Nel 1954, l’esercito degli Stati Uniti e DuPont hanno collaborato allo sviluppo di Halon 1301 per fornire capacità di soppressione degli incendi per risorse militari di alto valore (ad esempio, aerei, computer mainframe e centri di commutazione delle telecomunicazioni) come sistemi di allagamento totale. Halon (abbreviazione di idrocarburo alogenato) era un gas liquefatto utilizzato per estinguere gli incendi interrompendo chimicamente la reazione a catena di combustione – il quarto lato del tetraedro del fuoco.
L’halon, nelle sue varie forme, era un agente estinguente estremamente popolare perché non era conduttivo e non lasciava residui dopo essere stato scaricato. In effetti, gli Halon erano comunemente descritti come un agente estinguente “pulito”.
I sistemi di soppressione incendi fissi che utilizzavano Halon 1301 e il suo “cugino” di idrocarburi alogenati, Halon 1211, fecero il loro primo ingresso in applicazioni di soppressione incendi non militari negli anni ’60, guadagnando rapidamente terreno con i facility manager incaricati di proteggere beni di alto valore. E con molte di quelle risorse contenenti elettronica e tecnologie informatiche sensibili, risorse che sarebbero state danneggiate o distrutte dall’attivazione di un sistema antincendio tradizionale, gli Halons sono diventati rapidamente lo “standard di riferimento” per la protezione di tali strutture.
Nel 1987, rappresentanti di tutto il mondo si incontrarono e svilupparono un trattato internazionale, il Protocollo di Montreal sulle sostanze che impoveriscono lo strato di ozono, che divenne rapidamente noto come Protocollo di Montreal . L’obiettivo del trattato era eliminare gradualmente la produzione e il consumo di sostanze che riducono lo strato di ozono per limitarne i danni allo strato di ozono terrestre.
Gli Stati Uniti sono stati tra i 197 paesi a firmare il Protocollo di Montreal – il primo trattato nella storia delle Nazioni Unite a ottenere la ratifica universale – ed è stato un leader nel guidare i successi del trattato. Nel 1994, l’ EPA statunitense ha vietato la produzione e l’importazione di Halon 1211 e 1301 per conformarsi al Protocollo di Montreal, spingendo i chimici e gli ingegneri antincendio di tutto il mondo a iniziare la ricerca di un sostituto adeguato dell’Halon nei sistemi antincendio.
NEBBIA AEROSOL CONDENSATA
Un’alternativa all’Halon che sta guadagnando popolarità sono i sistemi antincendio che utilizzano la nebbia di aerosol condensata (CAM), definita da NFPA 2010: Standard for Fixed Aerosol Fire Suppression Systems (edizione 2020) come “un mezzo estinguente costituito da particelle solide finemente suddivise, generalmente meno di 10 micron di diametro e materia gassosa, generata da un processo di combustione di un composto solido che forma aerosol”.
All’attivazione nei sistemi antincendio che utilizzano CAM, una nebbia aerosol estinguente viene creata dall’accensione elettrica o termica di un solido specializzato che produce particelle chimiche secche di dimensioni micron e gas che si mescolano per creare un aerosol uniforme.
Ci sono una miriade di aspetti positivi nell’uso del CAM per l’estinzione degli incendi in spazi chiusi:
Potenziale di riduzione dell’ozono pari a zero, il che significa che non contribuiscono al riscaldamento globale.
Incluso nel programma EPA Significant New Alternative Policy come sostituti accettabili per Halon 1301 come agente di allagamento totale.
Capacità di estinzione tre volte quella dell’Halon 1301.
Nessuna riduzione dell’ossigeno: il CAM sopprime gli incendi a concentrazioni eccezionalmente basse interferendo con i radicali liberi dell’incendio, rendendo l’atmosfera più sicura per i vigili del fuoco e gli occupanti intrappolati.
Riduce rapidamente la temperatura interna dello spazio, fornendo una maggiore sopravvivenza delle vittime e un minore stress da calore per i vigili del fuoco.
