Sistemi antincendio a riduzione di ossigeno ORS

“Il triangolo no, non l’avevo considerato” cantava Renato Zero a fine anni ’70; per chi si occupa di prevenzione incendi il triangolo – quello del fuoco – è invece il punto di partenza di ogni approccio alla protezione o prevenzione. Fino a poco meno di vent’anni fa tuttavia, si agiva su un incendio limitando la probabilità di innesco, separando il combustibile dal comburente attraverso polveri, schiume, gas o acqua o saturando gli ambienti con dei gas inerti. Esiste in realtà un altro approccio alla prevenzione: ridurre l’ossigeno sotto una soglia tale che non consenta alla combustione di auto-sostenersi. La teoria è semplice, ed era nota da quandoto Lavoisier, a fine del ‘700, scoprì il ruolo dell’ossigeno nei processi di combustione. La messa a punto tuttavia ha richiesto non solo nozioni teoriche ma tecnologie, materiali e tecniche gestionali che si sono rese disponibili solo recentemente.

In particolare è stato in Germania, negli anni 2000, che si sono finalmente cominciate ad individuare le soglie di ignizione dei diversi materiali. Una differenza sostanziale tra cura e prevenzione è che la seconda deve agire in maniera continua. Mantenere in un ambiente un atmosfera ipossica costante, cioè quella in cui l’ossigeno non supera il 15% della miscela, richiede di agire contemporaneamente su molti aspetti. In primo luogo si deve disporre di apparati che agiscano sui gas presenti, segregandone alcuni e aumentando la concentrazione di altri; a loro volta tali sistemi debbono essere guidati da strumenti di analisi e controllo – in continuo – dei parametri dell’aria. Ma non basta; sono necessarie tecniche costruttive di impermeabilizzazione dei locali e sistemi di ricambio d’aria che permettano il “controllo del perimetro”.

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Come funziona un impianto a riduzione di ossigeno

Per conservare materiali biodegradabili, siano essi prodotti ortofrutticoli, la cellulosa di testi antichi o la tela di opere d’arte, una tecnica ormai consolidata è quella di conservarli in ambienti in cui il tenore di ossigeno sia ridotto, in maniera da rallentare metabolismo e reazioni ossidative. In linea teorica il principio è semplice. Dato un locale in cui gli scambi gassosi con l’esterno sono controllati in quantità e qualità – impermeabilizzazione e analisi – l’aria viene fatta passare attraverso un “filtro” che separa l’ossigeno dall’azoto.

Le diverse tecnologie di separazione sfruttano generalmente la differenza di velocità con cui i diversi gas attraversano delle pareti permeabili di un condotto ovvero la capacità di filtri – come quelli ai carboni attivi – che in particolari condizioni di pressione sono in grado di assorbire o rilasciare l’ossigeno; i gas che attraversano più velocemente la membrana si separano, ridiucendo il loro contributo alla miscela che scorre nel condotto principale. Estraendo così l’ossigeno, ed espellendolo dall’ambiente chiuso, l’azoto, all’interno dello spazio controllato, sale a valori prossimi all’85%.

Risk based thinking

Tutto questo basterebbe per impedire ad una combustione di innescarsi; tuttavia un impianto per la riduzione d’ossigeno non è, di per sé, un impianto antincendio a riduzione d’ossigeno. Quest’ultimo non si limita a prevenire l’innescarsi delle fiamme ma fa una cosa molto più complessa: gestisce il rischio attraverso un sistema di monitoraggio, allarme e contenimento del pericolo, nell’ambito di scenari di rischio che le norme e l’esperienza accumulata nella lotta agli incendi hanno insegnato essere possibili. La caratteristica di continuità, legata al concetto di prevenzione, rende poi indissolubile il processo di controllo dell’atmosfera dal flusso logico delle attività che si svolgono nei locali protetti.

Ibridazioni

In un locale protetto con un sistema ORS, come in alta quota – l’atmosfera ipossica è paragonabile a quella che si ha a 3000 metri s.l.m. – la percentuale di ossigeno residuo determina il tempo di permanenza di un soggetto, le attività che possono essere svolte in base allo sforzo correlato e le condizioni fisiche che possono limitare l’idoneità ad operare.

Il controllo dell’atmosfera, l’analisi del rischio e la realizzazione di infrastrutture protette dagli incendi e sicure per le persone che vi lavorano richiedono, com’è evidente, un’ibridazione tra competenze diverse.

equilibrio dinamico

Un sistema a riduzione di ossigeno ha il compito di mantenere un equilibrio dinamico tra i gas presenti nell’atmosfera dell’ambiente da proteggere e quindi chi lo realizza deve avere la capacità di controllare e/o eliminare le perdite che si verificano nel volume protetto (determinabili mediante prove di tenuta come il Door Fan Test in accordo alla UNI EN 15004/1 o Blower Test secondo la EN ISO 9972). Pertanto è necessario che l’impianto disponga di un sistema di monitoraggio in continuo del funzionamento e della presenza di fumi ad alta sensibilità.

classi di rischio

In base alla concentrazione di ossigeno il locale soggetto a controllo dell’atmosfera può essere collocato in una di quattro diverse classi di rischio, in funzione della quale vengono stabilite le misure di sicurezza da adottare (segnaletica di sicurezza, indicatori elettronici di concentrazione di ossigeno, sirene di allarme e alti dispositivi di segnalazione).

Chiaramente si tratta di un sistema complesso e una volta messo a punto, un impianto ORS è soggetto a manutenzione, effettuata da personale qualificato; trattandosi di una “tecnologia proprietaria» tipicamente richiede il coinvolgimento di coloro i quali hanno progettato e realizzato l’impianto.

Dal punto di vista gestionale si tratta di una tipologia impiantistica di facile gestione e una manutenzione semestrale addirittura annuale per alcuni componenti e i consumi energetici non si discostano molto da quelli di una normale unità di trattamento aria.

Ambiti di applicazione

Gli impianti antincendio ORS trovano il loro ambito di applicazione in ambienti poco o per nulla frequentati, come celle a temperatura controllata, data center, archivi, specie se vi si conserva del patrimonio artistico. Ci sono materiali, come il poliuretano, vere “bestie nere” del professionista antincendio. Spegnerli è difficilissimo; prevenire il loro incendio diventa quindi il principale obiettivo.

Per inertizzare un ambiente non esiste solo la via della sottrazione dell’ossigeno, tuttavia i gas estinguenti non sempre sono compatibili con l’ambiente, i materiali stoccati, le attività svolte nei locali o i volumi da proteggere. Ad un ORS, funzionando in continuo, una volta portato l’ambiente in condizioni di esercizio, basta un relativamente modesto apporto di aria ipossica per mantenere la concentrazione di progetto.

Nel caso di grandi volumi, la saturazione con gas ne richiederebbe grandi quantità (per non parlare delle riserve idriche); un ORS non necessita di stoccaggi invasivi – producendo in loco l’azoto - o locali tecnici di grandi dimensioni (con minori oneri legati alle opere civili rispetto ad impianti alternativi). Il basso contenuto di ossigeno inibisce anche le reazioni di degrado ossidativo dei materiali protetti e l’azoto è ecocompatibile ed inerte.