MODULO di FIRE INVESTIGATION

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Lucio Tedesco
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1 MODULO di FIRE INVESTIGATION Italian Fire Investigation C.do Provinciale dei Vigili del Fuoco Milano Esempi con software applicativi Structural Fire Investigation Sapienza University of Rome School of civil and Industrial Engineering Ph.D. XXIX ciclo Dottorando: EXTERNAL INSPECTION INTERNAL INSPECTION ACTIVITIES OUTSIDE THE SCENE GATHER INITIAL INFORMATION EXTERNAL EXAMINATION FIRE SCENE INTERNAL EXAMINATION FIRE SCENE DOCUMENTARY CHECKS COMPUTATIONAL FIRE INVESTIGATION 1 PHASES Information geometry Significant description outside Significant description inside Project documents Modeling and simulation fire Interviewing witnesses Photo and video outside Photo and video inside Executive documents Laboratory tests Collecting significant events External structural inspections Fire load existing at the time the fire Maintenance documents Weather conditions Semiotic fire OPERATIONS Internal structural inspections 1

XXIX ciclo Dottorando: Ing.mangione@libero.

2 Nell'ultimo decennio la fire science e la fire engineering hanno giovato del continuo progresso della fluidodinamica computazionale (CFD: computational fluid dynamics), sia sul piano della ricerca circa la modellazione dei fenomeni fisici, sia dal punto di vista della implementazione tecnologica di tali modelli mediante algoritmi di calcolo e grazie alla potenza sempre crescente dei calcolatori elettronici. Fire Dynamics Simulator (FDS) è un modello sviluppato dal NIST (National Institute of Standards and Technology) che simula l'incendio, cui è associato Smokeview,un post processore grafico che analizza i dati prodotti da FDS. FDS risolve una forma delle equazioni di Navier Stokes per i flussi termici a bassa velocità di fumi e gas generati in un incendio. La dinamica dell'incendio è simulata in base ai parametri che caratterizzano ciascun materiale presente nel dominio di simulazione, ciascuno con le proprie caratteristiche di infiammabilità e combustione. In base a questi dati, FDS risolve numericamente (con un metodo ai volumi finiti) le equazioni che modellano la reazione di combustione ed i fenomeni di trasporto, tenendo conto dinamicamente delle mutue interazioni tra i processi. FDS è in grado di calcolare e fornire come dati di uscita, i valori di tutte le variabili, scalari e vettoriali, calcolate in ciascuna delle celle del dominio, utili alla comprensione dei fenomeni ed alla analisi degli effetti (concentrazioni delle specie chimiche, distribuzioni delle temperature, pressioni, velocità dei gas, fumi, visibilità). 2

3 Caso applicativo: Fire Investigation nel tunnel del monte Bianco PARAMETRI DELLA SIMULAZIONE DESCRIZIONE ANDAMENTO FUMI RISULTATO 1: SEGNALAZIONE ALLARME 30'' DOPO LA PRIMA SEGNALAZIONE CON SEMAFORI NEL TRAFORO ROSSI (opacimetro n. 4 ore 10.51) Il camion belga si sarebbe fermato al semaforo collocato a circa m. dalla testata francese e avrebbe preso fuoco (tra i garage n. 18 e 19). Gli altri veicoli presenti nel Traforo (in quel momento complessivamente 12) si sarebbero fermati all altezza dei semafori rossi, ad una distanza considerevole dal camion belga 11:10 nessuna vittima 2: SEGNALAZIONE ALLARME 30'' DOPO IL SECONDO ALLARME (opacimetro n. 5 ore 10.52), il camion belga avrebbe in ogni caso raggiunto la progressiva kilometrica (garage n. 21), come è successo nella realtà, ma i veicoli che seguivano (aumentati nel frattempo da 12 a 19) si sarebbero fermati all altezza dei semafori rossi senza raggiungere l area dell incendio I fumi avrebbero raggiunto i primi veicoli solo dopo 16' e 40'' circa dall allarme. pochissime vittime 3: IMPIANTO SEMAFORICO ROSSO ALLE 10:55 (i veicoli che seguivano il camion belga sarebbero aumentati nel frattempo da 19 a 24) I primi 2 veicoli sarebbero stati in ogni caso coinvolti nell incendio, ma non gli altri. I veicoli successivi si sarebbero fermati all altezza del semaforo situato a 700 m. circa dall area dell incendio. Sarebbero stati avvolti dai fumi alle circa, vale a dire 6' dopo il blocco del traffico poche vittime CASO REALE IMPIANTO SEMAFORICO ROSSO ALLE 11:04 37 vittime Caso applicativo: Fire Investigation nel tunnel del monte Bianco Sono stati altresì condotti test di laboratorio per dimostrare la possibilità che un incendio possa avvenire nel vano motore del camion e sull infiammabilità della margarina. Le indagini investigative hanno messo in evidenza i difetti che presentavano i motori marca Volvo della stessa serie del camion in argomento, già oggetto in precedenza, di campagne di richiamo in Francia. 3

Gli altri veicoli presenti nel Traforo (in quel momento complessivamente 12) si sarebbero fermati all altezza dei semafori rossi, ad una distanza considerevole dal camion belga 11:10 nessuna vittima