Più comunemente, quelle particelle di aerosol condensate sono costituite da carbonato di potassio (K2CO3) che risulta dalla decomposizione termica di un composto formante aerosol solido che include nitrato di potassio come ossidante. Oltre ad essere efficaci, i sistemi antincendio che utilizzano CAM sono più facili da installare, mantenere e funzionare in parte perché non sono necessarie bombole pressurizzate o gas propellenti perché la generazione pirogenica di CAM fornisce energia sufficiente per uno scarico rapido e una distribuzione efficiente.
CAM: COME FUNZIONA
Il CAM si auto-genera all’attivazione del sistema. I produttori e gli installatori di molti sistemi antincendio che utilizzano CAM (ad esempio, Pyrogen, Ltd. e FirePro ) creano sistemi che consistono in una serie di contenitori contenenti il composto formante aerosol solido posizionati strategicamente nell’area a rischio e collegati elettricamente alla maggior parte dei tipi di centrali antincendio manuali o automatiche. Quando i rilevatori di calore / fiamma identificano una minaccia di incendio credibile, il sistema identifica quei contenitori che necessitano di attivazione e quindi invia una corrente elettrica al contenitore (i), che accende il composto formante aerosol.
CAM ha dimostrato di essere efficace nello spegnimento degli incendi, in particolare quelli che coinvolgono materiali a base di idrocarburi, come benzina, gasolio, liquido idraulico, lubrificanti, gas naturale e legno. Le particelle di aerosol di dimensioni micron mostrano qualità di gas simili a 3D che consentono all’agente di distribuirsi rapidamente in tutto un recinto e raggiungere le posizioni più nascoste e schermate.
NON SOLO PER STRUTTURE FISSE
I sistemi antincendio che utilizzano CAM sono estremamente scalabili ed economici, rendendo possibile la loro installazione praticamente per qualsiasi applicazione civile, in molti casi utilizzando un kit preconfezionato, che include, ma non si limita a:
Applicazioni marine che proteggono le sale macchine, i locali macchine e le stive di carico su navi commerciali, chiatte e rimorchiatori, oltre a moto d’acqua civili (ad esempio, barche a motore, yacht e barche a vela).
Applicazioni automobilistiche che proteggono automobili, camion, rimorchi, camper e veicoli di emergenza (ad es. Apparecchi antincendio e ambulanze), nonché veicoli commerciali come pullman e autobus e praticamente qualsiasi cosa con quattro ruote!
Applicazioni aeronautiche per la protezione di aeromobili ed elicotteri dell’aviazione generale, nonché baie merci, attrezzature di supporto a terra e officine di manutenzione per l’aviazione commerciale.
LANCIARE GRANATE FUOCO NELLA CASSETTA DEGLI STRUMENTI
Il tetracloruro di carbonio era un liquido comunemente usato negli estintori a parete per combattere piccoli incendi. Non ha punto di infiammabilità e non è infiammabile. Ma, quando riscaldato fino alla decomposizione, emette fosgene tossico e fumi di acido cloridrico. Ciò ha portato al suo inutilizzo come agente estinguente.
Il tetracloruro di carbonio era un liquido comunemente usato negli estintori a parete per combattere piccoli incendi. Non ha punto di infiammabilità e non è infiammabile. Ma, quando riscaldato fino alla decomposizione, emette fosgene tossico e fumi di acido cloridrico. Ciò ha portato al suo inutilizzo come agente estinguente.
Produttori come Fireway, Inc. e AFG Flame Guard USA hanno preso la tecnologia CAM e l’hanno inserita in un’unità portatile per l’utilizzo da parte di vigili del fuoco e altro personale di pubblica sicurezza e civili. Mentre quei produttori, e altri, possono riferirsi ai loro prodotti come un “generatore di soppressione del fuoco” o “generatore di CAM”, sono sicuro che il termine granata antincendio è più accattivante con i vigili del fuoco.
