Ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it Ordine degli ingegneri di Messina Corso di specializzazione “Prevenzione incendi” D.M. 5 agosto 2011 Generalità.

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1 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
Ordine degli ingegneri di Messina Corso di specializzazione “Prevenzione incendi” D.M. 5 agosto 2011 Generalità sulla combustione e sostanze pericolose solide, liquide e gassose ing. Pietro Foderà

2 Perché è necessario analizzare il rischio incendio?
Mero rispetto della normativa Responsabilità penale (approccio burocratico) Certificazione di qualità Responsabilità etico–sociale (approccio manageriale) Salvaguardia della vita umana Tutela dei beni (approccio realistico) 2

3 Quale metodo di approccio si potrebbe usare secondo il prof. P. W
Quale metodo di approccio si potrebbe usare secondo il prof. P. W. Reason Passivo (cultura patologica) Non si vuole sapere Chi riferisce è sotto tiro La responsabilità è elusa Chi sbaglia viene ignorato o punito Le nuove idee vengono attivamente represse Regolato (cultura burocratica) Si può non venire a sapere Si ascolta se non si può evitare La responsabilità è a compartimenti stagni Gli sbagli portano a ripari provvisori Le nuove idee presentano spesso dei problemi Propositivo (cultura generativa) Si ricerca attivamente l’informazione Si educa a riferire La responsabilità è condivisa Gli sbagli provocano riforme attive Le nuove idee sono benvenute 3

4 Prevenzione primaria Obiettivi primari: Salvaguardia della vita umana
Valori della vita umana Tutela dell’ambiente Interesse pubblico Non si tiene conto delle valutazioni di ordine economico 4

5 Prevenzione secondaria
Obiettivi secondari: Tutela dei beni Qualità dei prodotti e dei servizi Responsabilità etico-sociale Le soluzioni ai problemi di sicurezza devono tendere a un livello ottimale degli investimenti nei sistemi di protezione Pietro Foderà 5

6 COSTRUZIONI IN ITALIA QUADRO NORMATIVO
Testo unico per l’edilizia (d.p.r. n. 380/01) Disposizioni regolamentari: procedure e regolazioni tecniche D.M. 14 gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni: prescrizioni tecniche generali al fine di garantire prestabiliti livelli di sicurezza delle costruzioni nei riguardi della pubblica incolumità 6

7 L’INCENDIO NELLE COSTRUZIONI
Il rischio incendio ed esplosione viene considerato nella norma tecnica per le costruzioni come effetto di “azioni eccezionali” sulle costruzioni (punti e 3.6.2) “Incendio”: combustione autoalimentata e incontrollata di materiali combustibili presenti in un compartimento. “Esplosione”: combustione caratterizzata da alta velocità Nel decreto si definiscono: La curva d’incendio La resistenza al fuoco, le relative classi e la procedura di analisi Il compartimento Le richieste di prestazione La modellazione delle azioni nelle esplosioni I criteri di progettazione 7

8 OBIETTIVI E PRESCRIZIONI PROGETTUALI
Al fine di limitare tale rischio, vengono quindi individuati i seguenti obiettivi: stabilità degli elementi portanti per un tempo utile ad assicurare il soccorso agli occupanti limitata propagazione del fuoco e dei fumi possibilità di esodo sicuro degli occupanti possibilità per i soccorritori di operare in sicurezza Il raggiungimento di questi obiettivi di sicurezza si persegue attraverso una valutazione preventiva del rischio e delle conseguenti misure di prevenzione e di protezione da adottare in progetto Devono essere analizzati i livelli di sollecitazione e di resistenza al fuoco degli elementi strutturali Sono richiesti cinque livelli di prestazioni 8

9 Livelli di prestazione
Livello I Nessun requisito specifico di resistenza al fuoco dove le conseguenze del collasso delle strutture siano accettabili o dove il rischio di incendio sia trascurabile; Livello II Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per un periodo sufficiente a garantire l’evacuazione degli occupanti in luogo sicuro all’esterno della costruzione; Livello III Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per un periodo congruo con la gestione dell’emergenza; Livello IV Requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per garantire, dopo la fine dell’incendio, un limitato danneggiamento delle strutture stesse; Livello V Requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per garantire, dopo la fine dell’incendio, il mantenimento della totale funzionalità delle strutture stesse. 9

