Rischi e misure preventive negli impianti elettrici

I numerosi componenti che compongono gli impianti elettrici presentano vari gradi di robustezza. Indipendentemente dalla loro intrinseca fragilità, tuttavia, devono tutti funzionare in modo affidabile in condizioni rigorose. Sfortunatamente, anche nelle migliori circostanze, le apparecchiature elettriche sono soggette a guasti che possono provocare lesioni alle persone o danni materiali.

Il funzionamento sicuro degli impianti elettrici è il risultato di una buona progettazione iniziale, non del semplice adeguamento dei sistemi di sicurezza. Questo è un corollario del fatto che mentre la corrente scorre alla velocità della luce, tutti i sistemi elettromeccanici ed elettronici presentano latenze di reazione, causate principalmente dall'inerzia termica, dall'inerzia meccanica e dalle condizioni di manutenzione. Queste latenze, qualunque sia la loro origine, sono sufficientemente lunghe da permettere di ferire gli esseri umani e danneggiare le apparecchiature (Lee, Capelli-Schellpfeffer e Kelly 1994; Lee, Cravalho e Burke 1992; Kane e Sternheim 1978).

È essenziale che l'apparecchiatura sia installata e mantenuta da personale qualificato. Le misure tecniche, va sottolineato, sono necessarie sia per garantire il funzionamento sicuro degli impianti sia per proteggere le persone e le attrezzature.

Introduzione ai rischi elettrici

Il corretto funzionamento degli impianti elettrici richiede che i macchinari, le apparecchiature, i circuiti e le linee elettriche siano protetti da pericoli causati sia da fattori interni (cioè derivanti dall'impianto) che esterni (Andreoni e Castagna 1983).

Le cause interne includono:

• sovratensioni

• corto circuiti

• modifica della forma d'onda della corrente

• induzione

• interferenza

• sovracorrenti

• corrosione, con conseguenti dispersioni di corrente elettrica a terra

• riscaldamento di materiali conduttori e isolanti, che può provocare ustioni all'operatore, emissioni di gas tossici, incendi di componenti e, in atmosfere infiammabili, esplosioni

• perdite di fluidi isolanti, come l'olio

• generazione di idrogeno o altri gas che possono portare alla formazione di miscele esplosive.

Ogni combinazione di attrezzature di pericolo richiede misure protettive specifiche, alcune delle quali sono obbligatorie per legge o regolamenti tecnici interni. I produttori hanno la responsabilità di essere a conoscenza di strategie tecniche specifiche in grado di ridurre i rischi.

Le cause esterne includono:

• fattori meccanici (cadute, urti, vibrazioni)

• fattori fisici e chimici (radiazioni naturali o artificiali, temperature estreme, oli, liquidi corrosivi, umidità)

• vento, ghiaccio, fulmini

• vegetazione (alberi e radici, sia secchi che umidi)

• animali (sia in contesti urbani che rurali); questi possono danneggiare l'isolamento della linea di alimentazione e quindi causare cortocircuiti o falsi contatti

Ultimo ma non meno importante,

• adulti e bambini disattenti, imprudenti o ignari dei rischi e delle procedure operative.

Altre cause esterne includono interferenze elettromagnetiche da sorgenti quali linee ad alta tensione, ricevitori radio, saldatrici (in grado di generare sovratensioni transitorie) e solenoidi.

Le cause di problemi più frequentemente riscontrate derivano da malfunzionamenti o fuori standard:

• dispositivi di protezione meccanica, termica o chimica
• sistemi di ventilazione, sistemi di raffreddamento di macchine, apparecchiature, linee o circuiti
• coordinamento degli isolatori utilizzati nelle diverse parti dell'impianto
• coordinamento di fusibili e interruttori automatici.

Un solo fusibile o interruttore automatico non è in grado di fornire un'adeguata protezione contro le sovracorrenti su due circuiti diversi. I fusibili o gli interruttori automatici possono fornire protezione contro i guasti fase-neutro, ma la protezione contro i guasti fase-terra richiede interruttori automatici differenziali.

• utilizzo di relè di tensione e scaricatori per coordinare i sistemi di protezione
• sensori e componenti meccanici o elettrici nei sistemi di protezione dell'impianto
• separazione di circuiti a tensioni diverse (devono essere mantenuti adeguati traferri tra i conduttori; le connessioni devono essere isolate; i trasformatori devono essere dotati di schermi collegati a terra e di un'adeguata protezione contro le sovratensioni e avere bobine primarie e secondarie completamente segregate)
• codici colore o altre disposizioni idonee per evitare l'errata identificazione dei fili
• scambiare la fase attiva per un conduttore neutro comporta l'elettrificazione dei componenti metallici esterni dell'apparecchiatura
• dispositivi di protezione contro le interferenze elettromagnetiche.

Questi sono particolarmente importanti per la strumentazione e le linee utilizzate per la trasmissione dati o lo scambio di segnali di protezione e/o controllo. È necessario mantenere spazi adeguati tra le linee o utilizzare filtri e schermature. I cavi in ​​fibra ottica vengono talvolta utilizzati per i casi più critici.

Il rischio associato alle installazioni elettriche aumenta quando l'apparecchiatura è soggetta a condizioni operative severe, più comunemente a causa di rischi elettrici in ambienti umidi o bagnati.

I sottili strati conduttivi liquidi che si formano su superfici metalliche e isolanti in ambienti umidi o bagnati creano percorsi di corrente nuovi, irregolari e pericolosi. Le infiltrazioni d'acqua riducono l'efficienza dell'isolamento e, qualora l'acqua penetri nell'isolamento, possono causare dispersioni di corrente e cortocircuiti. Questi effetti non solo danneggiano gli impianti elettrici, ma aumentano notevolmente i rischi per le persone. Questo fatto giustifica la necessità di standard speciali per lavorare in ambienti gravosi come cantieri all'aperto, impianti agricoli, cantieri, bagni, miniere e cantine, e alcuni ambienti industriali.

Sono disponibili attrezzature che forniscono protezione contro pioggia, spruzzi laterali o full immersion. Idealmente, l'apparecchiatura dovrebbe essere chiusa, isolata e resistente alla corrosione. Gli involucri metallici devono essere messi a terra. Il meccanismo di rottura in questi ambienti umidi è lo stesso di quello osservato in atmosfere umide, ma gli effetti possono essere più gravi.