Lo Stat-X First Responder di Fireway è un contenitore compatto e leggero, abbastanza piccolo da poter essere trasportato sulla cintura di una persona (utilizzando una fondina progettata a tale scopo). Per la soppressione istantanea del fuoco, l’utilizzatore tira l’attuatore e lo lancia in uno spazio chiuso dove si trova un incendio (proprio come tirare il perno su una granata e lanciarla verso il nemico!). Ed è abbastanza piccolo da poter essere lanciato su o giù per le scale, anche attraverso una finestra del secondo piano (a seconda della forza del braccio e della mira!).
L’ X-Tinguish X-Treme di Flame Guard pesa 13 libbre, compreso il peso del composto, ma non è molto più grande di alcune delle prime termocamere portatili. Ma le sue dimensioni maggiori gli conferiscono più “pugno” di soppressione del fuoco, in quanto può effettivamente “nebulizzare” un’area chiusa di circa 5.300 piedi cubi.
Quando vengono utilizzati dai vigili del fuoco che arrivano per la prima volta a bordo dell’apparato antincendio, questi dispositivi possono guadagnare tempo per l’allestimento della linea manuale dell’attacco di fuoco, impedire il flashover e fornire un percorso di uscita di emergenza per gli occupanti che cercano di uscire dalla struttura. Ciò può fornire un prezioso strumento di soppressione degli incendi per i vigili del fuoco volontari con carenza di personale, fornendo più tempo all’arrivo di un numero sufficiente di vigili del fuoco per condurre in sicurezza le operazioni di soppressione degli incendi.
Sistema Antincendio Ad Aerosol Condensato
I tipici sistemi di estinzione degli incendi che si trovano in luoghi commerciali e industriali includono sprinkler, anidride carbonica, agenti pulenti e agenti chimici asciutti / umidi. Un’altra tecnologia antincendio disponibile, ma meno comune, è l’aerosol condensato. Questi sistemi sfruttano la consolidata capacità di soppressione degli incendi dei particolati solidi, con danni collaterali potenzialmente ridotti associati ai tradizionali prodotti chimici a secco. Tuttavia, vi sono alcune preoccupazioni in merito ai danni collaterali ai computer e ad altre apparecchiature elettroniche sensibili.
La National Fire Protection Association (NFPA) definisce l’aerosol condensato come un mezzo estinguente costituito da particelle solide finemente suddivise e materia gassosa, generato da un processo di combustione di un composto formante aerosol solido. Gli agenti chimici secchi sono agenti a base di polvere che normalmente hanno un diametro compreso tra 25 e 150 micrometri, mentre gli aerosol condensati sono definiti dall’NFPA come particelle di diametro inferiore a 10 micrometri. Entrambi producono ampie superfici di reazione e sono estinguenti molto efficaci.
Il tetraedro del fuoco identifica quattro elementi necessari per il verificarsi del fuoco: calore, combustibile, agente ossidante (solitamente ossigeno) e reazione chimica a catena. Il fuoco brucerà finché almeno uno di questi elementi non verrà rimosso. L’aerosol condensato interferisce principalmente con la reazione a catena, simile agli agenti halocarbonici, come Halon1301. Senza la reazione a catena, il calore necessario per mantenere il fuoco è insufficiente.
Costruzione di generatori di aerosol
Generalmente, i generatori di aerosol sono costituiti da involucro, dispositivo di innesco (attuatore), composti che formano aerosol, componente di reazione (ossidazione), componente di raffreddamento e porte di scarico.
Il generatore di aerosol solido costruito secondo il principio della smerigliatrice a scoppio che riduce il prodotto essiccato in particelle fini per azione di getti di fluido compresso (aria o azoto, per esempio) in una camera circolare chiamata micronizzatore.
Contenuti
La sostanza chimica che genera aerosol è una miscela termoplastica costituita da un ossidante, un legante combustibile e additivi. L’ossidante è nitrato di potassio solido (KNO3), il legante è nitrocellulosa plastificata solida (CnHmNpOq) e altri componenti per la stabilizzazione. I prodotti della combustione della sostanza chimica generatrice di aerosol sono costituiti da: carbonato di potassio (KHCO3, K2CO3), anidride carbonica (CO2), azoto (N2) e acqua (H2O) e rappresentano il vero e proprio agente estinguente, completamente rispettoso dell’ambiente.