4 Ricerca dell origine dell incendio ESEMPIO LISTATO FDS &HEAD CHID='incendio', TITLE='xxxxx' / &TIME T_END=600 / &DUMP NFRAMES=600 DT_RESTART=20 / MESH &MATL ID = 'BENZENE LIQUID' EMISSIVITY = 1. CONDUCTIVITY = 0.14 SPECIFIC_HEAT = 1.74 DENSITY = 874 HEAT_OF_REACTION = 393 ABSORPTION_COEFFICIENT = 123 BOILING_TEMPERATURE = 80.3/ &SURF ID = 'BENZENE POOL' COLOR = 'BLACK' MATL_ID = 'BENZENE LIQUID' THICKNESS = 0.03 BURN_AWAY=.TRUE./ &MESH IJK=50,150,60, XB=0.0,5.0,0.0,15.0,0.0,6.0 / numero di celle &VENT MB='XMIN' SURF_ID='OPEN' / &VENT MB='XMAX' SURF_ID='OPEN' / &VENT MB='YMIN' SURF_ID='OPEN' / &VENT MB='YMAX' SURF_ID='OPEN' / &VENT MB='ZMAX' SURF_ID='OPEN' / MATERIALI &MATL ID = 'CELLULOSE' CONDUCTIVITY_RAMP = 'k_cell' SPECIFIC_HEAT = 2.3 DENSITY = 400. N_REACTIONS = 1 A = 2.8E19 E = 2.424E5 HEAT_OF_REACTION = 0. NU_RESIDUE = 1.0 RESIDUE = 'ACTIVE'/ &MATL ID = 'ACTIVE' EMISSIVITY = 1.0 CONDUCTIVITY_RAMP = 'k_cell' SPECIFIC_HEAT = 2.3 DENSITY = 400. N_REACTIONS = 2 A(1:2) = 1.3E10, 3.23E14 E(1:2) = 1.505E5, 1.965E5 HEAT_OF_REACTION(1:2) = 418., 418. NU_RESIDUE(1:2) = 0.35, 0.0 NU_FUEL(1:2) = 0.65, 1.0 RESIDUE(1) = 'CHAR' / The arguments (1:2) refer to the 2 REACTIONS 4

3/ &SURF ID = 'BENZENE POOL' COLOR = 'BLACK' MATL_ID = 'BENZENE LIQUID' THICKNESS = 0.03 BURN_AWAY=.TRUE./ &MESH IJK=50,150,60

5 Questa immagine mostra il flusso di calore 60 secondi dopo che l incendio è stato acceso accanto al letto. Quello che succede alla concentrazione di ossigeno è molto istruttivo. Questa immagine mostra qual era la concentrazione di ossigeno, al centro della porta di ingresso, 60 secondi dopo l accensione dell incendio. Notiamo come questa inizia a diminuire dall alto, mentre resta ancora alta al livello del pavimento. 5

Questa immagine mostra qual era la concentrazione di ossigeno, al centro della porta di ingresso, 60

6 Concentrazione dell ossigeno 290 secondi dopo l accensione, appena dopo che è avvenuto il flashover. Si nota come gran parte dell ossigeno è esaurito (consumato dall incendio), mentre ne resta una concentrazione notevole solo nelle immediate vicinanze della porta. Concentrazione dell ossigeno, 20 centimetri sopra il pavimento, 290 secondi dopo l accensione dell incendio. La freccia indica il percorso del floor jet, ossia l ossigeno che affluisce dalla porta e che entra in collisione con la parete opposta. 6

7 Quindi l ossigeno che affluisce ed impatta con la parete, spostandosi verso l alto, si va a miscelare con le particelle di combustibile non ancora bruciate e sviluppa un flusso di calore superiore a 150 kw/m². Chiaramente l impatto totale di energia (flusso di calore moltiplicato per il tempo di esposizione, espresso in Kj/m²) su questa superficie ha superato l impatto totale di energia che era sulla parete accanto al punto di origine dell incendio. DA SEMIOTICA DEGLI INCENDI L immagine mostra degli evidenti segni a V, interamente dovuti alla ventilazione post flashover, prodotti nel corso di un incendio sperimentale. 7

Chiaramente l impatto totale di energia (flusso di calore moltiplicato per il tempo di esposizione, espresso in Kj/m²) su questa superficie ha superato l

8 DA SEMIOTICA DEGLI INCENDI Il segno sopra il comodino non è conseguenza di un floor jet. É avvenuto in un luogo in cui una nube di fumo, ricca di particelle combustibili, è riuscita a mescolarsi con l ossigeno e quindi a bruciare. Il segno si è prodotto prima che il comodino bruciasse. 8

É avvenuto in un luogo in cui una nube di fumo, ricca di particelle

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13 Computational Fire Investigation School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome Ing. Marcello Mangione Ph.D. Candidate (XXIX Ciclo) Computational Fire Investigation Simulex School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome Ing. Marcello Mangione Ph.D. Candidate (XXIX Ciclo) 13

Candidate (XXIX Ciclo) Computational Fire Investigation Simulex School of Civil

14 SETTAGGIO PROFILI CON PATHFINDER 14

15 ESEMPIO DI SIMULAZIONE IN AMBITO FERROVIARIO 15

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