Sostituzione di elettropompa e gruppo elettrogeno

[alfa220780]

Un mio cliente possiede un gruppo di pressurizzazione per impianto antincendio che alimenta una rete di idranti ed è idraulicamente alimentato da una vasca interrata.

Si tratta di un gruppo acquistato presumibilmente nel 2005 ed equipaggiato con due elettropompe da 18,5 kW ed una pompa pilota da 2,2 kW.

Attualmente questo gruppo è alimentato dal quadro elettrico generale BT ma non a monte dell’interruttore generale e da un gruppo elettrogeno da 31 kVA ampiamente insufficiente a reggere lo spunto di partenza anche di una sola delle pompe di mandata e ciò è stato confermato da una prova effettuata sul posto.

Vorrei consigliargli la sostituzione di una delle due elettropompe con una motopompa.

Inoltre, premesso che non mi occupo di impianti antincendio ma di progettazione di impianti elettrici, vorrei chiedere se effettuando la sostituzione sopra indicata posso evitare di alimentare l’elettropompa rimanente anche dal gruppo elettrogeno e dopo aver spostato il cavo di alimentazione a monte dell'interruttore generale del quadro elettrico in cabina, con le dovute protezioni, lasciare la pompa alimentata solo dalla rete Enel.

In pratica vorrei sapere se trasformando il gruppo pompe in un gruppo dotato di una motopompa ed una elettropompa posso alimentare l'elettropompa solo dalla rete elettrica pubblica e non dal gruppo elettrogeno.

A tal riguardo la norma UNI EN 12845 non mi sembra molto chiara.

In attesa della gentile risposta di qualcuno ringrazio anticipatamente.

[Terminus]

La risposta è affermativa.
Anzi la UNI EN 12845 vuole proprio questo: nel caso che siano installate due pompe di servizio, per alimentazioni di tipo superiore o doppio, una deve essere necessariamente una motopompa, mentre l'altra può essere una elettropompa alimentata direttamente dalla rete.
Nel caso in cui la tua sia un'alimentazione idrica singola, allora puoi anche lasciare due elettropompe (ma se è stato deciso a suo tempo di installare due pompe più il gruppo elettrogeno probabilmente ricadi nel caso precedente, ovvero l'alimentazione richiesta è di tipo superiore).

Ricorda il richiesto dimensionamento del cavo al 150% della corrente massima.

[alfa220780]

Un sincero ringraziamento a Terminus per la celere ed esaustiva risposta.

Nel mio caso penso che si tratti di un alimentazione di tipo singolo superiore perchè mi sembra rientrare perfettamente in quanto previsto dalla lettera "b" dell'art. 9.6.2 della norma UNI EN 12845.

Per quanto riguarda il sovradimensionamento ne ero a conoscenza ma grazie lo stesso per la premura che hai usato nel ricordarmelo.

Mi consentirai un'altra domanda, sempre attinente all'argomento.

Visto che il gruppo pompe è stato installato nel 2005 e che il locale comando dei Vigili del fuoco non solo ha rilasciato regoalre CPI definitivo ma lo ha anche rinnovato ("senza sopralluogo") il 27 Luglio scorso posso ugualmente sostenere, a supporto della scelta di sostituire una delle due pompe, che il gruppo non è a norma e quindi va adeguato alla normativa vigente?

Il mio dubbio sorge dal fatto che il Cliente potrebbe chiedermi perchè se i vigili dle fuoco non hanno richiesto l'adeguamento in sede di rinnovo del CPI ora dovrebbe farlo su mia proposta?
Naturalmente quanto sopra senza considerare il sottodimensionamento del GE.

Grazie ancora

[Terminus]

Infatti avendo il CPI in mano, non vi sono obblighi espliciti a cambiare il gruppo, il quale è conforme alla vecchia 9490.
Puoi appellarti alla valutazione del rischio incendio, la quale può evidenziare la necessità di sostituzione del gruppo elettrogeno perchè inadeguato e quindi la più razionale sostituzione di una elettropompa con una motopompa (più semplice manutenzione, certificazione delle prestazioni, ecc.....).
Di che attività stiamo parlando?

[alfa220780]

Scusami, hai ragione non l'ho indicata, comunque si tratta di una falegnameria industriale, per la produzione di infissi e serramenti in legno, ma non ricordo il carico d'incendio che devo aver letto da qualche parte.