Azione dei generatori
(a) Tre potenziali metodi di azione
(b) Generazione di aerosol
(c) Distribuzione aerosol
Principio di funzionamento
Il principio dell’azione estinguente impiegato dall’aerosol è unico: una speciale sostanza chimica solida, che quando viene innescata elettricamente o termicamente, produce sottoprodotti della combustione: particelle secche di dimensioni micron, (principalmente carbonati di potassio) e una miscela gassosa, (principalmente anidride carbonica, azoto e vapore acqueo), miscelati insieme in un aerosol antincendio uniforme, prima di essere rilasciati nell’area protetta. L’aerosol caldo si propaga attraverso un refrigerante chimico solido unico, che si decompone, assorbendo enormi quantità di calore, garantendo così uno scarico senza fiamma e una distribuzione uniforme dell’aerosol freddo all’interno dell’area. L’elevata velocità di scarica aerosol garantisce un enorme effetto abbattente. Le particelle di aerosol di dimensioni micron mostrano qualità tridimensionali simili a gas che consentono all’agente di distribuirsi rapidamente in tutta la custodia e di raggiungere anche i punti più nascosti e schermati. La distribuzione omogenea si ottiene in pochi secondi, mentre i lunghi tempi di mantenimento aiutano a prevenire la riaccensione del fuoco.
Quando attivato l’elemento aerosol solido subisce una reazione di combustione, che può essere schematicamente rappresentata come segue:
KNO3 (s) + CnHmNpOq (s) = KHCO3 (s) + K2CO3 (s) + CO2 (g) + N2 (g) + H2O (g)
I prodotti della combustione sono costituiti principalmente da carbonati di potassio (KHCO3, K2CO3), anidride carbonica (CO2 (g)), azoto (N2 (g)) e vapore acqueo (H2O (g)) e rappresentano l’agente estinguente effettivo.
Poiché le temperature di reazione sono elevate, nella fase gassosa si formano carbonati di potassio, ma quando il vapore si raffredda, i carbonati di potassio si condensano in un liquido e poi in un solido. Poiché i carbonati di potassio solidi sono prodotti dalla condensazione, la dimensione delle particelle è molto piccola, approssimativamente da 1 a 10 micron. Le particelle solide di dimensioni micron si mescolano con l’anidride carbonica gassosa, l’azoto e l’acqua in una fase simile al gas omogenea uniforme: un aerosol.
Pertanto, l’aerosol estinguente è una sospensione delle particelle solide di dimensioni micron, principalmente carbonati di potassio, nella miscela di gas di anidride carbonica, azoto e vapore acqueo.
Azione estinguente aerosole
(i) Rimozione dei radicali di propagazione della fiamma – “portatori di catena” OH, H e O nella zona della fiamma. L’azione chimica dei radicali potassici in Pyrogen è simile a quella dei radicali bromo negli Halons e può essere schematicamente rappresentata come segue:
K + OH = KOH
KOH + H = K + H2O
(ii) Ricombinazione dei radicali di propagazione della fiamma – I carbonati di potassio gassosi si condensano in un liquido e quindi in una forma solida producendo un gran numero di particelle di dimensioni micron. Essendo così piccole, le particelle producono un’ampia superficie, dove avviene la ricombinazione dei “portatori di catena”:
O + H = OH
H + OH = H2O
In secondo luogo, l’azione estinguente dell’aerosol si ottiene abbassando la temperatura dell’incendio ad una temperatura al di sotto della quale la reazione al fuoco non può continuare (raffreddamento termico). Si possono sottolineare diversi meccanismi fisici:
(a) Assorbimento di calore tramite cambiamenti di fase endotermici:
K2CO3 (s) —-> K2CO3 (l) —-> K2CO3 (g)
(b) Assorbimento di calore – tramite reazione di decomposizione endotermica:
2KHCO3 (s) —> K2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g)
(iii) Diluizione della zona di combustione del fuoco da parte della nuvola di aerosol – L’area superficiale estremamente elevata delle particelle di aerosol di dimensioni micron aumenta la probabilità di ricombinazione radicale e reazioni di assorbimento del calore, garantendo così una rapida estinzione con una piccola quantità di agente. L’elevata velocità di scarica dell’aerosol assicura un tremendo effetto abbattente. Le particelle di aerosol di dimensioni micron mostrano qualità tridimensionali simili a gas che consentono all’agente di distribuirsi rapidamente in tutto l’involucro e raggiungere le posizioni più nascoste e schermate. La distribuzione omogenea si ottiene in pochi secondi, mentre i lunghi tempi di mantenimento aiutano a prevenire la riaccensione del fuoco.