10 La “prevenzione incendi”
La prevenzione incendi è la funzione di preminente interesse pubblico diretta a conseguire, secondo criteri applicativi uniformi sul territorio nazionale, gli obiettivi di sicurezza della vita umana, di incolumità delle persone e di tutela dei beni e dell’ambiente attraverso la promozione, lo studio, la predisposizione e la sperimentazione di norme, misure, provvedimenti, accorgimenti e modi di azione intesi ad evitare l’insorgenza di un incendio e degli eventi ad esso comunque connessi o a limitarne le conseguenze. 10

11 Quali attività caratterizzano il processo di gestione del rischio incendio?
Analisi degli eventi incidentali e degli infortuni Previsione e valutazione del rischio Individuazione delle misure da adottare Progettazione Approvazione da parte degli Organi di controllo Realizzazione Controlli di conformità e certificazioni Esecuzione Condizioni di esercizio e gestione delle emergenze Manutenzione e controlli periodici Revisione e aggiornamento della valutazione del rischio Miglioramento continuo Gestione

12 Elementi di valutazione del rischio
Elemento umano Lavoratori Ospiti Disabili o lavoratori esterni Elemento materiale Sostanze e materiali Depositi Impianti Luoghi di lavorazione Aree a rischio specifico ing. Pietro Foderà

13 Eventi incidentali Cause d’incendio più comuni
Depositi e/o manipolazione di sostanze infiammabili o facilmente combustibili in luoghi e modalità non idonee Accumulo di rifiuti o altri materiali combustibili in modalità non controllate Non corretto controllo dei rilasci di energia Negligenza nell’uso di fiamme libere Inadeguata pulizia e scarsa manutenzione Uso di impianti elettrici difettosi o non protetti Modifiche non regolari apportate successivamente agli impianti Utilizzazione non corretta di fonti di calore Ostruzione delle aperture di ventilazione Negligenze e mancanza di informazione ing. Pietro Foderà

14 Previsione e valutazione del rischio incendio
Definizione delle ipotesi di rischio dovute a: Carenze normative Carenze impiantistiche Carenze strutturali Carenze organizzative Carenze nell’“elemento umano” Peculiarità delle lavorazioni Peculiarità delle sostanze e dei materiali Determinazione probabilità di accadimento (p) Valutazione dei possibili danni (d) Valutazione del livello di rischio (r = p x d) Valutazione globale del rischio accettabile ing. Pietro Foderà

15 Valutazione dei rischi di incendio (art. 2 - D.M. 10 marzo 1998)
La valutazione dei rischi d’incendio, parte specifica del documento della sicurezza, può essere effettuata in conformità ai criteri di cui all’allegato I Il datore di lavoro, a seguito di questa valutazione, dovrà definire il livello del rischio d’incendio, classificandolo in uno dei seguenti: Rischio elevato Rischio medio Rischio basso ing. Pietro Foderà

16 Classificazione del livello di rischio d’incendio
Rischio d’incendio basso: in cui sono presenti sostanze a basso tasso d’infiammabilità e le condizioni di lavorazione sono tali da ritenere limitati lo sviluppo e la propagazione del principio d’incendio (attività non soggette ai controlli VVF) Rischio d’incendio medio: in cui sono presenti sostanze infiammabili e/o situazioni che possono favorire lo sviluppo dell’incendio, ma la probabilità di propagazione è da ritenersi limitata (attività soggette ai controlli VVF) Rischio d’incendio elevato: in cui sono presenti sostanze altamente infiammabili e situazioni che possono favorire lo sviluppo e la propagazione dell’incendio (allegato IX al D.M. 10 marzo 1998) ing. Pietro Foderà

17 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
La combustione Si intende per “combustione” il fenomeno fisico – chimico per cui, nell’ossidazione di qualsiasi sostanza combustibile, allo stato gassoso, liquido o solido, si ha sviluppo di fumi, calore e luce. ing. Pietro Foderà