La tua risposta mi sembra alquanto utile e preziosa.

Qualora invece, il cliente optasse per la sostituzione del gruppo elettrogeno potrei alimentare una pompa dalla rete ed una dal gruppo elettrogeno, oppure dovre mettere a disposizione di entrambe le pompe sia la rete elettrica che il GE?
La ragione di questa domanda è che nella seconda ipotesi dovrei far acquistare un gruppo molto grande soprattutto per reggere gli spunti di avviamento delle pompe.

Infine mi sai dire se esiste una sezione di questo forum in cui potrei postare alcuni dubbi che ho proprio uin merito al dimensionamento del GE?
Penso infatti che questo sia il posto sbagliato per una discussione non attinente con l'antincendio.

Ancora grazie dell'aiuto.

[Terminus]

Le pompe funzionano in alternativa o in contemporanea ?
Il GE costituisce alimentazione di emergenza in mancanza della rete, quindi se entrambe le pompe garantiscono il 100% delle prestazioni (con la UNI EN 12845 deve essere così, ma il tuo gruppo è UNI 9490) è sufficiente che una sola di esse sia posta sotto gruppo.
Quanto sopra ovviamente garantendo una costante manutenzione sia alle pompe che al GE.

Per il dimensionamento credo che l'importante sia:
- corrente di spunto delle pompe
- autonomia richiesta dalle pompe alla potenza massima

[alfa220780]

Da quello che ho notato, aprendo una manichetta dell'impianto, accade quanto segue:

Quando c’è richiesta d’acqua la prima pompa ad essere avviata è la pompa jockey.
Se l’intervento della pompa indicata non risolve la riduzione di pressione in condotta significa che non si tratta di una piccola perdita ma di una richiesta d’acqua per ragioni di emergenza e, pertanto, viene avviata anche una delle due pompe di mandata.
Dopo alcuni secondi la pompa di mandata in moto viene fermata e viene avviata l’altra in modo da ripartire il carico di lavoro sulle due macchine in modo equivalente.
Lo scambio tra le pompe di mandata avviene sempre mentre la pompa da fermare è ancora in moto mentre la pompa pilota non viene mai fermata.

Le due pompe di mandata sono dotate di avviatore stella-triangolo mentre l’avviamento della pompa jockey è di tipo diretto

Le caratteristiche dei motori del gruppo pompe sono:

Pompa di mandata principale o pompa di alimentazione
Quantità 2
Costruttore FELM s.r.l.
Tipo Y2160L-2
Tipo di servizio S1
Tipo di statore Ghisa
Forma B3 (con piedini)
Potenza meccanica 18,5 kW (25 HP)
Corrente assorbita 34,2 A (380 V) – 32,5 (400 V)
Velocità 2938 rpm
Fattore di potenza 0,9
Rendimento 91,4 %
Poli 2
Corrente bloccata/corrente nominale 8,34
Coppia bloccata/coppia nominale 2,81
Coppia di rottura/coppia nominale 3,71
Momento d’inerzia 0,0525 kgm2
Peso 134 kg

Potenza elettrica 18,5/0.914 = 20,24 kW

Pompa jockey
Quantità 1
Potenza meccanica 2,2 kW (3 HP)
Potenza elettrica 4 kW circa
Corrente assorbita 8 A (380 V) - 5,5 A (400 V)
(Unici dati recuperabili)

Dai miei calcoli, la condizione più gravosa risulta essere quella di avviamento del gruppo pompe, quando viene richiesta una potenza di spunto di 100,31 kVA (152,41 A) [nell'ipotesi che il fattore di potenza allo spunto sia pari alla metà del valore nominale!]

C'è da dire che allo stato attuale il GE alimenta anche la palazzina uffici che richiede almeno 20 kVA.
In questa condizione all'avviamento del gruppo pompe lo spunto sale a 118,41 kVA (180 A circa).
A questo spunto il GE risponde con una riduzione drastica della frequenza (che passa da 50 a pochi Hz) e con una riduzione quasi a zero della tensione di uscita.