Rischi elettrici in atmosfere polverose

Le polveri fini che entrano nelle macchine e nelle apparecchiature elettriche provocano abrasione, in particolare delle parti mobili. Anche le polveri conduttrici possono causare cortocircuiti, mentre le polveri isolanti possono interrompere il flusso di corrente e aumentare la resistenza di contatto. Gli accumuli di polveri fini o grossolane attorno alle custodie delle apparecchiature sono potenziali serbatoi di umidità e acqua. La polvere secca è un isolante termico, riduce la dispersione di calore e aumenta la temperatura locale; ciò potrebbe danneggiare i circuiti elettrici e provocare incendi o esplosioni.

I sistemi antideflagranti e antideflagranti devono essere installati in siti industriali o agricoli dove si svolgono lavorazioni polverose.

Pericoli elettrici in atmosfere esplosive o in siti contenenti materiali esplosivi

Le esplosioni, comprese quelle di atmosfere contenenti gas e polveri esplosivi, possono essere innescate dall'apertura e dalla chiusura di circuiti elettrici sotto tensione o da qualsiasi altro processo transitorio in grado di generare scintille di energia sufficiente.

Questo pericolo è presente in siti come:

• miniere e siti sotterranei dove possono accumularsi gas, soprattutto metano
• industrie chimiche
• magazzini di batterie al piombo, dove si può accumulare idrogeno
• l'industria alimentare, dove possono essere generate polveri organiche naturali
• l'industria dei materiali sintetici
• metallurgia, in particolare quella che coinvolge alluminio e magnesio.

Laddove è presente questo pericolo, il numero di circuiti e apparecchiature elettriche dovrebbe essere ridotto al minimo, ad esempio rimuovendo motori elettrici e trasformatori o sostituendoli con apparecchiature pneumatiche. Le apparecchiature elettriche che non possono essere rimosse devono essere racchiuse, per evitare qualsiasi contatto di gas e polveri infiammabili con scintille, e deve essere mantenuta un'atmosfera di gas inerte a pressione positiva all'interno della custodia. Involucri antideflagranti e cavi elettrici ignifughi devono essere utilizzati dove esiste la possibilità di esplosione. È stata sviluppata una gamma completa di apparecchiature antideflagranti per alcune industrie ad alto rischio (ad esempio, l'industria petrolifera e chimica).

A causa dell'elevato costo delle apparecchiature antideflagranti, gli impianti sono comunemente suddivisi in zone a rischio elettrico. In questo approccio, nelle zone ad alto rischio vengono utilizzate attrezzature speciali, mentre in altre viene accettato un certo grado di rischio. Sono stati sviluppati vari criteri e soluzioni tecniche specifici del settore; questi di solito comportano una combinazione di messa a terra, segregazione dei componenti e installazione di barriere di suddivisione in zone.

Legame equipotenziale

Se tutti i conduttori, compresa la terra, che possono essere toccati contemporaneamente fossero allo stesso potenziale, non ci sarebbero pericoli per l'uomo. I sistemi di collegamento equipotenziale sono un tentativo di raggiungere questa condizione ideale (Andreoni e Castagna 1983; Lee, Cravalho e Burke 1992).

Nel collegamento equipotenziale, ogni conduttore esposto di apparecchiature elettriche non di trasmissione e ogni conduttore estraneo accessibile nello stesso sito sono collegati a un conduttore di protezione con messa a terra. Va ricordato che mentre i conduttori delle apparecchiature non di trasmissione sono morti durante il normale funzionamento, possono entrare in tensione a seguito di un guasto dell'isolamento. Diminuendo la tensione di contatto, il collegamento equipotenziale impedisce ai componenti metallici di raggiungere tensioni pericolose sia per le persone che per le apparecchiature.

In pratica può essere necessario collegare la stessa macchina alla rete equipotenziale in più punti. Le zone di scarso contatto, dovute, ad esempio, alla presenza di isolanti come lubrificanti e vernici, devono essere accuratamente identificate. Analogamente è buona norma collegare alla rete equipotenziale tutte le tubazioni di servizio locali ed esterne (es. acqua, gas e riscaldamento).

messa a terra

Nella maggior parte dei casi è necessario minimizzare la caduta di tensione tra i conduttori dell'impianto e la terra. Ciò si ottiene collegando i conduttori a un conduttore di protezione messo a terra.

Esistono due tipi di collegamenti a terra:

• motivi funzionali, ad esempio la messa a terra del conduttore neutro di un sistema trifase o il punto medio della bobina secondaria di un trasformatore
• motivi di protezione, ad esempio la messa a terra di ogni conduttore su un'apparecchiatura. Lo scopo di questo tipo di messa a terra è di minimizzare le tensioni dei conduttori creando un percorso preferenziale per le correnti di guasto, in particolare quelle correnti che possono influenzare l'uomo.

In condizioni operative normali, non scorre corrente attraverso i collegamenti a terra. In caso di attivazione accidentale del circuito, tuttavia, il flusso di corrente attraverso il collegamento di messa a terra a bassa resistenza è sufficientemente elevato da fondere il fusibile oi conduttori non messi a terra.

La massima tensione di guasto nelle reti equipotenziali consentita dalla maggior parte degli standard è di 50 V per ambienti asciutti, 25 V per ambienti umidi o bagnati e 12 V per laboratori medici e altri ambienti ad alto rischio. Sebbene questi valori siano solo linee guida, va sottolineata la necessità di garantire un'adeguata messa a terra nei luoghi di lavoro, negli spazi pubblici e soprattutto nelle residenze.

L'efficienza della messa a terra dipende principalmente dall'esistenza di correnti di dispersione verso terra elevate e stabili, ma anche da un adeguato accoppiamento galvanico della rete equipotenziale e dal diametro dei conduttori che portano alla rete. A causa dell'importanza della dispersione verso terra, deve essere valutata con grande precisione.

I collegamenti a terra devono essere affidabili quanto le reti equipotenziali e il loro corretto funzionamento deve essere verificato periodicamente.

All'aumentare della resistenza di terra, il potenziale sia del conduttore di terra che della terra attorno al conduttore si avvicina a quello del circuito elettrico; nel caso della terra attorno al conduttore, il potenziale generato è inversamente proporzionale alla distanza dal conduttore. Per evitare pericolose tensioni di passo, i conduttori di terra devono essere opportunamente schermati e interrati a profondità adeguate.

