Impianti antincendio e uso degli agenti estinguenti

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1 Impianti antincendio e uso degli agenti estinguenti Schede rapide per la progettazione a cura di: UMAN - Unione Costruttori Materiali Antincendio Come scegliere l'impianto antincendio più adatto alle proprie esigenze? In che modo conciliare risparmio e qualità? Quali sono le norme da rispettare per avere le carte in regola con le disposizioni in vigore? Quando si deve scegliere un sistema di protezione attiva e quando, invece, non è necessario? Ecco una guida dal taglio squisitamente pratico che risponde a tutte queste domande. E non solo. Redatta dall'uman, l'unione dei costruttori dei materiali antincendio, offre infatti un quadro completo di tutte le informazioni necessarie per prendere le decisioni giuste e risolvere i probemi più importanti che si incontrano nella realizzazione di un sistema di protezione. Partendo da una considerazione: a monte di qualsiasi intervento ci deve essere un'adeguata analisi del rischio. Un manuale studiato ad hoc per i progettisti, che potranno utilizzare le schede pratiche relative alle tipologie di impianto, ai diversi agenti estinguenti, alle loro caratteristiche, alle differenti soluzioni tecniche. Ma è anche un libro fondamentale per i responsabili della sicurezza delle aziende e per tutte quelle persone che vogliono avere delle informazioni in modo rapido e semplice sulle diverse tecniche di prevenzione e protezione antincendio.

2 INDICE GENERALE Premessa... 9 CAPITOLO 1 ANALISI DEL RISCHIO Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e 1.1 Premessa Il combustibile Natura chimico/fisica e tipo di fuoco Quantità/tipo di combustibile presente Velocità di propagazione Presenza di ostruzioni Pericolo di riaccensione Meccanismi di estinzione Raffreddamento Riduzione della concentrazione di O Inibizione chimica Separazione fisica combustibile dall O Ambiente da proteggere Dimensioni geometriche Compartimentazione Condizioni atmosferiche Ventilazione Accessibilità Presenza di persone Attività di manutenzione

3 CAPITOLO 2 GLI AGENTI ESTINGUENTI Acqua Meccanismi di estinzione dell acqua Abbassamento della temperatura...17 Modifica delle qualità del combustibile...18 Sottrazione di ossigeno Applicazioni Incomprimibilità...19 Contenuto di sali disciolti...19 Corrosività...19 Conducibilità elettrica...19 Effetti della temperatura (formazione di ghiaccio) Miglioramento delle proprietà estinguenti dell acqua Wetting Agent Additivi chimici saponificatori Gas Agenti estinguenti alternativi agli Halon Gas liquefatti Gas inerti Biossido di carbonio (CO 2 ) Agente estinguente Azione di spegnimento Aerosol Schiuma Miscelazione acqua/schiumogeno Liquidi schiumogeni concentrati Caratteristiche principali dei liquidi schiumogeni Polveri estinguenti Comparazione con altri agenti IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

4 CAPITOLO 3 IMPIANTI Impianti ad acqua Meccanismi di estinzione Estinzione per raffreddamento Estinzione per soffocamento Estinzione per emulsione o per diluizione Limitazioni all uso dell acqua come estinguente L acqua e le apparecchiature elettriche in tensione Immiscibilità dell acqua con i liquidi infiammabili I danni da acqua nei sistemi di spegnimento Additivi I sistemi di controllo degli incendi con utilizzo di acqua I sistemi automatici sprinkler I sistemi a diluvio I sistemi ad acqua finemente suddivisa (water mist) Utilizzo principale dei sistemi water mist Impianti a gas Descrizione degli impianti a gas Tipo di utilizzo - applicazione Limiti di utilizzo I componenti Serbatoi Gas liquefatti Gas inerti Valvole Tubazioni, raccordi e supporti per tubi e valvole Ugelli Manutenzione Normativa tecnica Quantità minima di agente IG IG IG IG Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e 5

5 HCFC miscela A HFC HFC HFC 227 EA HFC 236fa FC Certificazioni o protocolli di prova Impianti a CO 2 (Impianti ad alta e bassa pressione) Impianto ad alta pressione Funzionamento impianto Automatico Manuale Elettrico Manuale Meccanico (solo per impianti alta pressione) Dati impiantistici Classificazione e ricollaudi Impianti ad aerosol condensati Impianti a schiuma Linee guida Formazione della schiuma Miscelatori acqua liquido schiumogeno Generatori di schiuma Altre caratteristiche Impianti a polvere Premessa Descrizione degli impianti a polvere Tipo di utilizzo/applicazione...75 Componenti...76 Tubazioni...76 Valvole...76 Serbatoi (bombole, vasche, etc.)...77 Normativa Tecnica...77 Certificazioni/protocolli di prova Bibliografia essenziale: IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