Il GE è equipaggiato con un alternatore prodotto dalla Mecc-Alte con le seguenti caratteristiche:

Tipo ECN 31-1S/4
Frequenza 50 Hz
Tensione 400 V
Potenza nominale in classe H 31 kVA
Classe d’isolamento H
Esecuzione senza spazzole
Connessioni di statore a 6 fini
Rotore con gabbia di smorzamento
Rendimenti
Classe di efficienza F
a pieno carico 85,8 %
a 3/4 del carico 86 %
a 2/4 del carico 84 %
ad 1/4 del carico 81 %
Reattanze
Xd 219,2 %
Xd’ 17,3 %
Xd’’ 11,67 %
Xq 99,8 %
Xq’ 99,8 %
Xq’’ 32 %
X2 21,83 %
Xo 2,8 %
Rapporto di corto circuito Kcc 0,55
Costanti di tempo
Td’ 0,0613 sec
Td’’ 0,015 sec
Tdo’ 1,29 sec
Ta 0,031 sec
Corrente di eccitazione
a vuoto 0,5 A
a pieno carico 2,5 A
Sovraccarico
Lungo al 110 % del carico nominale per un ora con un intervallo di raffreddamento di 4 ore
Breve 300 % per massimo 20 sec.
Resistenza dei conduttori di statore 0,211 Ω a 20°C
Resistenza dei conduttori rotorici 1.588 Ω a 20°C
Dissipazione di calore
a pieno carico ed in classe F 3972 W
Distorsione a pieno carico (THD)
Fase-fase 2,6 %
Fase-neutro 2,9 %
Distorsione a vuoto (THD)
Fase-fase 3,6 %
Fase-neutro 3,7 %

Dalle caratteristiche dell'alternatore si vede che questo ammette un sovraccarico temporaneo del 300% per non più di 20 sec. che sarebbe sufficiente a consentire lo spunto dei motori delle pompe del gruppo di pressurizzazione ma mi resta il dubbio sul motore primo.
In effetti, anche in relazione al comportramento osservato del GE, il motore diesel regge il sovraccarico ma non riesce a mantenere la frequenza della tensione di alimentazione entro le tolleranze.

In relazione a tutto quanto appena descritto, spero con dovizia di dettagli, non riesco a determinare la potenza del generatore.
Per speigarmi meglio, in relazione ai miei calcoli (forse anche errati - non ho la presunzione di non commettere errori) sceglierei un gruppo elettrogeno con una potenza in emergenza o LTP di 111 kVA escludendo gli uffici ma mi sembra esagerato.
Possibile che il sovraccarico massimo ammesso da un GE sia non più del 10%.
Il mio dubbio riguarda perciò anche il valore di potenza del GE (PRP, LTP ecc...) con il quale confrontare la potenza richiesta in fase di spunto delle pompe.

Forse sono andato fuori contesto visto il tema del forum e di tanto chiedo scusa ma se è possibile qualche delucidazione anche dettata dall'esperienza pratica in luogo della sola teoria ne sare davvero grato.

[Terminus]

Direi di eliminare la contemporaneità delle due pompe di servizio perchè inutile.
La seconda pompa parte solo nel caso di mancato avviamento della prima e quindi non devi sommare le potenze per l'alimentazione, ciò si fa regolando opportunamente i pressostati di avviamento.
L'alternanza della pompa "primaria" la puoi decidere in sede di manutenzione periodica ma io lascerei sempre in "primaria" l'elettropompa, considerando che la mancanza dell'alimentazione di rete è un evento con bassa probabilità.

Considerando poi che il GE va ad alimentare il gruppo antincendio in caso di emergenza e con mancanza di rete (altrimenti parte la sola elettropompa) io non mi preoccuperei delle utenze degli uffici (sempre che siano costituite da semplici PC o simili) in quanto in caso di incendio le attività dovrebbero essere fermate per l'evacuazione (inoltre senza UPS i PC si spengono subito alla mancanza di rete, non essendo l'inserzione del GE immediata).
Per la questione del comportamento del GE all'avviamento della pompa, una telefonata al produttore potrebbe risolverti i dubbi.
Il 10% di sovraccarico è sulla lunga durata ed ovviamente non interessa il caso in questione, mentre potrebbe servire il sovraccarico del 300% per 20 secondi.

[alfa220780]

Ancora un ringraziamento a Terminus.

Direi di eliminare la contemporaneità delle due pompe di servizio perchè inutile.
La seconda pompa parte solo nel caso di mancato avviamento della prima e quindi non devi sommare le potenze per l'alimentazione, ciò si fa regolando opportunamente i pressostati di avviamento.

