ROMA, giovedì 14 giugno 2007
LA SCHIUMA, LE POLVERI e
L’ANIDRIDE CARBONICA (CO2)
ing.
ROBERTO
BARRO
STUDIO TECNICO BARRO
ingegneria
via Marsala 180/11 -
integrata
33100 UDINE
INTRODUZIONE
Schiuma, polveri e CO2 sono “IMPIANTI SPECIALI” che utilizzano sostanze
estinguenti non proprio compatibili con i “contenuti” di un edificio storico
e/o con il patrimonio culturale, possono però svolgere comunque un ruolo
importante per la prevenzione della propagazione degli incendi in tali tipi di
attività.
Pensiamo ad esempio, nella volumetria dell’edificio oggetto di attenzione, a:
centrali termiche
impianti di climatizzazione (ventilatori, pompe, sistemi di regolazione, …)
centrali frigorifere
gruppi elettrogeni
serbatoi di combustibili
locali con presenza di oli (per ascensori, impianti di sollev.o trasporto, …)
locali cabine elettriche e/o quadri elettrici
zone uffici, sale computer
archivi
ristoranti (ed in particolare cucine, specie se alimentate a gas)
…
INTRODUZIONE
Locali potenzialmente in grado di innescare un incendio e per i quali, data
l’importanza degli edifici di cui si tratta, potrebbe non essere sufficiente
limitarsi all’adozione di misure di protezione passiva e rilevazione incendi, e
dove i “sistemi speciali” a cui ora farò cenno possono incrementare in
maniera sensibile la sicurezza generale dell’edificio:
intervenendo in maniera automatica nella soppressione di eventuali
inneschi di incendi
riducendo il rischio che gli incendi possano propagarsi al resto dell’edificio
limitando le conseguenze dell’incendio (minor sviluppo di temperature, di
fumi, di sostanze tossiche
fornendo un importante strumento aggiuntivo all’operatività delle squadre
di emergenza (in virtù della possibilità della gestione anche manuale di tali
impianti)
INTRODUZIONE
È molto importante che la progettazione di tali tipologie di impianti di
protezione attiva venga fatta nell’ambito di una generale VALUTAZIONE DEI
RISCHI e delle misure da adottare per ridurre la vulnerabilità, nei confronti
degli incendi, dell’edificio nel suo complesso, valutazione che terrà conto,
tra l’altro, di:
CONDIZIONI AL CONTORNO, cioè anche la presenza di rischi derivanti da
edifici o attività confinanti
scelta su SE e quali impianti di protezione attiva adottare
individuazione, per l’impianto scelto, delle tipologie, delle sostanze, degli
eventuali additivi più opportuni
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
GENERALITA’
Utilizzati già verso la fine del ‘800 (p.e. nelle miniere di carbone)
La schiuma, vista inizialmente come agente estinguente per i fuochi di
classe B (combustibili liquidi), è efficace anche sui combustibili di classe A.
Le schiume erano inizialmente ottenute mediante una reazione chimica tra
apposite sostanze e l’acqua.
Attualmente si utilizzano procedimenti meccanici, essenzialmente attraverso
dei miscelatori che permettono le giuste combinazioni tra aria, acqua e
schiumogeno.
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
PRINCIPIO D’AZIONE
Le schiume esplicano le loro capacità di spegnimento di un incendio in
quattro modi:
•
•
•
•
per SOFFOCAMENTO, ostacolando la miscelazione dell’aria con i vapori
infiammabili, impedendo quindi l’apporto del comburente al processo di
combustione
SOPPRIMENDO i vapori infiammabili ed impedendo il loro rilascio
SEPARANDO le fiamme dalla superficie del combustibile, per la
PELLICOLA galleggiante che si espande sopra il combustibile
RAFFREDDANDO il combustibile e gli oggetti caldi adiacenti, per
l’evaporazione dell’acqua contenuta nella miscela
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
LO SCHIUMOGENO
Le principali caratteristiche che la schiuma deve avere sono:
• essere sufficientemente LEGGERA per fluire liberamente e galleggiare sui
liquidi infiammabili
• abbastanza “FORTE” da formare una “coperta” coesiva
che mantiene la
continuità dello strato separatore ed in grado di resistere alla eventuale
azione di rottura da vento (per le applicazioni all’aperto)
• la RESISTENZA AL CALORE
• la
STABILITA’, cioè la capacità di resistere alla possibile aggressione
(chimica) delle altre sostanze presenti e/o dei combustibili
• contenere la QUANTITÀ D’ACQUA SUFFICIENTE per mantenere l’effetto di
separazione a contatto con superfici calde
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
PRINCIPALI USI:
• spegnimento di incendi di liquidi combustibili più leggeri dell’acqua
• prevenire l'accensione e l'incendio attraverso la separazione
del
combustibile dal comburente
• isolare e proteggere le superfici esposte al calore radiante
• estinguere i fuochi di materiali combustibili ordinari quali
legno, carta,
tessuti, gomma, …
NON INDICATA PER:
• fuochi