Applicazione
Gli aerosol possono essere utilizzati come sistema antincendio fisso in caso di allagamento totale (applicazione primaria) e applicazioni locali per combattere gli incendi delle classi A, B, C, E e F. Per gli incendi di classe C si dovrebbe prendere in considerazione l’uso del rilevamento del vapore, sistemi di sfogo o soppressione di esplosioni in cui può esistere un potenziale di esplosione, a causa della possibile presenza di combustibili gassosi, volatili o atomizzati prima o dopo un incendio. Può essere pericoloso, in determinate condizioni, estinguere un getto in fiamme di gas infiammabili senza prima interromperne l’erogazione. La densità di applicazione di progetto richiesta per sopprimere i normali incendi che coinvolgono gas e liquidi infiammabili a pressione atmosferica deve essere applicata se può essere dimostrato che un’atmosfera potenzialmente esplosiva non può esistere nella custodia né prima né come risultato dell’incendio.
Le applicazioni potenziali tipiche includono le seguenti aree o involucri normalmente non occupati:
Stoccaggio di liquidi infiammabili (non richiede apparecchiature elettriche classificate)
Involucri per turbine
Armadi elettrici
Vani motore del veicolo
Depositi di stoccaggio
Sale macchine marine
macchine CNC
Aviazione: stalle per aeromobili, vani cargo, gondole motori.
Centri dati*
Strutture di telecomunicazione *
* Nota: sebbene i produttori di aerosol condensati promuovano l’uso nei data center e nelle strutture di telecomunicazione, l’ARC (Commissione per le riforme amministrative) raccomanda l’uso di altri tipi di sistemi di estinzione (ad es. agenti puliti, ecc.) in base al potenziale danno alle apparecchiature elettroniche sensibili. Diversi clienti Allianz hanno subito danni da corrosione alle apparecchiature elettroniche a causa della scarica di condensa del sistema aerosol.
Limitazioni
L’area protetta normalmente non dovrebbe essere occupata a causa di potenziali pericoli tra cui visibilità ridotta e irritazione degli occhi durante e dopo lo scarico (fino a un’ora), potenziali gas tossici generati dalla reazione che genera aerosol e prodotti caldi della combustione durante lo scarico. Il personale non deve entrare nell’area dopo lo scarico del sistema fino a quando l’agente aerosol non si è stabilizzato o non è adeguatamente ventilato. Gli agenti aerosol condensati non devono essere utilizzati in caso di incendi che coinvolgono i seguenti materiali:
Incendi profondi in materiali di Classe A (ad esempio carta, legno, stoffa, gomma e molte materie plastiche)
Determinate sostanze chimiche o miscele di sostanze chimiche, come il nitrato di cellulosa e la polvere da sparo, che sono in grado di ossidarsi rapidamente in assenza di aria
Metalli reattivi come litio, sodio, potassio, magnesio, titanio, zirconio, uranio e plutonio
Idruri metallici
Prodotti chimici in grado di subire la decomposizione termica automatica, come alcuni perossidi organici e l’idrazina
Vantaggi del sistema antincendio ad aerosol
Massime prestazioni (3 volte più efficace dell’halon)
Compatto e risparmio di peso
Bassa tossicità
Rispettoso dell’ambiente (0% di potenziale dannoso per l’ozono)
Nessun cilindro pressurizzato o tubazioni
Semplice da installare e mettere in servizio
Conveniente
Raccomandazioni sull’arco
Prima di pianificare l’installazione di un sistema antincendio ad aerosol, contattare ARC per discutere l’applicazione proposta. Inoltre, è necessario considerare attentamente quanto segue:
La progettazione, l’installazione, la manutenzione, l’ispezione e il collaudo devono essere conformi all’ultima edizione della NFPA 2010, Standard for Fixed Aerosol Fire-Exting Systems, o standard equivalente. Inviare le specifiche del sistema, i piani di lavoro, i calcoli di progettazione e le schede delle specifiche del produttore per tutte le apparecchiature ad ARC per la revisione e l’approvazione prima dell’installazione.