In alternativa alla messa a terra delle apparecchiature, gli standard consentono l'utilizzo di apparecchiature a doppio isolamento. Questa apparecchiatura, consigliata per l'uso in ambienti residenziali, riduce al minimo la possibilità di guasto dell'isolamento fornendo due sistemi di isolamento separati. Non è possibile fare affidamento su apparecchiature a doppio isolamento per una protezione adeguata da guasti di interfaccia come quelli associati a spine allentate ma sotto tensione, poiché gli standard di spine e prese a muro di alcuni paesi non riguardano l'uso di tali spine.

Interruttori

Il metodo più sicuro per ridurre i rischi elettrici per le persone e le apparecchiature consiste nel ridurre al minimo la durata dell'aumento della corrente e della tensione di guasto, idealmente prima ancora che l'energia elettrica abbia iniziato ad aumentare. I sistemi di protezione nelle apparecchiature elettriche incorporano solitamente tre relè: un relè differenziale per la protezione contro i guasti verso terra, un relè magnetico e un relè termico per la protezione da sovraccarichi e cortocircuiti.

Negli interruttori differenziali i conduttori del circuito sono avvolti attorno ad un anello che rileva la somma vettoriale delle correnti in entrata e in uscita dall'apparecchiatura da proteggere. La somma vettoriale è uguale a zero durante il normale funzionamento, ma è uguale alla corrente di dispersione in caso di guasto. Quando la corrente di dispersione raggiunge la soglia dell'interruttore, l'interruttore scatta. Gli interruttori differenziali possono essere attivati ​​da correnti fino a 30 mA, con latenze fino a 30 ms.

La corrente massima che può essere trasportata in sicurezza da un conduttore è funzione della sua sezione trasversale, dell'isolamento e dell'installazione. Il surriscaldamento si verificherà se il carico massimo di sicurezza viene superato o se la dissipazione del calore è limitata. I dispositivi di sovracorrente come fusibili e interruttori magnetotermici interrompono automaticamente il circuito in caso di flusso di corrente eccessivo, guasti verso terra, sovraccarico o cortocircuiti. I dispositivi di sovracorrente dovrebbero interrompere il flusso di corrente quando supera la capacità del conduttore.

La scelta dei dispositivi di protezione in grado di proteggere sia le persone che le apparecchiature è uno degli aspetti più importanti nella gestione degli impianti elettrici e deve tenere conto non solo della portata in corrente dei conduttori ma anche delle caratteristiche dei circuiti e delle apparecchiature ad essi collegate loro.

Sui circuiti che trasportano carichi di corrente molto elevati, è necessario utilizzare fusibili o interruttori automatici speciali ad alta capacità.

Fusibili

Sono disponibili diversi tipi di fusibili, ciascuno progettato per un'applicazione specifica. L'uso del tipo sbagliato di fusibile o di un fusibile di capacità errata può causare lesioni e danni alle apparecchiature. L'eccessiva fusione provoca spesso il surriscaldamento dei cavi o delle apparecchiature, che a loro volta possono causare incendi.

Prima di sostituire i fusibili, bloccare, contrassegnare e testare il circuito, per verificare che il circuito sia guasto. I test possono salvare vite umane. Successivamente, identificare la causa di eventuali cortocircuiti o sovraccarichi e sostituire i fusibili bruciati con fusibili dello stesso tipo e capacità. Non inserire mai fusibili in un circuito sotto tensione.

Interruttori

Sebbene gli interruttori automatici siano stati a lungo utilizzati nei circuiti ad alta tensione con grandi capacità di corrente, sono sempre più utilizzati in molti altri tipi di circuiti. Sono disponibili molti tipi, offrendo una scelta di insorgenza immediata e ritardata e funzionamento manuale o automatico.

Gli interruttori automatici si dividono in due categorie generali: termici e magnetici.

Gli interruttori termici reagiscono esclusivamente a un aumento di temperatura. Le variazioni della temperatura ambiente dell'interruttore influenzeranno quindi il punto in cui l'interruttore interverrà.

Gli interruttori magnetici, invece, reagiscono esclusivamente alla quantità di corrente che passa attraverso il circuito. Questo tipo di interruttore è preferibile dove ampie fluttuazioni di temperatura richiederebbero un sovradimensionamento dell'interruttore o dove l'interruttore è frequentemente scattato.

In caso di contatto con linee che trasportano carichi di corrente elevati, i circuiti di protezione non possono prevenire lesioni personali o danni alle apparecchiature, poiché sono progettati solo per proteggere linee elettriche e sistemi da un flusso di corrente eccessivo causato da guasti.

A causa della resistenza del contatto con la terra, la corrente che passa attraverso un oggetto che contatta simultaneamente la linea e la terra sarà solitamente inferiore alla corrente di intervento. Le correnti di guasto che attraversano l'uomo possono essere ulteriormente ridotte dalla resistenza del corpo fino al punto in cui non fanno scattare l'interruttore e sono quindi estremamente pericolose. È praticamente impossibile progettare un sistema di alimentazione che prevenga lesioni o danni a qualsiasi oggetto che interrompa le linee elettriche pur rimanendo un utile sistema di trasmissione di energia, poiché le soglie di intervento per i relativi dispositivi di protezione del circuito sono ben al di sopra del livello di rischio umano.

Norme e regolamenti

Il quadro delle norme e dei regolamenti internazionali è illustrato nella figura 1 (Winckler 1994). Le righe corrispondono all'ambito geografico delle norme, mondiale (internazionale), continentale (regionale) o nazionale, mentre le colonne corrispondono ai campi di applicazione delle norme. L'IEC e l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) condividono entrambe una struttura ombrello, il Joint Presidents Coordinating Group (JPCG); l'equivalente europeo è il Joint Presidents Group (JPG).

Figura 1. Il quadro degli standard e dei regolamenti internazionali

Ogni organismo di normazione tiene regolarmente riunioni internazionali. La composizione dei vari organi riflette lo sviluppo della normalizzazione.

I Comitato europeo di normalizzazione elettronica (CENELEC) è stato creato dai comitati di ingegneria elettrica dei paesi firmatari del Trattato di Roma del 1957 che istituisce la Comunità economica europea. Ai sei membri fondatori si sono successivamente aggiunti i membri dell'Associazione europea di libero scambio (EFTA) e il CENELEC nella sua forma attuale risale al 13 febbraio 1972.

