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Entrato in vigore il 1 gennaio 1989, il Protocollo di Montreal ha messo al bando le sostanze che minacciano lo strato di ozono, tra cui gli estinguenti alogenati e ha spinto alla ricerca di nuovi agenti ecocompatibili – clean agent. Le alternative che sfruttano il medesimo principio dei sistemi precedentemente in uso, i cosiddetti sistemi “in kind” - impiegano agenti estinguenti halocarbons (gas di idrocarburi alogenati) o gas inerti.

A differenza di alcuni di quelli “not in kind”, che si basano su approcci diversi (water-mist, schiuma, aerosol, etc.), essi consentono un’azione rapida e pulita consentendo l’immediata ripresa delle attività dopo l'intervento. Tutti i sistemi a clean agent  agiscono sull’ossigeno disponibile per la reazione di combustione diluendolo e/o “scalzandolo” dalla fiamma grazie alla differenza tra i diversi pesi specifici dei gas e per via chimico-fisica aumentando la capacità termica dell’atmosfera contenuta nel volume protetto, che ostacola la propagazione del calore.

A differenza dei sistemi a gas inerti, gli halocarbons agiscono anche chimicamente catturando l’ossigeno attraverso i radicali liberi che si liberano dalla decomposizione dell’agente estinguente.  Utilizzati per la protezione di spazi in cui si possa realizzare una sufficiente impermeabilizzazione ai gas e, anche per ragioni di costo/beneficio, i sistemi a gas trovano applicazione in particolare dove non è possibile utilizzare l’acqua (locali CED, archivi, cabine elettriche, biblioteche, magazzini ed aree tecniche con presenza di personale).

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Compatibilità dei sistemi a Inergen con la salute umana

Come ogni impianto antincendio, questo deve essere pensato per essere efficace prima durante e dopo l’evento. L’efficacia riguarda le prestazioni di spegnimento ma anche la tutela dei beni e soprattutto della vita delle persone che possono essere coinvolte. Un impianto a gas deve garantire, infatti, limiti di concentrazione ed esposizione delle persone all’estinguente tali da poter spegnere l’incendio (tempo di soaking, tipicamente di almeno 10 minuti) e, fino a che permane la presenza umana, tali da non generare effetti avversi in funzione della concentrazione del gas, della percentuale di ossigeno residua e del tempo di esposizione massimo (esistono protocolli, come quello di Reinhardt, che stabilisce parametri relativi alla sensibilizzazione cardiaca o il PBPK psychologically based Pharmacokinetic model che considera la concentrazione massima ammissibile nel sangue dell’agente estinguente ed il tempo necessario per raggiungerla). Laddove l’ambiente protetto possa essere accessibile a delle persone, gli impianti a gas prevedono dei sistemi di  attivazione basati sulla rivelazione fumi a doppio consenso incrociato e di ritardo della scarica che permettono l'evacuazione del personale dal volume protetto e segnalazioni ottiche e sonore di allarme che informino dello stato di funzionamento; complementare è la gestione dei tempi minimi affinché nell’ambiente protetto si stabiliscano concentrazioni sufficienti allo spegnimento e procedure di intervento a seguito della ripresa della ventilazione (per gestire il rischio della ripresa dell’incendio).