18 La reazione della combustione
Combustibile: presenza di carbonio e/o di idrogeno Comburente: presenza di ossigeno Innesco: presenza di energia termica Azione catalitica: sottoprodotti acceleranti Prodotti: fumi (anidride carbonica, monossido di carbonio), acqua (vapore), altri sottoprodotti, calore, ceneri, luce ing. Pietro Foderà

19 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
L’incendio Si chiama “incendio” un fenomeno di combustione incontrollato nel tempo e nello spazio, caratterizzato dalla diffusività e dalla possibilità di creare pericolo per l’incolumità delle persone e per la tutela dei beni. ing. Pietro Foderà

20 Evoluzione e sviluppo di un incendio
Dimensioni degli elementi (combustibili solidi) Presenza di catalizzatori Quantità di combustibile Potere calorifico Aria teorica di combustione Condizioni ambientali (atmosferiche) ing. Pietro Foderà

21 La combustione: generici elementi informativi
Caratteristiche del combustibile: Stato di aggregazione Dimensioni Temperatura d’infiammabilità Temperatura di autoaccensione Campo di infiammabilità Tensione di vapore Caratteristiche del comburente Aria teorica di combustione ing. Pietro Foderà

22 Caratteristiche del combustibile: parametri rilevanti in relazione agli effetti
D. Leg. vo 26 giugno 2015 n. 105 Allegato A Sviluppo di calore Sviluppo di pressione Sviluppo di sostanze tossiche

23 Temperatura di infiammabilità Limite inferiore di infiammabilità
Sviluppo di calore: parametri significativi delle sostanze combustibili Temperatura di infiammabilità Limite inferiore di infiammabilità Limite superiore di infiammabilità Temperatura di autoaccensione Viscosità

24 Sviluppo di pressione: parametri significativi delle sostanze combustibili
Tensione di vapore Limite inferiore di esplosività Limite superiore di esplosività Tasso max di sviluppo di pressione di esplosione (gas) Pressione max di esplosione Concentrazione min di ossigeno Energia min di ignizione Tasso di umidità Dimensione delle particelle Energia di attivazione Variazione adiabatica di temperatura Entalpia di reazione Temperatura max di reazione Tempo di raggiungimento della max velocità di autoriscaldamento in condizioni adiabatiche Pressione di rottura del contenitore Temperatura di ebollizione

25 Sviluppo di sostanze tossiche: parametri significativi delle sostanze combustibili
Dose letale media Concentrazione letale media Indice di riferimento per la pianificazione della risposta di emergenza Indice di pericolosità immediata per la vita e la salute Livelli di riferimento per l’esposizione acuta Concentrazione di non effetto Fattore di bioconcentrazione Solubilità Tensione di vapore Coefficiente di ripartizione ottanolo/acqua Coefficiente di ripartizione nel carbonio organico

26 Temperature d’infiammabilità e di autoaccensione
Temperatura d’infiammabilità: la temperatura minima alla quale un liquido emette vapori combustibili in quantità tale da incendiarsi, in presenza d’innesco Es.: benzina – 20°; gasolio + 65° Temperatura di autoaccensione: la temperatura minima alla quale la miscela combustibile – comburente inizia a bruciare spontaneamente in modo continuo senza ulteriore apporto di calore o di energia dall’esterno Es.: legno 250°; benzina 250°; gasolio 220°; metano 630° ing. Pietro Foderà

27 Campi di infiammabilità ed esplosività
Limiti di infiammabilità: concentrazioni minime e massime di miscela combustibile – comburente per cui, in presenza di innesco, si ha accensione e propagazione della fiamma Limiti di esplosività: concentrazioni minime e massime di miscela combustibile – comburente per cui, in presenza di innesco, si ha un’esplosione della miscela ing. Pietro Foderà

28 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
Esplosione e scoppio L’esplosione è caratterizzata da un’altissima velocità di combustione: notevole presenza di vapori infiammabili o suddivisione molto fine di particelle solide Lo scoppio è caratterizzato dalla rottura del contenitore in caso di forte onda d’urto ing. Pietro Foderà

29 Viscosità Resistenza di un fluido allo scorrimento (attrito interno)
Si misura in poiseuille. L’acqua, a temperatura ambiente, ha una viscosità di 1 millipoiseuille.