Contrariamente alla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), il CENELEC si concentra sull'implementazione di standard internazionali nei paesi membri piuttosto che sulla creazione di nuovi standard. È particolarmente importante ricordare che mentre l'adozione delle norme IEC da parte dei paesi membri è volontaria, l'adozione delle norme e dei regolamenti CENELEC è obbligatoria nell'Unione Europea. Oltre il 90% degli standard CENELEC derivano da standard IEC e oltre il 70% di essi sono identici. L'influenza del CENELEC ha attirato anche l'interesse dei paesi dell'Europa orientale, la maggior parte dei quali sono diventati membri affiliati nel 1991.

L'International Association for Testing and Materials, l'antesignana dell'ISO, come è conosciuta oggi, è stata fondata nel 1886 ed è stata attiva fino alla prima guerra mondiale, dopodiché ha cessato di funzionare come associazione internazionale. Alcune organizzazioni nazionali, come l'American Society for Testing and Materials (ASTM), sono sopravvissute. Nel 1926 fu fondata a New York la International Standards Association (ISA) che rimase attiva fino alla seconda guerra mondiale. L'ISA è stata sostituita nel 1946 dall'ISO, che è responsabile di tutti i campi tranne l'ingegneria elettrica e le telecomunicazioni. Il Comitato europeo di normalizzazione (CEN) è l'equivalente europeo dell'ISO e ha la stessa funzione del CENELEC, sebbene solo il 40% delle norme CEN derivi da norme ISO.

L'attuale ondata di consolidamento economico internazionale crea la necessità di banche dati tecniche comuni nel campo della standardizzazione. Questo processo è attualmente in corso in diverse parti del mondo ed è probabile che nuovi organismi di normalizzazione si svilupperanno al di fuori dell'Europa. CANENA è un ente di normazione regionale creato dai paesi dell'Accordo di libero scambio nordamericano (NAFTA) (Canada, Messico e Stati Uniti). Il cablaggio dei locali negli Stati Uniti è disciplinato dal National Electrical Code, ANSI/NFPA 70-1996. Questo codice è in uso anche in molti altri paesi del Nord e del Sud America. Fornisce i requisiti di installazione per le installazioni di cablaggio dei locali oltre il punto di connessione al sistema di utenza elettrica. Copre l'installazione di conduttori elettrici e apparecchiature all'interno o su edifici pubblici e privati, comprese case mobili, veicoli ricreativi e edifici galleggianti, depositi di bestiame, carnevali, parcheggi e altri lotti e sottostazioni industriali. Non copre le installazioni su navi o imbarcazioni diverse dagli edifici galleggianti: fermate ferroviarie, aeromobili o veicoli automobilistici. Il National Electric Code non si applica inoltre ad altre aree che sono normalmente regolate dal National Electrical Safety Code, come le installazioni di apparecchiature di utilità per le comunicazioni e le installazioni di utenze elettriche.

Norme europee e americane per il funzionamento degli impianti elettrici

La norma europea EN 50110-1, Funzionamento degli impianti elettrici (1994a) preparato dalla Task Force 63-3 del CENELEC, è il documento di base che si applica al funzionamento e alle attività lavorative su, con o in prossimità di impianti elettrici. Lo standard stabilisce i requisiti minimi per tutti i paesi CENELEC; ulteriori norme nazionali sono descritte in sottoparti separate della norma (EN 50110-2).

La norma si applica agli impianti progettati per la generazione, la trasmissione, la conversione, la distribuzione e l'uso di energia elettrica e funzionanti a livelli di tensione comunemente riscontrati. Sebbene le installazioni tipiche funzionino a bassa tensione, lo standard si applica anche alle installazioni a bassissima e alta tensione. Le installazioni possono essere permanenti e fisse (ad esempio, impianti di distribuzione in fabbriche o complessi di uffici) o mobili.

Le procedure di funzionamento e manutenzione sicure per lavori su o in prossimità di impianti elettrici sono stabilite nella norma. Le attività lavorative applicabili includono lavori non elettrici come la costruzione vicino a linee aeree o cavi sotterranei, oltre a tutti i tipi di lavori elettrici. Alcuni impianti elettrici, come quelli a bordo di aerei e navi, non sono soggetti alla norma.

Lo standard equivalente negli Stati Uniti è il National Electrical Safety Code (NESC), American National Standards Institute (1990). Il NESC si applica agli impianti e alle funzioni di utilità dal punto di generazione dell'elettricità e dei segnali di comunicazione, attraverso la rete di trasmissione, fino al punto di consegna agli impianti di un cliente. Alcuni impianti, compresi quelli nelle miniere e nelle navi, non sono soggetti al NESC. Le linee guida NESC sono progettate per garantire la sicurezza dei lavoratori impegnati nell'installazione, nel funzionamento o nella manutenzione delle linee di alimentazione elettrica e di comunicazione e delle apparecchiature associate. Queste linee guida costituiscono lo standard minimo accettabile per la sicurezza sul lavoro e pubblica nelle condizioni specificate. Il codice non è inteso come una specifica di progettazione o un manuale di istruzioni. Formalmente, il NESC deve essere considerato come un codice di sicurezza nazionale applicabile agli Stati Uniti.

Le ampie regole degli standard europei e americani prevedono l'esecuzione sicura dei lavori sugli impianti elettrici.

Lo standard europeo (1994a)

Definizioni

Lo standard fornisce definizioni solo per i termini più comuni; ulteriori informazioni sono disponibili in International Electrotechnical Commission (1979). Ai fini della presente norma, per installazione elettrica si intendono tutte le apparecchiature coinvolte nella generazione, trasmissione, conversione, distribuzione e utilizzo dell'energia elettrica. Ciò include tutte le fonti di energia, incluse batterie e condensatori (ENEL 1994; EDF-GDF 1991).

Principi di base

Funzionamento sicuro: Il principio di base del lavoro sicuro su, con o vicino a un impianto elettrico è la necessità di valutare il rischio elettrico prima di iniziare il lavoro.

personale: Le migliori regole e procedure per lavorare su, con o in prossimità di impianti elettrici non hanno alcun valore se i lavoratori non le conoscono a fondo e non le rispettano rigorosamente. Tutto il personale coinvolto in lavori su, con o in prossimità di un impianto elettrico deve essere istruito sui requisiti di sicurezza, le regole di sicurezza e le politiche aziendali applicabili al proprio lavoro. Se il lavoro è lungo o complesso, questa istruzione deve essere ripetuta. I lavoratori sono tenuti a rispettare tali requisiti, regole e istruzioni.