6 CO 2 CO CAPITOLO 4 LA NORMAZIONE Acqua Impianti a gas Impianti a CO Impianti ad aerosol condensati Impianti ad schiuma Impianti a polvere Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e CAPITOLO 5 SCHEDE TECNICHE ACQUA Acqua Acqua addittivata Additivo concentrato AEROSOL Aerosol condensati SCHIUME Schiume proteiniche Schiume fluoroproteiniche Schiume A.F.F.F./Filmanti Schiume sintetiche POLVERI Polvere ABC 40 % MAP Polvere ABC 50 % MAP Polvere ABC 70 % MAP Polvere ABC 90 % MAP

7 POLVERE BC Sali di calcio e potassio POLVERE BC Sodio bicarbonato POLVERE BC sali di potassio POLVERE Classe D GAS IG 01 - Argon IG 55 Miscela argon - azoto IG Azoto IG Inergen HFC HFC HFC 227ea HFC 236fa IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

8 Premessa Questa guida, redatta dall UMAN Unione costruttori materiali antincendio, nasce per rispondere ad una domanda: Quale tipo di impianto antincendio devo realizzare? Spesso la risposta non prende in considerazione l elemento più importante: il rischio da proteggere. Siamo infatti guidati dalle mode o dalle proposte di aziende che vogliono spingere il loro prodotto, dalla economicità della proposta, senza tener conto delle reali esigenze e della rispondenza alle normative o leggi vigenti. Forse nel nostro caso non serve un sistema di protezione attiva, in altri casi invece, dove si pensava che non fosse necessario, dobbiamo installarlo. Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e Definito il tipo di rischio (materiali, dimensioni, ambiente, presenza o no di persone), si deve selezionare l agente estinguente più adatto al nostro caso per poi decidere il tipo di impianto da realizzare. La struttura del volume si sviluppa quindi lungo questa linea: Rischio - Agenti estinguenti- Impianti. E quindi un manuale diretto ai progettisti e fornisce un percorso attraverso il quale poter prendere una decisione consapevole presentando in pratiche schede le varie tipologie di impianto, i diversi agenti estinguenti, le loro caratteristiche, le differenti soluzioni tecniche. Per la corretta realizzazione di un impianto antincendio è tuttavia consigliabile appoggiarsi a professionisti del settore e a ditte specializzate. Questa guida può inoltre essere utile ai responsabili della sicurezza e/o antincendio delle aziende e a tutte quelle persone che vogliono avere delle informazioni in modo rapido e semplice sulle diverse tecniche antincendio. In molti capitoli sono riportati i valori per il dimensionamento degli impianti, 9

9 che comunque sono solo indicativi e non devono essere presi tali e quali per la progettazione. Per questo motivo, nella guida, per ogni agente estinguente sono indicate le norme tecniche di riferimento, le UNI EN o in loro assenza altre (NFPA, ISO, ecc.). In qualsiasi caso le norme devono essere utilizzate nella loro totalità. Non si possono cucire le norme come ci interessa, perché esse nascono come un corpo unico le cui parti sono organiche tra di loro. Questo lavoro è stato realizzato con il contributo degli esperti delle aziende associate UMAN che l hanno arricchito della loro esperienza e conoscenza. Un ringraziamento speciale va al personale dell area tecnica di ANIMA che ha assemblato il materiale scritto da tante mani e stili diversi. Speriamo che il nostro sforzo, anche se sicuramente non esaustivo, possa essere di stimolo a molti nell approfondimento delle tematiche antincendio. 10 IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

10 CAPITOLO 1 Analisi del Rischio 1.1 Premessa L ingegneria della protezione antincendio mette oggi a disposizione degli utenti un gran numero di differenti agenti estinguenti e sistemi antincendio. L Analisi del Rischio, tecnica sviluppata negli ultimi decenni per valutare il grado di pericolosità di sistemi complessi, può essere di aiuto nella scelta del migliore sistema antincendio. Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e Principalmente l Analisi del Rischio si sviluppa attraverso la valutazione dei seguenti elementi: il materiale combustibile che è soggetto a bruciare; meccanismi di estinzione degli agenti estinguenti; l ambiente ove il materiale combustibile è ubicato; le modalità operative attuate all interno dell ambiente da proteggere; altre informazioni e/o caratteristiche utili allo scopo. 1.2 Il combustibile Le caratteristiche dei combustibili influenzano il tipo di agente estinguente da utilizzare, le portate specifiche di progetto nonché le modalità di distribuzione ed erogazione dell agente estinguente stesso. La combustione ordinaria dei materiali è una ossidazione veloce, vale a dire una reazione chimica del materiale combustibile con l ossigeno presente nell aria circostante. Tale reazione è generalmente accompagnata dal rilascio di energia sotto forma di calore e luce. Le caratteristiche dei vari combustibili devono essere valutate con riferimento ai seguenti elementi. 11