30 Tensione di vapore Pressione parziale della fase vapore quando si raggiunge l’equilibrio tra fase liquida e fase aeriforme Si misura in pascal.

31 Tasso max di sviluppo di pressione di esplosione per polveri
La maggior parte delle polveri organiche (circa il 70%) sono combustibili e, a seconda delle circostanze in cui si verifica il processo di combustione, si possono avere incendi o esplosioni. Alcune sostanze, inoltre, si decompongono rapidamente durante il riscaldamento, producendo un grande volume di gas, anche in assenza di condizioni di ossidazione. Perché si possa verificare un’esplosione da polvere è necessario che in uno spazio ristretto una certa quantità, anche minima, di polvere finemente suddivisa sia dispersa nell’atmosfera in presenza di una sorgente di ignizione (innesco) sufficientemente energetica. Quando avviene l’ignizione la fiamma si propaga attraverso la nube di polvere rilasciando energia, nei prodotti della combustione, sotto forma di calore. Il calore generato dal passaggio del fronte di fiamma provoca l’espansione dei prodotti della combustione gassosi (principalmente CO2 e H2O); se l’espansione è impedita da chiusure si genera un aumento di pressione. E’ il rilascio nell’ambiente della pressione generata durante il processo di combustione che provoca il fenomeno detto di esplosione che è un improvviso rilascio di energia immagazzinata capace di produrre effetti di pressione, onde d’urto e proiettili Se il processo di combustione non è ostacolato, esso risulterà semplicemente in un “flash fire”, con notevole sviluppo di calore, che, tuttavia, potrà causare anche gravi ustioni alle persone coinvolte.

32 Energia minima di ignizione
È’ il valore più basso di energia della scarica di un condensatore ad alta tensione necessaria per innescare la miscela più infiammabile di polvere e aria.

33 Entalpia di reazione Nelle reazioni che avvengono a pressione costante, il calore acquistato o ceduto non è uguale alla variazione dell’energia interna del sistema, ma corrisponde alla variazione di un’altra proprietà del sistema che si chiama entalpia (H). Anche l’entalpia è una grandezza di stato (dipende cioè solo dallo stato iniziale e da quello finale del sistema che si trasforma) e la sua unità di misura è il joule. Se il sistema cede calore durante la trasformazione (processo esotermico), l’entalpia dello stato finale è minore di quella dello stato iniziale. Se il sistema acquista calore durante la trasformazione (processo endotermico), l’entalpia dello stato finale è maggiore di quella dello stato iniziale.

34 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
Potere calorifico La quantità di calore che si sviluppa nella reazione di combustione completa dell’unità di massa del combustibile, per i solidi e i liquidi, dell’unità di volume, in condizioni normali, per i gas. ing. Pietro Foderà

35 ing. Pietro Foderà pietro.fodera@vigilfuoco.it
Il carico d’incendio Potenziale termico netto della totalità dei materiali combustibili contenuti in uno spazio, corretto in base ai parametri indicativi della partecipazione alla combustione dei singoli materiali. Limitatamente agli elementi strutturali in legno, è possibile considerarne il contributo tenendo conto del fatto che gli stessi devono altresì garantire la conseguente resistenza al fuoco. Tale contributo deve essere determinato tramite consolidati criteri di interpretazione del fenomeno. È espresso in MJ (pari a 0,057 kh di legna equivalente). Carico di incendio specifico: Carico di incendio riferito all’unità di superficie lorda di piano (MJ/mq) ing. Pietro Foderà

36 Produzione di fumo e di sostanze tossiche
Il fumo è un insieme colloidale di particelle solide e/o liquide finemente suddivise La fase gassosa dipende dalle sostanze che entrano in combustione, dalla percentuale di carbonio, dalla presenza di ossigeno La fase liquida dipende dagli stessi fattori ed è formata da acqua e da idrocarburi aromatici ing. Pietro Foderà

37 Prodotti della combustione ed effetti sull’uomo
Alta temperatura (200 – 700 °C), fiamme Ustioni (pelle e vie respiratorie) Mancanza di O2, presenza di CO2 Asfissia Presenza di CO Azione tossica (sangue) Presenza di SO2 ing. Pietro Foderà

38 Materiali da costruzione
Materiali naturali Legno, pietrame, sabbie, ghiaie Materiali artificiali (ottenuti dalle materie prime naturali): Mattoni pieni e forati, malte, calcestruzzi, ferro; cemento armato.