di liquidi correnti, quali le perdite da serbatoi o le perdite in
presenza di pressione (casi non affrontabili prontamente solo con le
schiume: altri agenti estinguenti, compatibili con le schiume, devono
essere usati contemporaneamente)
• fuochi di materiali che potrebbero reagire
violentemente con l’acqua (ad
esempio alcuni metalli come sodio e fosforo)
• in presenza di energia elettrica (per la capacità conduttiva dell’acqua)
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
SCELTA DEL TIPO DI SCHIUMA:
dipende da molti fattori, correlati alle caratteristiche dei materiali combustibili
ed alle condizioni operative ed ambientali in cui si deve svolgere l’azione di
spegnimento, ad esempio:
• il tipo di schiuma varia se i liquidi infiammabili su cui intervenire sono
•
miscibili (come l’alcool o altri solventi) o non miscibili (come molti oli
ed il gasolio) con l’acqua
le schiume possono essere additivate con sostanze specifiche (come
ad esempio le fluoroproteine) se si vogliono migliorare alcune loro
proprietà come:
– la capacità estinguente
– la fluidità
– la compatibilità con le polveri estinguenti
– la capacità di drenare
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
SCELTA DEL TIPO DI SCHIUMA:
•
con altri tipi di additivi si possono ottenere delle schiume con una BASSA
TENSIONE SUPERFICIALE in grado di diffondersi molto rapidamente sul
liquido infiammabile ed accelerare di conseguenza l’azione di
spegnimento (si ottengono così gli AFFF: Aqueous Film Forming Foam,
molto efficaci per il kerosene, il gasolio, il propellente per i jet)
SCHIUMA
MEMBRANA
POLIMERICA
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
SCELTA DEL TIPO DI SCHIUMA:
le schiume, inoltre, vanno suddivise a seconda della loro capacità di
ESPANSIONE:
•
•
BASSA :
MEDIA:
rapporto di espansione fino a 20
rapporto di espansione da 21 a 200
questi gradi di espansione si adoperano quando si vuole coprire la
SUPERFICIE del combustibile
•
ALTA:
rapporto di espansione da 201 a 1000
utilizzate per saturare il VOLUME in cui si trova il combustibile
A seconda della capacità di espansione cambiano le APPARECCHIATURE
utilizzate per distribuire la schiuma:
• diluvio
• monitori
• cannoni
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE
SISTEMI FISSI
SISTEMI SEMI_FISSI
SISTEMI PORTATILI
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
SISTEMA FISSO
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
NORME DI RIFERIMENTO
NFPA 11 2005 Edition
Riguarda la progettazione, l’installazione, il funzionamento, il collaudo e manutenzione
degli impainti a schiuma
Suddivide gli impianti in base a:
- capacità di ESPANSIONE della schiuma:(BASSA – MEDIA – ALTA)
- tipi di installazione (SISTEMI FISSI – SEMI-FISSI – PORTATILI)
NFPA 16 Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray
Systems- 2007 Edition
NFPA 1145 Guide for the Use of Class A Foams in Manual Structural Fire Fighting 2000
Edition
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
NORME DI RIFERIMENTO
caratteristiche delle schiume:
UNI EN 1568-1 (Ed. 2002):
Mezzi di estinzione incendi - Liquidi schiumogeni concentrati - Specifiche per liquidi
schiumogeni concentrati a media espansione per applicazione superficiale su liquidi
immiscibili con acqua.
UNI EN 1568-2 (Ed. 2002):
Mezzi di estinzione incendi - Liquidi schiumogeni concentrati - Specifiche per liquidi
schiumogeni concentrati ad alta espansione per applicazione superficiale su liquidi
immiscibili con acqua
UNI EN 1568-3 (Ed. 2002):
Mezzi di estinzione incendi - Liquidi schiumogeni concentrati - Specifiche per liquidi
schiumogeni concentrati a bassa espansione per applicazione superficiale su liquidi
immiscibili con acqua.
UNI EN 1568-4 (2002)
Mezzi di estinzione incendi - Liquidi schiumogeni concentrati - Specifiche per liquidi
schiumogeni concentrati a bassa espansione per applicazione superficiale su liquidi
miscibili con acqua
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
UN ESEMPIO
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA
TEATRO ALLA SCALA
FOSSA SCENICA
IMPIANTO DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA AD ALTA
ESPANSIONE
Tratto dall’articolo:
‘ALLA SCALA VANNO IN SCENA
LE MISURE DI PREVENZIONE’
Ing. Pietro Macellari - ANTINCENDIO gennaio 2005
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
PRINCIPIO D’AZIONE
riduzione della percentuale di ossigeno presente nell'ambiente al di sotto del
limite necessario per la combustione (SOFFOCAMENTO)
azione RAFFREDDANTE
VANTAGGI
L'anidride carbonica è un gas inerte:
non altera, non corrode, non danneggia i materiali, è elettricamente non
conduttivo, non e’ tossica
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
ATTENZIONE!