Verificare che l’area protetta non sia normalmente occupata.
Considerare i potenziali effetti negativi dei residui di particolato dell’agente su apparecchiature sensibili e altri oggetti. Per apparecchiature elettroniche sensibili (ad es. Apparecchiature informatiche, centri di controllo del motore (MCC), ecc.), ARC consiglia di utilizzare altri tipi di sistemi antincendio (ad es. Agente pulito, ecc.) In base al potenziale danno da corrosione.
Selezionare i sistemi antincendio ad aerosol elencati da un laboratorio di prova riconosciuto a livello nazionale. Il sistema deve essere installato e utilizzato per proteggere i pericoli entro i limiti stabiliti dall’elenco.
Garantire la resistenza strutturale e l’integrità dell’involucro protetto nella progettazione di un sistema di allagamento totale.
Installare i generatori di aerosol in modo sicuro a una distanza di sicurezza minima da materiali combustibili in conformità con le raccomandazioni del produttore.
Fornire allarmi acustici e visivi pre-scarica all’interno dell’area protetta per dare un avviso positivo di imminente scarica.
Sviluppare procedure appropriate per la pulizia e il ripristino dell’area protetta dopo lo scarico del sistema.
Stabilire un programma di manutenzione registrato seguendo le linee guida del produttore dell’apparecchiatura, comprese le seguenti:
Mensile: verifica che il sistema sia operativo senza evidenti carenze.
Annualmente: chiedere a un appaltatore qualificato di ispezionare il sistema per verificarne il corretto funzionamento, testare il sistema secondo le procedure del produttore e ispezionare l’integrità della custodia protetta.
Conclusione
La lotta agli incendi nei grattacieli ha sempre rappresentato un serio rischio per i reparti antincendio e di soccorso. Gli incendi derivanti da esplosioni sono i più impegnativi in quanto possono interrompere un sistema fisso di soppressione degli incendi ad allagamento totale con conseguente mancato funzionamento. In tali casi, un sistema antincendio altamente efficiente e di rapida consegna potrebbe essere una soluzione per prevenire la propagazione dell’incendio e il possibile crollo dell’edificio.
L’incorporazione di generatori di aerosol con la tecnologia Metal Storm ha creato un nuovo e innovativo metodo di lotta antincendio, che combina capacità di abbattimento superiori di estinzione dell’aerosol con un metodo unico di erogazione tramite lanciatori Metal Storm. La lotta agli incendi ad alto carico di carburante nei grattacieli continuerà a creare sfide per i vigili del fuoco in futuro. È necessario un sistema antincendio altamente efficiente e rapido dispiegamento. Le proprietà tridimensionali e l’efficienza degli agenti aerosol sono un metodo valido per combattere questo problema.
Riferimenti
NFPA 2010, Standard per sistemi fissi di estinzione incendi ad aerosol
ISO 15779, Sistemi antincendio ad aerosol condensato
ANSI / UL 2775, standard per unità di sistemi di estinzione ad aerosol condensati fissi
CEN / TR 15276-1 / 2, Sistemi fissi antincendio – Sistemi di estinzione ad aerosol condensato.
tratto da iaaf.org