39 Legno Il più antico materiale da costruzione (organico di origine vegetale). Viene utilizzato per tavole, assi, travi di solaio e di copertura, ponteggi. Le utilizzazioni più moderne lo privilegiano in forma lamellare. Ha una buona elasticità e, anche se combustibile (50% carbonio), ha un’affidabile resistenza al fuoco, in quanto la temperatura e le caratteristiche meccaniche, al di sotto dello strato carbonizzato, restano praticamente invariate.

40 Pietra Uno dei materiali più antichi, è abbondante in natura (granito, tufo, arenaria). Si utilizza soprattutto nelle murature: (informe o in conci squadrati, a secco o con la malta). Ha un’ottima resistenza alla compressione, pessima a flessione, taglio e trazione; un’ottima resistenza al fuoco.

41 Calcestruzzo Viene ottenuto dalla miscelazione tra cemento, sabbia, ghiaia e acqua ed eventuali additivi. È uno dei componenti principali del “cemento armato” Ha un’ottima resistenza a compressione, pessima resistenza a flessione, trazione e taglio; ha un’ottima resistenza al fuoco.

42 Acciaio Quello che viene comunemente chiamato acciaio è un prodotto ottenuto dalla fusione in altoforno dei minerali di ferro. Ottima resistenza a flessione e taglio. Non affidabile all’azione del fuoco, a causa della facilità di raggiungere la tensione di snervamento a elevate temperature.

43 Cemento armato Realizza un’unione strategica tra il cemento e l’acciaio, sfruttando le loro migliori caratteristiche specifiche: Ottima aderenza tra i due materiali Ottima resistenza a compressione (calcestruzzo) Ottima resistenza a trazione (acciaio) Il cls protegge l’acciaio dall’azione del fuoco

44 Il comportamento al fuoco dei materiali e delle strutture
Resistenza al fuoco Interessa: Elementi costruttivi e prodotti di compartimentazione Elementi costruttivi portanti Reazione al fuoco Materiali impiegati stabilmente negli elementi costruttivi Altri materiali d’arredo I materiali che fanno parte degli elementi costruttivi devono rispettare la direttiva europea sui prodotti di costruzione e le norme tecniche sulle costruzioni

45 Reazione al fuoco Grado di partecipazione di un materiale combustibile al fuoco al quale è sottoposto. In relazione a ciò, i materiali sono assegnati a classi da 0 a 5 con l'aumentare della loro partecipazione alla combustione. Quelli di classe 0 sono, per definizione, non combustibili.

46 Quali materiali interessa
Rivestimenti Tendaggi Mobili imbottiti (poltrone, materassi) Sedili Lucernari combustibili Pannelli Coibentazioni ing. Pietro Foderà

47 Come si determinano le classi di reazione al fuoco
Esclusivamente mediante delle prove sperimentali su di un prototipo, utilizzando metodi riconosciuti dal D.M. 26/6/84, e sui seguenti parametri: Infiammabilità Velocità di propagazione della fiamma Gocciolamento Sviluppo di calore nell’unità di tempo Produzione di fumo Produzione di sostanze tossiche ing. Pietro Foderà

48 Metodi sperimentali UNI ISO DIS 1182.2 (incombustibilità)
UNI 8456 (materiale combustibile suscettibile di bruciare su entrambe le facce) UNI 8457 UNI 8457/A1 (materiale combustibile suscettibile di bruciare su una sola faccia) UNI 9174 UNI 9174/A1 (materiale combustibile in presenza di calore radiante) UNI 9175 UNI 9175/FA1 (mobili imbottiti) UNI 9176 (metodi di preparazione)