11 1.2.1 Natura chimico/fisica e tipo di fuoco Per quanto concerne il processo di estinzione degli incendi, i combustibili si dividono in due categorie principali: combustibili liquidi e combustibili solidi. I combustibili liquidi comprendono i liquidi infiammabili e combustibili, i grassi, gli oli lubrificanti, i solventi, gli alcol, etc. I combustibili liquidi danno origine a fuochi di tipo bidimensionale, i cosiddetti fuochi di superficie. Appropriati sistemi di estinzione devono essere previsti in questi casi. I combustibili solidi comprendono il legno, i tessuti, la carta, il cartone, la gomma, alcuni tipi di plastica, etc. I combustibili solidi bruciano producendo braci talvolta anche molto profonde e danno origine a fuochi di tipo tridimensionale Quantità/tipo di combustibile presente Le aree a rischio di incendio vengono classificate, in funzione del tipo o della quantità di materiali combustibili presenti in: Rischio leggero dove la quantità di materiale combustibile è bassa e gli eventuali incendi hanno una bassa velocità di rilascio di calore. Rischio medio dove la quantità di materiale combustibile è media o gli eventuali incendi hanno una media velocità di rilascio di calore. Rischio elevato dove la quantità di materiale combustibile è elevata con eventuale presenza di combustibili liquidi, o gli eventuali incendi hanno una elevata velocità di rilascio di calore. Qualora siano presenti combustibili diversi, i sistemi antincendio devono essere efficaci con tutti i combustibili presenti nell area protetta Velocità di propagazione La velocità di propagazione degli incendi dipende sia dalla composizione chimica del combustibile coinvolto che dal suo stato di aggregazione e forma fisica. I trucioli di legno, per esempio, bruciano molto più velocemente del legno solido, sebbene le stesse quantità dei due, in termini di peso, producono essenzialmente la stessa quantità di calore. Tutti i combustibili liquidi hanno in genere una elevata velocità di propagazione mentre i combustibili solidi hanno generalmente velocità di propagazione più moderata. 12 IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

12 1.2.4 Presenza di ostruzioni La presenza di ostruzioni crea dei problemi alla libera diffusione dell agente estinguente impedendo al sistema antincendio di sviluppare integralmente la propria azione di estinzione. La presenza di ostruzioni rende quindi più gravoso il rischio di incendio. Tale problematica è molto più importante con i sistemi nei quali l agente estinguente, per poter sviluppare la propria azione di estinzione, ha la necessità di raggiungere direttamente il combustibile incendiato, come ad esempio nei sistemi a protezione localizzata o ad oggetto. In questi casi il numero e la posizione degli ugelli da utilizzare ha una grande importanza ed è direttamente connessa anche al tipo, al numero ed alla posizione delle ostruzioni presenti nelle aree protette. Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e Pericolo di riaccensione Tutti i combustibili sono soggetti al fenomeno della riaccensione se in presenza di comburente e di sufficiente energia di innesco. Per i combustibili solidi vi è il rischio che la riaccensione venga causata dalla presenza di braci non completamente spente dall intervento dell impianto antincendio. 1.3 Meccanismi di estinzione I principali meccanismi di estinzione che vengono sviluppati dagli agenti estinguenti utilizzati normalmente nella tecnologia antincendio sono i seguenti: Raffreddamento Tutti i combustibili bruciano quando viene superata la loro temperatura di accensione. Nelle fasi iniziali di un incendio l energia di innesco fornisce la quantità di calore necessaria ad iniziare il processo di combustione. Successivamente il calore prodotto dalla stessa combustione mantiene attivo il processo provocando l accensione di nuove quantità di combustibile. Alcuni agenti estinguenti sono in grado di arrestare tale meccanismo assorbendo una grande quantità di calore in modo da ridurre la temperatura del combustibile al di sotto del limite di accensione. L acqua è l agente estinguente classico che sviluppa tale meccanismo di estinzione. 13

