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LA SCHIUMA, LE POLVERI e L’ANIDRIDE CARBONICA (CO2) ROMA, giovedì 14 giugno 2007 ing. ROBERTO BARRO STUDIO TECNICO BARRO i n g e g n e r i a i n t e g.

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1 LA SCHIUMA, LE POLVERI e L’ANIDRIDE CARBONICA (CO2) ROMA, giovedì 14 giugno 2007 ing. ROBERTO BARRO STUDIO TECNICO BARRO i n g e g n e r i a i n t e g r a t a via Marsala 180/ UDINE

2 INTRODUZIONE Schiuma, polveri e CO 2 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)  …

3 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)

4 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

5 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA 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. GENERALITA’ 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.

6 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

7 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA 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 LO SCHIUMOGENO

8 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA 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, … PRINCIPALI USI: 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)

9 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA 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 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:

10 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A 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) SCELTA DEL TIPO DI SCHIUMA: SCHIUMA MEMBRANA POLIMERICA

11 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA le schiume, inoltre, vanno suddivise a seconda della loro capacità di ESPANSIONE: BASSA : rapporto di espansione fino a 20 MEDIA : 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 SCELTA DEL TIPO DI SCHIUMA: A seconda della capacità di espansione cambiano le APPARECCHIATURE utilizzate per distribuire la schiuma: diluvio monitori cannoni

12 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA  SISTEMI FISSI  SISTEMI SEMI_FISSI  SISTEMI PORTATILI TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE

13 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA SISTEMA FISSO

14 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA NORME DI RIFERIMENTO NFPA 16 Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray Systems Edition NFPA 1145 Guide for the Use of Class A Foams in Manual Structural Fire Fighting 2000 Edition NFPA 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)

15 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA NORME DI RIFERIMENTO caratteristiche delle schiume : UNI EN (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 (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 (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 (2002) Mezzi di estinzione incendi - Liquidi schiumogeni concentrati - Specifiche per liquidi schiumogeni concentrati a bassa espansione per applicazione superficiale su liquidi miscibili con acqua

16 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA UN ESEMPIO

17 TEATRO ALLA SCALA Tratto dall’articolo: ‘ALLA SCALA VANNO IN SCENA LE MISURE DI PREVENZIONE’ Ing. Pietro Macellari - ANTINCENDIO gennaio 2005 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA FOSSA SCENICA IMPIANTO DI SPEGNIMENTO A SCHIUMA AD ALTA ESPANSIONE

18 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 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

19 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 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. ATTENZIONE! In un ambiente saturo di anidride carbonica NON È POSSIBILE SOPRAVVIVERE … e questo aspetto va tenuto nella giusta considerazione. Può provocare notevoli shock termici a causa delle basse temperature raggiunte dal gas (< - 70°C).

20 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 CO 2

21 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 TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE L'anidride carbonica può essere usata sia nel funzionamento ad alta che pressione bassa, ed un impianto può servire più compartimenti

22 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 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

23 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 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

24 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 SCHEMA DI SISTEMA A SATURAZIONE

25 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 impianto a protezione di un locale archivio installato entro pavimento rialzato Altro esempio di SISTEMA A SATURAZIONE

26 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO 2 ESEMPIO DI SISTEMA LOCALIZZATO

27 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A CO2 NORME DI RIFERIMENTO NFPA 12 - Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems 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 :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 :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 :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

28 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA (fonte: Robert T. Wickham, P.E. - August 8, 2003 WICKHAM ASSOCIATES) 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  …

29 PESO IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA

30 SUPERFICIE OCCUPATA IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA

31 VOLUME OCCUPATO IMPIANTI DI SPEGNIMENTO: CRITERI DI SCELTA

32 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE PRINCIPIO D’AZIONE  Azione anticatalitica sulla fiamma prodotta dagli effetti di decomposizione chimica delle polveri alle alte temperature raggiunte dall’incendio  effetto di soffocamento I sistemi estinguenti a polvere (chimici asciutti) sono molto simili, nei componenti e nelle modalità di funzionamento, ai sistemi estinguenti gassosi

33 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE 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 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.

34 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE 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 CO 2 ) 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 PRINCIPALI USI: 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.

35 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

36 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE 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 TIPOLOGIE DI INSTALLAZIONE 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)

37 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE 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) SISTEMI A SATURAZIONE

38 IMPIANTI DI SPEGNIMENTO A POLVERE IL SISTEMA

39 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 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

40 RINGRAZIO PER LA CORTESE ATTENZIONE ROMA, giovedì 14 giugno 2007 ing. ROBERTO BARRO STUDIO TECNICO BARRO i n g e g n e r i a i n t e g r a t a via Marsala 180/ UDINE


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