Organizzazione: Ciascun impianto elettrico deve essere posto sotto la responsabilità della persona designata al controllo dell'impianto elettrico. Nel caso di imprese che coinvolgono più di un impianto, è essenziale che le persone designate al controllo di ciascun impianto collaborino tra loro.

Ogni attività lavorativa sarà sotto la responsabilità della persona designata al controllo del lavoro. Se il lavoro comprende compiti secondari, saranno designate le persone responsabili della sicurezza di ciascun compito secondario, ciascuna delle quali riferirà al coordinatore. La stessa persona può fungere da persona designata al controllo dei lavori e persona designata al controllo dell'impianto elettrico.

Comunicazione: Ciò include tutti i mezzi di trasmissione di informazioni tra persone, vale a dire, la parola (inclusi telefoni, radio e discorsi), la scrittura (incluso il fax) e i mezzi visivi (inclusi quadri strumenti, video, segnali e luci).

Deve essere fornita notifica formale di tutte le informazioni necessarie per il funzionamento sicuro dell'impianto elettrico, ad esempio la disposizione della rete, lo stato del quadro e la posizione dei dispositivi di sicurezza.

Posto di lavoro: Adeguato spazio di lavoro, accesso e illuminazione devono essere forniti alle installazioni elettriche su, con o vicino a cui qualsiasi lavoro deve essere svolto.

Strumenti, attrezzature e procedure: gli strumenti, le attrezzature e le procedure devono essere conformi ai requisiti delle pertinenti norme europee, nazionali e internazionali, ove esistenti.

Disegni e relazioni: I disegni ei rapporti dell'impianto devono essere aggiornati e prontamente disponibili.

segnaletica: Se necessario, quando l'impianto è in funzione e durante qualsiasi lavoro, deve essere esposta un'adeguata segnaletica che attiri l'attenzione su pericoli specifici.

Procedure operative standard

Attività operative: Le attività operative sono progettate per modificare lo stato elettrico di un impianto elettrico. Ci sono due tipi:

• operazioni intese a modificare lo stato elettrico di un impianto elettrico, ad esempio per utilizzare apparecchiature, collegare, scollegare, avviare o arrestare un impianto o una sezione di impianto per eseguire lavori. Queste attività possono essere svolte localmente o tramite controllo remoto.
• scollegamento prima o ricollegamento dopo il funzionamento a vuoto, da eseguire da parte di personale qualificato o addestrato.

Controlli funzionali: Ciò include le procedure di misurazione, collaudo e ispezione.

La misurazione è definita come l'intera gamma di attività utilizzate per raccogliere dati fisici negli impianti elettrici. La misurazione deve essere effettuata da professionisti qualificati.

Il collaudo comprende tutte le attività volte a verificare il funzionamento o le condizioni elettriche, meccaniche o termiche di un impianto elettrico. I test devono essere eseguiti da personale qualificato.

L'ispezione è la verifica della conformità di un impianto elettrico alle norme tecniche e di sicurezza specificate applicabili.

Procedure di lavoro

Generale: La persona designata al controllo dell'impianto elettrico e la persona designata al controllo dei lavori devono garantire che i lavoratori ricevano istruzioni specifiche e dettagliate prima dell'inizio dei lavori e al loro completamento.

Prima dell'inizio dei lavori, la persona designata al controllo dei lavori deve notificare alla persona designata al controllo dell'impianto elettrico la natura, l'ubicazione e le conseguenze per l'impianto elettrico dei lavori previsti. Questa notifica deve essere data preferibilmente per iscritto, soprattutto quando il lavoro è complesso.

Le attività lavorative possono essere suddivise in tre categorie: dead-working, live-working e lavoro in prossimità di installazioni attive. Per ogni tipo di lavoro sono state sviluppate misure progettate per proteggere da scosse elettriche, cortocircuiti e archi voltaici.

Induzione: Quando si lavora su linee elettriche soggette a induzione di corrente, devono essere prese le seguenti precauzioni:

• messa a terra a intervalli appropriati; questo riduce il potenziale tra i conduttori e la terra a un livello di sicurezza
• collegamento equipotenziale del cantiere; questo impedisce ai lavoratori di introdursi nel circuito di induzione.

Condizioni meteo: Quando si vedono fulmini o si sentono tuoni, non devono essere avviati o proseguiti lavori su installazioni esterne o su installazioni interne direttamente collegate a linee aeree.

Morto funzionante

Le seguenti pratiche di lavoro di base assicureranno che gli impianti elettrici nel luogo di lavoro rimangano inattivi per tutta la durata dei lavori. A meno che non ci siano chiare controindicazioni, le pratiche dovrebbero essere applicate nell'ordine elencato.

Disconnessione completa: La sezione dell'impianto in cui deve essere eseguito il lavoro deve essere isolata da tutte le fonti di alimentazione di corrente e protetta contro la riconnessione.

Protezione contro la riconnessione: Tutti i dispositivi di interruzione utilizzati per isolare l'impianto elettrico per il lavoro devono essere bloccati, preferibilmente bloccando il comando.

Verifica che l'installazione sia morta: L'assenza di corrente deve essere verificata a tutti i poli dell'impianto elettrico in corrispondenza o il più vicino possibile al luogo di lavoro.

Messa a terra e cortocircuito: In tutti i siti di lavoro ad alta e in parte a bassa tensione, tutte le parti su cui lavorare devono essere messe a terra e cortocircuitate dopo essere state scollegate. I sistemi di messa a terra e di cortocircuito devono essere prima collegati a terra; i componenti da mettere a terra devono essere collegati all'impianto solo dopo che questo è stato messo a terra. Per quanto possibile, i sistemi di messa a terra e di cortocircuito devono essere visibili dal luogo di lavoro. Gli impianti a bassa e alta tensione hanno requisiti specifici. In questi tipi di installazione, tutti i lati dei cantieri e tutti i conduttori che entrano nel sito devono essere messi a terra e cortocircuitati.