13 1.3.2 Riduzione della concentrazione di O 2 Il processo della combustione può avvenire a condizione che l O 2 presente nell aria, il comburente, rimanga a contatto con il combustibile e sia presente in quantità sufficiente secondo il corretto rapporto stechiometrico necessario a mantenere attivo il processo stesso. Qualora la concentrazione di O 2 dovesse scendere al di sotto di un determinato valore la combustione si arresterebbe, causa la mancanza di comburente. La CO 2 ed i Gas Inerti sviluppano tale meccanismo di estinzione Inibizione chimica Alcuni agenti estinguenti hanno la facoltà di arrestare il processo della combustione inibendo il suo sviluppo per via chimica. La rapidità con la quale in questo caso si ottiene l estinzione è dovuta alla azione di alcune sostanze chimiche, presenti nell agente estinguente, capaci di interrompere la catena di reazione della combustione attuando una riduzione della concentrazione di radicali liberi presenti nelle fiamme. Alcuni Gas Liquefatti e Polveri Estinguenti sviluppano tale meccanismo di estinzione Separazione fisica combustibile dall O 2 La separazione fisica del combustibile dal comburente (O 2 presente nell aria) permette di arrestare immediatamente il processo della combustione. La barriera di separazione può essere di natura meccanica, come ad esempio la schiuma versata sulla superficie di un combustibile liquido o di natura gassosa, come ad esempio il vapore prodotto dalla evaporazione dell acqua a contatto con il combustibile incendiato o con materiali ad alta temperatura. Nella maggioranza dei casi, tutti gli agenti estinguenti sono in grado di sviluppare, accanto al meccanismo di estinzione principale, anche meccanismi di estinzione secondari che devono essere tenuti in debito conto. 1.4 Ambiente da proteggere L ambiente da considerare è costituito da quell insieme di strutture, opere civili e modalità operative che definiscono il luogo nel quale è ubicato il rischio da proteggere. 14 IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

14 1.4.1 Dimensioni geometriche Le dimensioni geometriche devono essere attentamente valutate per definire i parametri di progetto con particolare riferimento alle portate specifiche di agente estinguente da erogare ed alla distribuzione e localizzazione degli erogatori Compartimentazione Le compartimentazioni definiscono le aree di rischio e la capacità di contenerlo all interno di spazi circoscritti Condizioni atmosferiche Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e Nel caso in cui il rischio da proteggere sia ubicato all aperto, è necessario valutare anche le condizioni atmosferiche quali la direzione prevalente e l intensità normale e massima del vento le temperature minime e massime, il pericolo di gelo, ecc Ventilazione Per i sistemi installati all interno degli edifici e che utilizzano gas come agenti estinguenti la ventilazione deve essere arrestata prima dell inizio dell erogazione dell agente estinguente. Nello stesso tempo deve essere verificata la tenuta del locale per quantificare e compensare la dispersione dell agente estinguente all esterno del locale stesso Accessibilità Accessibilità intesa come possibilità di intervento delle squadre di soccorso dall esterno Presenza di persone La presenza di persone può essere continua, saltuaria o solo finalizzata agli interventi di manutenzione. E anche opportuno valutare se le persone presenti all interno delle aree da proteggere sono persone esperte, e quindi addestrate alle situazioni di emergenza, o sono inesperte. 15

15 1.4.7 Attività di manutenzione Nella definizione di un sistema antincendio è opportuno valutare sin dalla fase iniziale le differenti problematiche di manutenzione coinvolte a seconda del sistema che si intende utilizzare. E anche molto importante valutare le possibilità di ripristino delle iniziali condizioni operative del sistema a seguito di un eventuale intervento e conseguente scarica dell agente estinguente. 16 IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

16 CAPITOLO 2 GLI AGENTI ESTINGUENTI 2.1 Acqua L acqua è sempre stata accettata per molti anni come il più pratico degli agenti estinguenti per la sua disponibilità pressoché universale, la sua grossa capacità di assorbimento del calore ed il fatto che è liquida. Dal punto di vista chimico l acqua è un liquido polare, che ha grande attività di solubilizzazione di sali, acidi o basi e scarsa miscibilità con gli idrocarburi. Lo stato fisico liquido in cui si trova normalmente in natura la rende impiegabile in svariate applicazioni, dalle più semplici (lance antincendio) alle più complesse (grandi impianti e reti). Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e Meccanismi di Estinzione dell Acqua L acqua estingue, in ordine di importanza, per i seguenti principi: abbattimento della temperatura per sottrazione di calore; modifica delle qualità del combustibile; sottrazione di ossigeno. ABBASSAMENTO DELLA TEMPERATURA L estinzione basata sul raffreddamento mira ad abbassare la temperatura del combustibile al di sotto di quella di accensione o infiammabilità, determinandone quindi lo spegnimento per cessazione della produzione di vapori combustibili. L acqua presenta un elevato calore latente di vaporizzazione (2,3 MJ/kg). Tutta l energia assorbita dall acqua viene sottratta al combustibile ottenendo quindi l estinzione del fuoco. Per tale principio è evidente che il massimo effetto si ottiene se essa viene messa nelle condizioni di evaporare, sfruttando quindi tutta la sottrazione di energia necessaria al cambio di stato. La massima capacità raffreddante dell acqua, per effetto dell evaporazione, è direttamente proporzionale a: tempo di esposizione con l incendio superficie di scambio termico. 17

