cosa occorre verificare se la serranda nominale si adatta al condotto ma lo spazio disponibile per l'installazione è limitato?
A: Verificare l’intero spazio disponibile per l’installazione e la manutenzione. Tenere conto delle flange, della corsa dell’attuatore, delle prese di prova, dell’isolamento e dello spazio necessario per rimuovere la configurazione proposta; un involucro che si adatti al condotto potrebbe comunque risultare poco pratico da installare o da sottoporre a manutenzione.
Q: Come devono essere gestiti i dati di dimensionamento non risolti prima dell’approvazione?
A: Contrassegnare ogni modalità di flusso d’aria, tolleranza di resistenza, condizione di chiusura, vincolo spaziale o percorso di rimozione non risolto come dato di progetto in sospeso. Non considerare una proposta come pienamente confermata finché il fornitore non abbia verificato i valori finali e la disposizione rispetto alle specifiche di dimensionamento aggiornate.
Q: La conferma da parte del fornitore delle dimensioni della serranda soddisfa i requisiti di qualificazione dell’impianto?
A: No. La conferma del fornitore supporta la selezione delle apparecchiature, mentre il progetto necessita comunque di criteri di accettazione predefiniti e di una verifica adeguata all’impianto e al quadro di qualificazione applicabile. Registrare eventuali scostamenti da tali criteri e risolverli attraverso il processo di approvazione del progetto.