Protezione da parti sotto tensione adiacenti: Ulteriori misure di protezione sono necessarie se parti di un impianto elettrico nelle vicinanze del luogo di lavoro non possono essere disattivate. I lavoratori non devono iniziare il lavoro prima di aver ricevuto il permesso dalla persona designata al controllo dei lavori, che a sua volta deve ricevere l'autorizzazione dalla persona designata al controllo dell'impianto elettrico. Una volta terminati i lavori, i lavoratori devono lasciare il cantiere, immagazzinare gli strumenti e le attrezzature e rimuovere i sistemi di messa a terra e di cortocircuito. La persona designata al controllo dei lavori deve quindi notificare alla persona designata al controllo dell'impianto elettrico che l'impianto è disponibile per la riconnessione.

Lavorare dal vivo

Generale: Il live-working è il lavoro svolto all'interno di una zona in cui vi è flusso di corrente. Una guida per le dimensioni della zona di lavoro sotto tensione può essere trovata nella norma EN 50179. Devono essere applicate misure di protezione progettate per prevenire scosse elettriche, archi elettrici e cortocircuiti.

Formazione e qualifica: Devono essere istituiti programmi di formazione specifici per sviluppare e mantenere la capacità di lavoratori qualificati o formati di svolgere lavori sotto tensione. Dopo aver completato il programma, i lavoratori riceveranno una valutazione di qualificazione e l'autorizzazione per eseguire specifici lavori sotto tensione su tensioni specifiche.

Mantenimento delle qualifiche: La capacità di svolgere attività di lavoro sotto tensione deve essere mantenuta mediante pratica o nuova formazione.

Tecniche di lavoro: Attualmente esistono tre tecniche riconosciute, che si distinguono per la loro applicabilità a diversi tipi di parti in tensione e alle apparecchiature necessarie per prevenire scosse elettriche, archi elettrici e cortocircuiti:

• funzionamento a caldo
• guanti isolanti funzionanti
• lavoro a mani nude.

Ogni tecnica richiede preparazione, attrezzature e strumenti diversi e la selezione della tecnica più appropriata dipenderà dalle caratteristiche del lavoro in questione.

Strumenti ed equipaggiamento: Devono essere specificate le caratteristiche, lo stoccaggio, la manutenzione, il trasporto e l'ispezione di strumenti, attrezzature e sistemi.

Condizioni meteo: Le restrizioni si applicano al lavoro sotto tensione in condizioni meteorologiche avverse, poiché le proprietà isolanti, la visibilità e la mobilità dei lavoratori sono tutte ridotte.

Organizzazione del lavoro: Il lavoro deve essere adeguatamente preparato; la preparazione scritta deve essere presentata in anticipo per lavori complessi. L'impianto in generale, e in particolare la sezione in cui si deve eseguire il lavoro, devono essere mantenuti in condizioni coerenti con la preparazione richiesta. La persona designata al controllo dei lavori deve informare la persona designata al controllo dell'impianto elettrico della natura dei lavori, del sito nell'impianto in cui saranno eseguiti i lavori e della durata stimata dei lavori. Prima dell'inizio del lavoro, i lavoratori devono farsi spiegare la natura del lavoro, le relative misure di sicurezza, il ruolo di ciascun lavoratore e gli strumenti e le attrezzature da utilizzare.

Esistono pratiche specifiche per gli impianti a bassissima tensione, bassa tensione e alta tensione.

Lavorare in prossimità di parti sotto tensione

Generale: I lavori in prossimità di parti sotto tensione con tensioni nominali superiori a 50 VCA o 120 VCC devono essere eseguiti solo quando sono state applicate misure di sicurezza per garantire che le parti sotto tensione non possano essere toccate o che non sia possibile accedere alla zona sotto tensione. A tale scopo possono essere utilizzati schermi, barriere, recinzioni o coperture isolanti.

Prima dell'inizio dei lavori, l'addetto alla direzione dei lavori deve istruire i lavoratori, in particolare quelli che non hanno dimestichezza con il lavoro in prossimità di parti in tensione, sulle distanze di sicurezza da osservare nel cantiere, sulle principali pratiche di sicurezza da seguire e sulle necessità di comportamenti che garantiscano la sicurezza di tutto il gruppo di lavoro. I confini del cantiere devono essere definiti e contrassegnati con precisione e si deve prestare attenzione a condizioni di lavoro insolite. Queste informazioni devono essere ripetute secondo necessità, in particolare dopo cambiamenti nelle condizioni di lavoro.

I lavoratori devono garantire che nessuna parte del loro corpo o qualsiasi oggetto entri nella zona attiva. Prestare particolare attenzione quando si maneggiano oggetti lunghi, ad esempio utensili, estremità di cavi, tubi e scale.

Protezione mediante schermi, barriere, involucri o rivestimenti isolanti: La selezione e l'installazione di questi dispositivi di protezione deve garantire una protezione sufficiente contro fattori di stress elettrici e meccanici prevedibili. L'attrezzatura deve essere adeguatamente mantenuta e tenuta in sicurezza durante il lavoro.

Assistenza

Generale: Lo scopo della manutenzione è mantenere l'impianto elettrico nelle condizioni richieste. La manutenzione può essere preventiva (ossia eseguita con regolarità per prevenire guasti e mantenere in efficienza le apparecchiature) o correttiva (ovvero eseguita per sostituire parti difettose).

I lavori di manutenzione possono essere suddivisi in due categorie di rischio:

• lavori che comportano il rischio di scossa elettrica, dove devono essere seguite le procedure applicabili al lavoro sotto tensione e al lavoro in prossimità di parti sotto tensione
• lavoro in cui la progettazione dell'attrezzatura consente di eseguire alcuni lavori di manutenzione in assenza di procedure di lavoro dal vivo complete

personale: Il personale addetto all'esecuzione dei lavori deve essere adeguatamente qualificato o addestrato e deve essere dotato di adeguati strumenti e dispositivi di misurazione e prova.

Lavoro di riparazione: Il lavoro di riparazione consiste nelle seguenti fasi: localizzazione del guasto; riparazione guasti e/o sostituzione di componenti; rimessa in servizio della sezione riparata dell'impianto. Ognuno di questi passaggi può richiedere procedure specifiche.

Lavori di sostituzione: In generale, la sostituzione dei fusibili negli impianti ad alta tensione deve essere eseguita come lavoro morto. La sostituzione dei fusibili deve essere eseguita da personale qualificato seguendo le procedure di lavoro appropriate. La sostituzione delle lampade e delle parti rimovibili come gli avviatori deve essere eseguita come lavoro morto. Negli impianti ad alta tensione, le procedure di riparazione si applicano anche ai lavori di sostituzione.

