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13 - TRL7 - Alcune applicazioni (sperimentali) dell’estintore ad onda sonora

Autore Gianfranco Rocchi | Chief Communication Officer | 16 Luglio 2021 |

Già dal 2012, l'American Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), nell'ambito del programma di ricerca Instant Fire Suppression (IFS) ha dimostrato sperimentalmente l'efficacia del processo di estinzione, utilizzando onde acustiche a bassa frequenza e due studenti di ingegneria della George Mason University, Seth Robertson e Viet Tran, hanno trasformato la teoria in pratica sviluppando un prototipo che impiega onde sonore diffuse attraverso un subwoofer per spegnere piccole fiamme.

 

Questi prototipi sono stati oggetto di ulteriori studi e perfezionamenti che hanno riguardato, principalmente la focalizzazione acustica dell’onda sonora e l’apparato di produzione del suono, ed in particolare nella sua componente elettronica ed elettromeccanica per produrre onde sonore a frequenze prescelte conservando consumi e dimensioni degli impianti compatibili con i potenziali impieghi del sistema di estinzione.

 

Il Sori Sound Engineering Research Institute (SSERI) ha applicato una speciale lente acustica per mettere a fuoco l'energia sonora del prototipo degli studenti della George Mason University.

In genere, il suono emette un equivalente energia in tutte le direzioni, in un onda sferica. Pertanto, quando la propagazione raddoppia, l'area di propagazione quadruplica e quindi l'energia propagata si riduce a 1/4. Una lente acustica posta sulla traiettoria della propagazione del suono è in grado di focalizzare l'energia sonora.

Le lenti acustiche focalizzano il suono più o meno allo stesso modo in cui le lenti ottiche. Invece di utilizzare vetro e specchi, impiegano una serie di piastre con forme iperboliche accuratamente calcolate, o barriere perforate a forma di anello con dimensioni variabili o ancora, sfere in acciaio (in realtà le lenti acustiche possono essere solide, liquide o gassose). In sostanza, i diversi materiali sono responsabili della modifica sonora in relazione alla velocità di propagazione dell’onda.

 

Quando una sorgente sonora è posta al centro di una lente acustica, l'onda sonora, passandovi attraverso, diventa un'onda piana che trasferisce energia al bersaglio. L'estintore acustico del SSERI utilizza una speciale lente acustica per collimare la componente sonora affinché si propaghi come un'onda piana. Il loro estintore sonoro utilizza la collimazione dell'energia sonora per far variare la densità media delle particelle d’aria, creando l’azione meccanica sufficiente a creare un vento di circa 10m/s ad una distanza di 10cm

Risultati sperimentali mostrano un elevato effetto di raffreddamento che può essere utilizzato, in particolari applicazioni, per la soppressione della fiamma o la prevenzione dell’innesco.

 

Per ottimizzare l'efficienza dell'estintore sonoro, sarebbe utile produrre onde ad alta frequenza grazie a generatori acustici alimentati con onde sinusoidali ad alta potenza, per ottenere una bassa distorsione e un'elevata potenza elettrica in uscita. Tuttavia, c'è uno svantaggio in quanto il peso e il volume dell'estintore sonoro aumenterebbero. In uno studio, sempre del SSERI, è stata proposta l'applicazione di onde pseudo sinusoidali per alimentare gli altoparlanti in grado di ottenere un'elevata potenza, preservando la compattezza e leggerezza dell'estintore sonoro.

 

Secondo i ricercatori, la tecnologia antincendio con l'utilizzo delle onde acustiche potrebbe diventare un elemento a supporto della sicurezza di sale server o capannoni industriali come sistemi fissi di estinzione incendi. Tra queste un caso particolare è degno di menzione; Il gocciolamento di combustibili fusi è un fenomeno ampiamente osservato negli incendi e può contribuire in maniera importante alla sua propagazione. Le tecnologie convenzionali di soppressione degli incendi a base d'acqua trovano dei limiti nell’aggredire questo tipo di fiamma in rapido movimento. Inoltre, l'uso dell'acqua potrebbe non essere adatto per estinguere la fiamma gocciolante, perché la goccia calda delle termoplastiche fuse può interagire con l'acqua, il che causa un pericoloso comportamento di ebollizione  e un improvviso aumento dell'intensità del fuoco. L'estinzione acustica è stata oggetto di studio per l’applicazione a questa fattispecie.  Rispetto alla fiamma stazionaria, la fiamma gocciolante non è saldamente ancorata al combustibile, quindi la forza acustica può deviare più facilmente la fiamma e i gas di pirolisi

  • https://www.researchgate.net/publication/349313442_Non-invasive_attempts_to_extinguish_flames_with_the_use_of_high-power_acoustic_extinguisher
  • https://ijaers.com/uploads/issue_files/57IJAERS-07202076-Astudy.pdf
  • https://www.ripublication.com/irph/ijert19/ijertv12n7_24.pdf
  • http://utpedia.utp.edu.my/15706/1/Dissertation%20-%20Alan%20A.%20A.%20-%2016036.pdf
  • http://www.kscst.iisc.ernet.in/spp/40_series/39S_bestprojreports/39S_BE_1977.pdf
  • https://www.researchgate.net/publication/341330176_Extinguishing_the_dripping_flame_by_acoustic_wave

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note sull'autore

Gianfranco Rocchi è curatore del digital content marketing di Mozzanica&Mozzanica Srl; con una formazione accademica in storia economica, ha una esperienza di oltre quindici anni nella consulenza aziendale relativamente ai sistemi di gestione aziendale e della salute e sicurezza sul lavoro. È stato inoltre autore di contenuti per la televisione ed il podcasting.

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