Per quanto riguarda il funzionamentod dei pressostati sono giunto alla conclusione che molto probabilmente sono tarati male e la tua risposta mi conferma questa ipotesi.
Pertanto provvederò a consigliare una revisione del gruppo di pressurizzazione da parte anche del tecnico progettista dell'impianto antincendio in modo da ridurre l'eventuale impegno del GE.

L'alternanza della pompa "primaria" la puoi decidere in sede di manutenzione periodica ma io lascerei sempre in "primaria" l'elettropompa, considerando che la mancanza dell'alimentazione di rete è un evento con bassa probabilità.

Mi sembra una buona proposta di cui terrò conto quando parlerò con il tecnico dell'impianto antincendio.

Considerando poi che il GE va ad alimentare il gruppo antincendio in caso di emergenza e con mancanza di rete (altrimenti parte la sola elettropompa) io non mi preoccuperei delle utenze degli uffici (sempre che siano costituite da semplici PC o simili) in quanto in caso di incendio le attività dovrebbero essere fermate per l'evacuazione (inoltre senza UPS i PC si spengono subito alla mancanza di rete, non essendo l'inserzione del GE immediata).

I carichi a cui mi riferisco sono rappresentati dall'intera palazzina uffici e non solo dai PC.
Si tratta di far passare sul GE oltra ai PC anche l'intera illuminazione di cui quella dell'area espositiva che si trova al pian terreno ed eventualmente anche qualche condizionatore.
Naturalmente in caso di emergenza i condizionatori possono restare spenti ma nei primi istanti in cui avviene il passaggio da rete a gruppo questi rappresentano certamente un carico presente.

Purtroppo in azienda è presente un server e tutti i PC sono sotto UPS pertanto restano alimentati ma penso che nella gestione dell'emergenza nessuno pensi a spegnere i PC prima di andar via in fretta.
Il problema si presenterebbe se al venir meno della rete elettrica tutti i carichi della palazzina uffici passassero sul GE e durante questa fase s'innescasse un incendio.
In queste condizioni il GE sarebbe già impegnato dai carichi della palazzina e quindi sopporterebbe molto peggio l'avviamento della pompa con il rischio di bloccarsi proprio quando serve.

Per la questione del comportamento del GE all'avviamento della pompa, una telefonata al produttore potrebbe risolverti i dubbi.

Infatti, grazie.
Opportunamente contattato il costruttore del GE consiglia un gruppo da 111 kVA confermando i miei calcoli, solo che non so se questa conferma si più legata alla necessità di vendere un gruppo più grande in questo periodo oppure alla reale opportunità di aumentare la taglia della macchina fino a quel livello (che a me sembra un tantino esagerato).

Il 10% di sovraccarico è sulla lunga durata ed ovviamente non interessa il caso in questione, mentre potrebbe servire il sovraccarico del 300% per 20 secondi.

Sono pienamente concorde con te, pur tuttavia mi sembra strano che un generatore equipaggiato con un alternatore che regge il 300% di sovraccarico per 20 secondi non riesca a mantenere stabile la frequenza della tensione prodotta entro tale tempo.

[Terminus]

Purtroppo in azienda è presente un server e tutti i PC sono sotto UPS pertanto restano alimentati ma penso che nella gestione dell'emergenza nessuno pensi a spegnere i PC prima di andar via in fretta.
Il problema si presenterebbe se al venir meno della rete elettrica tutti i carichi della palazzina uffici passassero sul GE e durante questa fase s'innescasse un incendio.

Ciò è risolvibile con una bobina di sgancio sull'alimentazione che va dal GE alle utenze, asservita al contatto di partenza della pompa antincendio (quella collegata al GE ovviamente). In caso di emergenza e alla partenza della pompa (quando anche l'elettropompa è fuori servizio per mancanza di rete) vengono disalimentate le utenze degli uffici, lasciando il GE caricato solo dalla pompa.

Avresti perciò 22kVA della pompa oppure 20 kVA degli uffici.
Quand'anche volessi alimentarli tutti (quindi senza lo sgancio di cui sopra), avresti pur sempre 42kVA di carico massimo (potenza della pompa massima e contemporaneità unitaria sui carichi degli uffici). Mi sembra esagerato un GE da 111 kVA (ovviamente il produttore ha tutto l'interesse a vendertene uno superdimensionato).