17 Su tali fattori si basano ritrovati tecnici e chimici, che adeguatamente coordinati possono variare sensibilmente la prestazione dell acqua. Gran parte delle moderne apparecchiature mobili e fisse di lotta all incendio sono dotate di sistemi di erogazione ad acqua frazionata che ne migliorano l efficacia. MODIFICA DELLE QUALITÀ DEL COMBUSTIBILE La modifica delle qualità del combustibile si ha principalmente per aumentato tenore di umidità che influenza il comportamento dei combustibili solidi di classe A (legno, carta, plastiche, ecc.) rispetto alla propagazione dell incendio. Al contrario, tale effetto non è evidente nei combustibili immiscibili di classe B. SOTTRAZIONE DI OSSIGENO Il vapore generato dal passaggio di stato fisico ove questo fenomeno si verifica, con sensibile incremento del volume specifico, contribuisce efficacemente all estinzione attraverso una azione di diluizione dell ossigeno presente (comburente) Applicazioni L acqua è certamente l estinguente che possiede il maggior numero di applicazioni. Si possono individuare equipaggiamenti che richiedono l intervento di operatori (estintori e reti idranti) ed impianti fissi automatici: impianti sprinkler; impianti a diluvio; impianti ad acqua frazionata; impianti ad acqua nebulizzata. Per quanto concerne lo stoccaggio, la distribuzione e l erogazione è necessario tenere in considerazione per tutte le applicazioni suddette le proprietà chimico fisiche dell acqua quali: incomprimibilità; contenuto di sali disciolti (durezza); corrosività; conducibilità elettrica; effetti della temperatura. 18 IMPIANTI ANTINCENDIO E USO DEGLI AGENTI ESTINGUENTI

18 INCOMPRIMIBILITÀ E noto che l acqua non è comprimibile e pertanto è necessario che la distribuzione avvenga per effetto di differenza di pressione che può essere generata da: sistemi di pompaggio; colonne piezometriche; pressurizzazione con propellenti gassosi. CONTENUTO DI SALI DISCIOLTI L acqua che circola all interno di qualsiasi tubazione non è mai pura, nel senso che porta disciolti dentro di sé dei sali, alcuni dei quali sono solubili indefinitamente, mentre altri presentano solubilità limitata dalla temperatura e dalla concentrazione di ossigeno. Pertanto un parametro significativo di cui tenere conto è la durezza, in quanto maggiore è la durezza, maggiore è la quantità di carbonati che possono depositarsi nelle attrezzature e all interno delle tubazioni. Q U A D E R N I p e r l a p r o g e t t a z i o n e CORROSIVITÀ L acqua contribuisce al processo di ossidazione dei metalli a causa dei seguenti aspetti: ph, non sempre neutro; variazione di ossigeno disciolto; correnti galvaniche. Il risultato della corrosione ha effetti sulle prestazioni, dovute all accumulo delle scaglie di ruggine nelle reti di distribuzioni e nel meccanismo di erogazione. CONDUCIBILITÀ ELETTRICA I sali presenti nell acqua ne determinano la conducibilità. Di fatto l acqua è un conduttore sufficiente a generare continuità elettrica ed il suo uso in presenza di impianti elettrici in tensione deve essere accuratamente valutato e studiato, ad esempio attraverso la nebulizzazione od il frazionamento elevato. EFFETTI DELLA TEMPERATURA (FORMAZIONE DI GHIACCIO) Il passaggio di stato dell acqua, così favorevole alla estinzione nel caso della vaporizzazione, diventa un problema nel caso del congelamento. Le tubazioni degli impianti, qualora non adeguatamente protette o localizzate in un ambiente riscaldato, possono essere danneggiate da un congelamento. Esisto- 19