Può provocare notevoli shock termici a causa delle basse temperature
raggiunte dal gas (< - 70°C).
In un ambiente saturo di anidride carbonica NON È POSSIBILE
SOPRAVVIVERE … e questo aspetto va tenuto nella giusta considerazione.
In fase di progettazione di un sistema a CO2 devono essere considerati con
attenzione gli allarmi di prescarica e altre misure di sicurezza, per garantire la
sicurezza a chi si può trovare a transitare od operare nella zona protetta
dall’impianto.
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
RISCHI ASSOCIATI ALL’UTILIZZO DI SISTEMI DI SPEGNIMENTO A CO2
(fonte: Robert T. Wickham, P.E. - August 8, 2003 WICKHAM ASSOCIATES)
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE
Ci sono tre tipi di installazioni comunemente disponibili:
•
•
•
impianti A SATURAZIONE dell’ambiente di installazione
applicazioni LOCALIZZATE su specifici punti di rischio
con tubi flessibili per l’UTILIZZO MANUALE da parte degli addetti
L'anidride carbonica può essere usata sia nel funzionamento ad alta che
pressione bassa, ed un impianto può servire più compartimenti
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
IL SISTEMA
I componenti essenziali di un impianto a CO2 sono:
• delle BOMBOLE di contenimento del gas in pressione allo stato liquido
• le TUBAZIONI di distribuzione dalle bombole al locale/zona da proteggere
• gli UGELLI di scarica
• i RILEVATORI DI INCENDIO che inviano il segnale ad un pannello di controllo
• il PANNELLO DI CONTROLLO in grado di gestire i segnali provenienti dai
rilevatori, le procedure di allarme e scarica del gas e le possibilità di
azionamento manuale
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
impianti a SATURAZIONE TOTALE
I sistemi a saturazione totale sono utilizzabili quando i materiali
combustibili sono all’interno di locali, di dimensioni adeguate, che possono
essere resi privi di aperture al momento di attuazione della scarica del gas.
in generale il funzionamento di tali impianti deve esere coordinato e gestito
assieme con gli altri impianti eventualmente presenti:
• le
•
•
eventuali aperture devono essere attrezzate per chiudersi
automaticamente
le apparecchiature di ventilazione si devono fermare prima dell’inizio
della scarica, altrimenti deve essere introdotta anidride carbonica
supplementare per compensare l’eventuale perdita
i dispositivi di chiusura automatici delle aperture non devono essere
ostacolati dalla pressione di scarica dell'anidride carbonica
• eventuali
trasportatori o pompe di liquidi infiammabile o prodotti
combustibili e le apparecchiature connesse devono anch’essi essere
disalimentati all'attuazione del sistema di protezione
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
SCHEMA DI SISTEMA
A SATURAZIONE
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
Altro esempio di
SISTEMA A SATURAZIONE
impianto a protezione di un locale archivio installato entro
pavimento rialzato
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
ESEMPIO DI SISTEMA LOCALIZZATO
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2
NORME DI RIFERIMENTO
NFPA 12 - Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems - 2005 Edition
fornisce le indicazione per l’installazione e la manutenzione dei sistemi di estinzione
che impiegano anidride carbonica, con riferimento sia ai sistemi a saturazione totale
che ai sistemi localizzati ed ai loro componenti.
Aggiornata nel 2005 soprattutto per quanto riguarda l’aspetto relativo alla sicurezza nei
confronti delle persone (allarmi, prescarica, comandi automatici di attuazione, …)
UNI EN 12094-6:2003
Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a
gas - Requisiti e metodi di prova per dispositivi non elettrici di messa fuori
servizio per sistemi a CO2
UNI EN 12094-7:2005
Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas Parte 7: Requisiti e metodi di prova per ugelli per sistemi
UNI EN 12094-8:1999
Sistemi fissi di lotta contro l'incendio - Componenti di impianti di estinzione a gas Requisiti e metodi di prova per raccordi flessibili per sistemi a CO2
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA
TIPO DI IMPIANTI DA UTILIZZARE
nell’analisi dei parametri di scelta di un impianto di protezione attiva, i fattori sono
molteplici, e possono diventare ancora di più nel caso di un edificio tutelato, ad
esempio:
il peso dell’impianto
la superficie in pianta occupata dall’impianto
lo spazio in termini di volume occupato dall’impianto
…
(fonte: Robert T. Wickham, P.E. - August 8, 2003 WICKHAM ASSOCIATES)
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA
PESO
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA
SUPERFICIE
OCCUPATA
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA
VOLUME
OCCUPATO
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
I sistemi estinguenti a polvere (chimici asciutti) sono molto simili, nei
componenti e nelle modalità di funzionamento, ai sistemi estinguenti
gassosi
PRINCIPIO D’AZIONE
Azione anticatalitica sulla fiamma prodotta dagli effetti di decomposizione
chimica delle polveri alle alte temperature raggiunte dall’incendio
effetto di soffocamento
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
LE POLVERI
Le polveri sono costituite da particelle solide finissime.