[alfa220780]

Ciò è risolvibile con una bobina di sgancio sull'alimentazione che va dal GE alle utenze, asservita al contatto di partenza della pompa antincendio (quella collegata al GE ovviamente). In caso di emergenza e alla partenza della pompa (quando anche l'elettropompa è fuori servizio per mancanza di rete) vengono disalimentate le utenze degli uffici, lasciando il GE caricato solo dalla pompa.

Concordo con la tua soluzione ma io avevo pensato all'impiego di relè di massima corrente sul cavo di alimentazione che va dal GE al quadro elettrico collegati ad una bobina di minima tensione (tenuta alimentata da un UPS nella fase transitoria di commutazione rete/gruppo) che intervenendo consentono lo sgancio dell'interruttore di alimentazione del circuito uffici.

Non ho pensato di aggiungere un contatto nel quadro pompa per non mettere le mani all'interno dello stesso e non avere problemi di certificazione dei quadri stessi e dell'intero gruppo di pressurizzazione.
D'altra parte l'impiego di una bobina del tipo a lancio di corrente (come quella che mi sembra derivi dal tuo consiglio) genera un altro problema: il controllo dell'integrità del circuito di alimentazione della bobina.
La norma CEI impone il controllo di questa continuità come rappresentato nel caso del circuito del pulsante per lo sgancio di emergenza di un opificio, per evitare che guasti non monitorati possano rendere inservibile il circuito proprio quando serve.
A volte si risolve con un circuito sempre alimentato, ad esempio in bassa tensione, per il monitoraggio a mezzo spie, altre volte si ricorre all'impiego di bobine di minima tensione e circuiti sempre alimentati.
Io preferisco questa seconda soluzione per non complicare troppo gli schemi ed avviso i committente che se dovesse esserci un ammanco di tensione dovranno riarmare manualmente gli interruttori asserviti alla protezione interessata.
In casi eccezionali prevedo l'uso di UPS.

Tuttavia la tua soluzione mi sembra alquanto valida.

Avresti perciò 22kVA della pompa oppure 20 kVA degli uffici.
Quand'anche volessi alimentarli tutti (quindi senza lo sgancio di cui sopra), avresti pur sempre 42kVA di carico massimo (potenza della pompa massima e contemporaneità unitaria sui carichi degli uffici). Mi sembra esagerato un GE da 111 kVA (ovviamente il produttore ha tutto l'interesse a vendertene uno superdimensionato).

Piuttosto corretto, grazie ma chi mi garantisce che il GE regge gli spunti?
Come evidenziato dalle prove effettuate il GE esistente, che regge in modo adeguato dopo l'avviamento anche di una sola delle due pompe, va totalmente in crisi all'avviamento.
Nei miei calcoli ho tenuto presente che il cosfi di avviamento è molto più basso di quello che si ha nel funzionamento nominale, pertanto non posso sommare le correnti di spunto con le correnti nominali in modo totale ma ne devo considerare le componenti attiva e reattiva e sommare queste ultime.
Insomma il problema purtroppo non è durante il funzionamento nominale ma all'avviamento.
Ecco perchè io calcolo 100 kVA circa all'avviamento del solo gruppo pompe (150 A) e 118 kVA (180 A) all'avviamento del gruppo pompe con l'aggiunta della palazzina uffici.

Cosa sbaglio?

Saluti

[Terminus]

Il quadro del gruppo pompe deve avere già dei contatti NO/NA per il rimando in remoto degli allarmi, puoi impiegare uno di questi senza inficiare il quadro certificato dal produttore.
Al limite potresti anche affidarti ad un comando manuale con pulsante di sgancio da far azionare, con opportuna procedura, agli addetti antincendio in caso di emergenza ed impiego degli idranti (ovviamente non è il massimo ma potrebbe andare bene, senza complicazioni impiantistiche).

[alfa220780]

Ah! bene, non sapevo che esistessero dei contatti per il rinvio a distanza degli allarmi sui quadri pompe.
Ti ringrazio tanto, verificherò certamente perchè come giustamente hai osservato tu questo semplificherebbe il circuito.

Ma per il dimensionamento del GE sai darmi qualche dritta in merito a quanto ti ho esposto nell'ultimo post? Grazie