Formazione del personale sui rischi elettrici

Un'efficace organizzazione del lavoro e formazione sulla sicurezza è un elemento chiave in ogni organizzazione di successo, programma di prevenzione e programma di salute e sicurezza sul lavoro. I lavoratori devono avere una formazione adeguata per svolgere il proprio lavoro in modo sicuro ed efficiente.

La responsabilità di implementare la formazione dei dipendenti spetta alla direzione. La direzione deve riconoscere che i dipendenti devono esibirsi a un certo livello prima che l'organizzazione possa raggiungere i suoi obiettivi. Per raggiungere questi livelli, devono essere stabilite politiche di formazione dei lavoratori e, per estensione, programmi di formazione concreti. I programmi dovrebbero includere fasi di formazione e qualificazione.

I programmi di lavoro dal vivo dovrebbero includere i seguenti elementi:

Formazione: In alcuni paesi, i programmi e le strutture di formazione devono essere formalmente approvati da un comitato di lavoro dal vivo o da un organismo simile. I programmi si basano principalmente sull'esperienza pratica, integrata da istruzioni tecniche. La formazione assume la forma di un lavoro pratico su installazioni modello interne o esterne simili a quelle su cui deve essere eseguito il lavoro effettivo.

Titolo di studio: Le procedure di lavoro dal vivo sono molto impegnative ed è essenziale utilizzare la persona giusta al posto giusto. Ciò si ottiene più facilmente se è disponibile personale qualificato con diversi livelli di abilità. La persona designata al controllo del lavoro dovrebbe essere un lavoratore qualificato. Laddove sia necessaria una supervisione, anch'essa dovrebbe essere effettuata da una persona qualificata. I lavoratori dovrebbero lavorare solo su impianti la cui tensione e complessità corrispondano al loro livello di qualificazione o formazione. In alcuni paesi, la qualificazione è regolata da norme nazionali.

Infine, i lavoratori dovrebbero essere istruiti e formati sulle tecniche essenziali di salvataggio. Si rimanda il lettore al capitolo sul pronto soccorso per ulteriori informazioni.

Di ritorno

La chimica e la fisica del fuoco

Il fuoco è una manifestazione di combustione incontrollata. Coinvolge materiali combustibili che si trovano intorno a noi negli edifici in cui viviamo, lavoriamo e giochiamo, così come un'ampia gamma di gas, liquidi e solidi che si incontrano nell'industria e nel commercio. Sono comunemente a base di carbonio e possono essere indicati collettivamente come combustibili nel contesto di questa discussione. Nonostante l'ampia varietà di questi combustibili sia nei loro stati chimici che fisici, nel fuoco condividono caratteristiche comuni a tutti loro. Le differenze si riscontrano nella facilità con cui può essere avviato il fuoco (accensione), la velocità con cui il fuoco può svilupparsi (diffusione della fiamma), e la potenza che può essere generata (velocità di rilascio del calore), ma man mano che la nostra comprensione della scienza del fuoco migliora, diventiamo maggiormente in grado di quantificare e prevedere il comportamento del fuoco e applicare le nostre conoscenze alla sicurezza antincendio in generale. Lo scopo di questa sezione è rivedere alcuni dei principi sottostanti e fornire una guida per la comprensione dei processi di incendio.

Concetti di base

I materiali combustibili sono tutti intorno a noi. Date le circostanze appropriate, possono essere fatti bruciare sottoponendoli a un fonte di accensione che è in grado di avviare una reazione autosufficiente. In questo processo, il "combustibile" reagisce con l'ossigeno dell'aria per rilasciare energia (calore), mentre viene convertito in prodotti di combustione, alcuni dei quali possono essere dannosi. I meccanismi di accensione e combustione devono essere chiaramente compresi.

La maggior parte degli incendi quotidiani coinvolge materiali solidi (p. es., legno, prodotti in legno e polimeri sintetici), sebbene i combustibili gassosi e liquidi non siano rari. È auspicabile una breve rassegna della combustione di gas e liquidi prima di discutere alcuni dei concetti di base.

Diffusione e fiamme premiscelate

Un gas infiammabile (p. es., propano, C₃H₈) può essere bruciato in due modi: un flusso o un getto di gas da un tubo (cfr. il semplice becco Bunsen con l'ingresso dell'aria chiuso) può essere acceso e brucerà come un fiamma di diffusione in cui la combustione avviene in quelle regioni in cui il combustibile gassoso e l'aria si mescolano mediante processi diffusivi. Tale fiamma ha una caratteristica luminosità gialla, che indica la presenza di minuscole particelle di fuliggine formatesi a seguito di una combustione incompleta. Alcuni di questi bruceranno nella fiamma, ma altri emergeranno dalla punta della fiamma per formarsi fumare.

Se il gas e l'aria sono intimamente miscelati prima dell'accensione, si verificherà una combustione premiscelata, a condizione che la miscela gas/aria rientri in un intervallo di concentrazioni delimitato dal limite inferiore e superiore limiti di infiammabilità (vedi tabella 1). Al di fuori di questi limiti la miscela non è infiammabile. (Notare che A fiamma premiscelata è stabilizzato alla bocca di un becco Bunsen quando l'ingresso dell'aria è aperto.) Se una miscela è infiammabile, può essere incendiata da una piccola fonte di accensione, come una scintilla elettrica. Il stechiometrico la miscela è la più facilmente infiammabile, in cui la quantità di ossigeno presente è nella proporzione corretta per bruciare tutto il combustibile in anidride carbonica e acqua (vedere l'equazione allegata, di seguito, in cui si può vedere che l'azoto è presente nella stessa proporzione di in aria ma non prende parte alla reazione). Propano (C₃H₈) è il materiale combustibile in questa reazione:

C₃H₈ + 5O₂ + 18.8 N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂

Una scarica elettrica di appena 0.3 mJ è sufficiente per accendere una miscela stechiometrica propano/aria nella reazione illustrata. Questo rappresenta una scintilla statica appena percettibile, come sperimentato da qualcuno che ha camminato su un tappeto sintetico e toccato un oggetto a terra. Sono necessarie quantità di energia ancora minori per alcuni gas reattivi come idrogeno, etilene ed etino. In ossigeno puro (come nella reazione sopra, ma senza azoto presente come diluente), sono sufficienti energie ancora più basse.