Il dimensionamento dell'impianto

La quantità di agente estinguente necessaria per raggiungere la saturazione desiderata dipende dal volume dell’ambiente da proteggere ma l’azione di spegnimento dipende anche dal tempo di scarica, nell’ordine dei secondi. L'uscita del gas delle bombole è regolato dalle leggi della gas dinamica (i limite sono quelli della velocità del suono per lo specifico gas, della geometria degli orifizi, delle pressioni di stoccaggio, etc.), e questo dev’essere calcolato affinché alla concentrazione di estinzione – teoricamente sufficiente allo spegnimento e determinata dai protocolli di prova per i diversi estinguenti – si aggiungano dei fattori di sicurezza correttivi per definire la concentrazione di progetto e dei fattori di progetto, specifici del caso applicativo in questione. Tali fattori dipendono inoltre dall’architettura del sistema (i sistemi ad attuazione manuale ad esempio, richiedono margini di sicurezza maggiori, a causa della intrinseca maggior lentezza di intervento). Un obiettivo progettuale è quello di minimizzare i prodotti di decomposizione degli estinguenti; lo sviluppo dei prodotti di decomposizione è correlato alle temperature, ai rapporti stechiometrici dei reagenti, e ai tempi di reazione. Tra questi specialmente l’acido fluoridrico, che si genera quando gli agenti basati sugli halocarbons entrano in contatto con le fiamme – è nocivo per gli occupanti e per le apparecchiature, specie se elettroniche. Tra i fattori di progetto più comuni vanno annoverate la pressione ambientale, le caratteristiche di ventilazione, le geometrie particolari del volume protetto e gli ostacoli che possono influenzare la distribuzione del gas, nonché le perdite di carico del sistema di distribuzione. Da quanto detto risulta chiaro che non è sempre semplice determinare il vero volume effettivamente da saturare (volume di progetto). La sperimentazione ed i dati rilasciati dai produttori dei sistemi e i software di calcolo che questi distribuiscono – e che laboratori indipendenti che li validano – giocano un ruolo essenziale alla corretta realizzazione di un impianto a gas.

Principali applicazioni

Tali impianti non sono adatti, per contro, al controllo di incendi che tendono a formare braci. I sistemi a clean agent si distinguono tra quelli a saturazione localizzata – poco frequenti – o totale (total flooding). L’efficacia del sistema di rilascio, la dinamica dei flussi (considerando che durante un incendio si innescano moti convettivi), la geometria dei locali e la quantità, tipologia (porosità) e dislocazione dei materiali combustibili, sono tutti fattori essenziali nella progettazione.

Messa a punto del sistema

Aspetti non trascurabili sono le variazioni di pressione causate dall’immissione degli agenti estinguenti. Nel caso degli halocarbons il volume subisce una prima riduzione dovuta alla rapida riduzione della temperatura causata dalla vaporizzazione dell’estinguente, seguito da un aumento quando il gas raggiunge la sua massima espansione; nel caso dei gas inerti il volume presenta solo un aumento (lo scambio termico e il conseguente effetto sul volume è trascurabile in questi casi) ma con valori di sovrappressione anche decisamente elevati, tali da porre problemi di stabilità. In fase di progettazione (e periodicamente durante la vita operativa dell’impianto) sarà essenziale, pertanto, verificare l’integrità del volume protetto attraverso il door fan integrity test e valutare le sovrappressioni generate dal sistema di spegnimento per calibrare i sistemi di compensazione come serrande dotate di alette mobili con contrappeso tarato, che si aprono sfogando l’eccesso di pressione, preservando l’integrità degli elementi deboli della struttura (strutture leggere e vetrate, tipicamente), per poi richiudersi in modo da garantire la saturazione per il tempo previsto.

Normative di riferimento

I clean agent riconosciuti a livello normativo sono quelli riportati nella norma EN 15004. Gli standard internazionali di riferimento per la progettazione di impianti utilizzanti gas estinguenti sono ISO 14520, NFPA 2001, EN 15004, EN 12094 UL 2166 e 2127 e l’FM Approvals 5600 oltre alle normative ambientali (in particolare il regolamento CE 2037/2000 e il DPR 147/2006 sui cosiddetti F-Gas) e la UNI 10877che affrontano anche le problematiche di natura tossicologica per l’impiego di sistemi a clean agent nelle aree con presenza di persone.

Strategie di estinzione

Tali sistemi possono agire attraverso una prima scarica iniziale seguita da una scarica aggiuntiva, di mantenimento; la diversa architettura dei sistemi dipende da innumerevoli fattori, non ultime la propensione a sfuggire attraverso le aperture da parte dei gas estinguenti (e propria di ciascun agente), l’equilibrio tra concentrazioni troppo basse – e quindi inefficaci – o troppo alte – e pericolose per gli eventuali occupanti ed i notevoli risvolti economici del dimensionamento dell’impianto.

Architetture impiantistiche

Le architetture impiantistiche possono differenziarsi molto anche a seconda del rischio e della distribuzione dei locali da proteggere; possono essere sviluppati sistemi che agiscono su un solo volume o su ambienti diversi simultaneamente, con riserve centralizzate in grado di agire su volumetrie diverse e rischi distinti (questo grazie anche all’alta pressione – 200/300bar – che consente di alimentare reti di distribuzione sufficientemente estese).

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