Le principali sostanze utilizzate sono:
• bicarbonato di sodio
• bicarbonato di potassio
• solfato di potassio
• cloruro di sodio
• fosfati
• sali organici.
A tali sostanze vengono aggiunti additivi essenzialmente per evitare la
formazione di grumi
Le polveri hanno proprietà altamente dielettriche (NON conducono
l’elettricità) e quindi possono essere usate anche su apparecchiature sotto
tensione.
Le polveri hanno un alto potere riflettente (sono OPACHE) e contengono il
calore sviluppato dalle fiamme all'interno della cappa da loro creata durante
l’erogazione.
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
PRINCIPALI USI:
• spegnimento di incendi di liquidi infiammabili (soprattutto in presenza di
alte temperature, dove potrebbe non essere accettabile lo shock termico
provocato dalle basse temperature della CO2)
• spegnimento di incendi di materiali solidi con formazione di brace
• con polvere a base di bicarbonato, spegnimento di incendi di materiali
grassi grazie al processo di saponificazione (es. Olio)
• protezione di trasformatori elettrici, caldaie, ecc.
• utilizzabile sia in locali chiusi che all’aperto
ATTENZIONE!
Le polveri hanno il difetto di sporcare (spesso in maniera irreparabile) tutto
quanto interessato dalla scarica, caratteristica che le rende in alcuni casi
non utilizzabili.
Anche se in genere le polveri adottate non sono tossiche, occorre
comunque valutare, e considerare nella progettazione, i possibili rischi
indotti alle persone, ad esempio difficoltà di respirazione e visibilità ridotta
in prossimità della zona di scarica.
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
DA NON USARE:
In generale:
• su apparecchiature che potrebbero risultare danneggiate dalla polvere (es:
componenti elettronici o elettrici)
In funzione del tipo di polvere utilizzata:
• su metalli che potrebbero essere corrosi dalla polvere
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE
Come abbiamo già visto per i sistemi a CO2, le tipologie di impianto si
suddividono essenzialmente in tre categorie:
• impianti A SATURAZIONE
• applicazioni LOCALIZZATE (fisse) su specifici punti di rischio
• mobili con tubi flessibili ad IMPIEGO MANUALE
I sistemi a saturazione sono usati per la protezione di locali di stoccaggio di
liquidi infiammabili, forni di verniciatura o essiccazione, ecc
Le applicazioni locali scaricano il prodotto direttamente sulla fonte di
rischio, senza alcun confinamento, e vengono usati in genere per la
protezione dei contenitori di vernici in prossimità dei punti di utilizzo e nei
ristoranti (p.e. per proteggere le friggitrici)
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
SISTEMI A SATURAZIONE
I componenti esenziali dell’impianto sono:
• un serbatoio della polvere che viene messo in pressione al momento di
attivazione dell’impianto, in genere con azoto che funge da agente
propellente
• le
bombole del gas propellente, in genere ad altra pressione con
dispositivi riduttori e regolatori della pressione immessa nel serbatoio
della polvere
• una
valvola di controllo della pressione di erogazione, che consente il
deflusso della polvere solo al raggiungimento della pressione di esercizio
• le tubazioni di convogliamento della polvere fluidificata
• gli erogatori in ambiente (coni o ugelli)
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
IL SISTEMA
IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE
NORME DI RIFERIMENTO
UNI EN 615- Protezione contro l'incendio. Agenti estinguenti. Specifiche per polveri
(diverse dalle polveri di classe D) - Ed 31/01/1997
NFPA 17 Standard for Dry Chemical Extinguishing Systems - 2002 Edition
descrive i requisiti minimi dei sistemi basati su estinguenti chimici asciutti, sia dal punto
di vista della progettazione che del funzionamento che dei materiali estinguenti
ROMA, giovedì 14 giugno 2007
RINGRAZIO PER LA CORTESE ATTENZIONE
ing.
ROBERTO
BARRO
STUDIO TECNICO BARRO
ingegneria
via Marsala 180/11 -
integrata
33100 UDINE