49 Test d’incombustibilità (ISO/DIS 1182.2)
Si mette il campione nel forno a 750° con tre termocoppie (nel forno, sulla superficie del campione, all’interno di esso) Viene dichiarato incombustibile se: Non ha perdita di peso del 50% dopo 20 sec Non si ha emissione di fiamma Si ha innalzamento di temperatura dopo 20 sec non superiore a 50°

50 Materiali incombustibili (D.M. 14 gennaio 1985)
Materiali da costruzione, compatti o espansi, a base di ossidi metallici o di composti inorganici, privi di legamenti organici Materiali isolanti a base di fibre minerali prive di legamenti organici Metalli con o senza finitura superficiale a base inorganica

51 Classificazione dei combustibili e degli incendi
In funzione della tipologia, ma soprattutto dello stato di aggregazione dei materiali combustibili, gli incendi vengono classificati in: Classe A: incendi di materiali solidi combustibili Classe B: incendi di liquidi infiammabili Classe C: incendi di gas infiammabili Classe D: incendi di metalli combustibili Classe E: incendi di apparecchiature elettriche sotto tensione Classe F: incendi di oli vegetali 51

52 Individuazione rischi di esplosione
RTO Cap. V.2: Aree a rischio per atmosfere esplosive Si individuano gli elementi di valutazione delle condizioni di rischio di esplosione nelle aree a rischio specifico: condizioni generali di rischio caratteristiche delle sostanze infiammabili o polveri combustibili probabilità di formazione, durata ed estensione di atmosfere esplosive identificazione dei potenziali pericoli di innesco valutazione degli effetti prevedibili di un’esplosione quantificazione del livello di rischio accettabile adozione di misure per la riduzione del rischio

53 RTO Cap. V.2.2.1: condizioni generali di rischio
Potenziali fonti di innesco Potenziali sorgenti di emissione Caratteristiche costruttive, d’istallazione o d’uso e di manutenzione Attività soggette ai controlli: 9 – officine e laboratori con saldatura e taglio con più di 5 addetti 14 – officine e laboratori con vernici infiammabili con più di 5 addetti 27 – mulini per cereali 28 – impianti di essiccazione cereali e vegetali 29 – produzione surrogati del caffè 30 – zuccherifici da 31 a 40 – pastifici, riserie, lavorazione crine, paglia e fieno 51 – stabilimenti siderurgici 53 – officine riparazione veicoli e materiale rotabile 76 - tipografie

54 RTO Cap. V.2.2.2: caratteristiche delle sostanze infiammabili o polveri combustibili
Devono essere individuate le caratteristiche chimico-fisiche pertinenti all’esplosione in tutte le condizioni ambientali significative e le caratteristiche dei sistemi di deposito o stoccaggio.

55 RTO Cap. V.2.2.3: probabilità di formazione, durata ed estensione di atmosfere esplosive
Le aree a rischio devono essere ripartite in zone in base alla frequenza e alla durata delle atmosfere esplosive. Zona per presenza di gas, vapori e nebbie Zona per presenza di polveri Definizione del livello di pericolo 20 Luogo in cui l’atmosfera esplosiva è presente in permanenza o per lunghi periodi o frequentemente 1 21 Luogo in cui è probabile che un’atmosfera esplosiva si presenti occasionalmente durante il funzionamento normale 2 22 Luogo in cui è improbabile che un’atmosfera esplosiva si presenti durante il normale funzionamento ma che, se si presenta, persiste solo per un breve periodo NE Luogo in cui il volume dell’atmosfera esplosiva è di estensione trascurabile

56 RTO Cap. V.2.2.4: identificazione dei potenziali pericoli di innesco
Possibili sorgenti di accensione: Superfici calde Fiamme, gas, particelle calde Scintille di origine meccanica Materiali e impianti elettrici Correnti vaganti, protezione catodica Elettricità statica Fulmini Radio frequenza Onde elettromagnetiche Radiazioni ionizzanti Ultrasuoni Compressione adiabatica e onde d’urto Reazioni esotermiche