Tabella 1. Limiti inferiore e superiore di infiammabilità in aria

La fiamma di diffusione associata a un flusso di combustibile gassoso esemplifica la modalità di combustione che si osserva quando un combustibile liquido o solido sta subendo una combustione fiammeggiante. Tuttavia, in questo caso, la fiamma è alimentata dai vapori di combustibile generati alla superficie della fase condensata. La velocità di erogazione di questi vapori è accoppiata alla loro velocità di combustione nella fiamma di diffusione. L'energia viene trasferita dalla fiamma alla superficie, fornendo così l'energia necessaria per produrre i vapori. Questo è un semplice processo di evaporazione per i combustibili liquidi, ma per i solidi deve essere fornita energia sufficiente per provocare la decomposizione chimica del combustibile, rompendo le grandi molecole polimeriche in frammenti più piccoli che possono vaporizzare e fuoriuscire dalla superficie. Questo feedback termico è essenziale per mantenere il flusso dei vapori e quindi supportare la fiamma di diffusione (figura 1). Le fiamme possono essere estinte interferendo con questo processo in diversi modi (vedi sotto).

Figura 1. Rappresentazione schematica di una superficie in fiamme che mostra i processi di trasferimento di calore e massa.

Il trasferimento di calore

La comprensione del trasferimento di calore (o energia) è la chiave per comprendere il comportamento e i processi del fuoco. L'argomento merita uno studio attento. Ci sono molti ottimi testi a cui ci si può rivolgere (Welty, Wilson e Wicks 1976; DiNenno 1988), ma per i presenti scopi è necessario solo attirare l'attenzione sui tre meccanismi: conduzione, convezione e radiazione. Le equazioni di base per il trasferimento di calore allo stato stazionario () sono:

Conduzione:   

Convezione:    

Radiazione:      

La conduzione è rilevante per il trasferimento di calore attraverso i solidi; (k è una proprietà del materiale nota come conducibilità termica (kW/mK ) e l è la distanza (m) dalla quale cade la temperatura T₁ a T₂ (in gradi Kelvin). La convezione in questo contesto si riferisce al trasferimento di calore da un fluido (in questo caso aria, fiamme o prodotti del fuoco) a una superficie (solida o liquida); h è il coefficiente di scambio termico convettivo kW/m²K) e dipende dalla configurazione della superficie e dalla natura del flusso del fluido oltre tale superficie. La radiazione è simile alla luce visibile (ma con una lunghezza d'onda maggiore) e non richiede alcun mezzo intermedio (può attraversare il vuoto); e è l'emissività (efficienza con cui una superficie può irradiare), s è la costante di Stefan-Boltzman (). La radiazione termica viaggia alla velocità della luce (3 x 10⁸ m/s) e un oggetto solido intermedio proietterà un'ombra.

Velocità di combustione e velocità di rilascio del calore

Il trasferimento di calore dalle fiamme alla superficie dei combustibili condensati (liquidi e solidi) comporta una miscela di convezione e irraggiamento, sebbene quest'ultima prevalga quando il diametro effettivo dell'incendio supera 1 m. La velocità di combustione (, (g/s)) può essere espressa dalla formula:

è il flusso di calore dalla fiamma alla superficie (kW/m²); è la perdita di calore dalla superficie (ad esempio, per irraggiamento e per conduzione attraverso il solido) espressa come flusso (kW/m²); A_carburante è la superficie del combustibile (m²); e L_v è il calore di gassificazione (equivalente al calore latente di evaporazione per un liquido) (kJ/g). Se un incendio si sviluppa in uno spazio ristretto, i gas fumosi caldi che salgono dall'incendio (spinti dalla galleggiabilità) vengono deviati sotto il soffitto, riscaldando le superfici superiori. Lo strato di fumo risultante e le superfici calde si irradiano fino alla parte inferiore dell'involucro, in particolare alla superficie del combustibile, aumentando così la velocità di combustione:

where è il calore extra fornito per irraggiamento dalla parte superiore dell'armadio (kW/m²). Questo feedback aggiuntivo porta a tassi di combustione notevolmente aumentati e al fenomeno del flashover in spazi chiusi dove c'è un'adeguata fornitura di aria e combustibile sufficiente per sostenere l'incendio (Drysdale 1985).

La velocità di combustione è moderata dalla grandezza del valore di L_v, il calore di gassificazione. Questo tende ad essere basso per i liquidi e relativamente alto per i solidi. Di conseguenza, i solidi tendono a bruciare molto più lentamente dei liquidi.

È stato sostenuto che il singolo parametro più importante che determina il comportamento al fuoco di un materiale (o insieme di materiali) è la velocità di rilascio del calore (RHR) che è accoppiato alla velocità di combustione attraverso l'equazione:

dove è il calore effettivo di combustione del combustibile (kJ/g). Sono ora disponibili nuove tecniche per misurare l'RHR a diversi flussi di calore (ad esempio, il calorimetro a cono) ed è ora possibile misurare l'RHR di oggetti di grandi dimensioni, come mobili imbottiti e rivestimenti murali in calorimetri su larga scala che utilizzano il consumo di ossigeno misurazioni per determinare il tasso di rilascio di calore (Babrauskas e Grayson 1992).

Va notato che man mano che un incendio cresce di dimensioni, non solo aumenta il tasso di rilascio di calore, ma aumenta anche il tasso di produzione dei "prodotti del fuoco". Questi contengono specie tossiche e nocive così come fumo di particolato, le cui rese aumenteranno quando un incendio che si sviluppa in un recinto dell'edificio diventa poco ventilato.

Accensione

L'accensione di un liquido o di un solido comporta l'innalzamento della temperatura superficiale fino a quando i vapori si sviluppano a una velocità sufficiente a sostenere una fiamma dopo che i vapori sono stati accesi. I combustibili liquidi possono essere classificati in base alla loro focolai, la temperatura più bassa alla quale è presente una miscela vapore/aria infiammabile in superficie (ovvero, la tensione di vapore corrisponde al limite inferiore di infiammabilità). Questi possono essere misurati utilizzando un apparecchio standard e esempi tipici sono forniti nella tabella 2. È necessaria una temperatura leggermente superiore per produrre un flusso di vapori sufficiente a supportare una fiamma di diffusione. Questo è noto come il fuoco. Per i solidi combustibili valgono gli stessi concetti, ma sono necessarie temperature più elevate poiché è coinvolta la decomposizione chimica. Il punto di fuoco è tipicamente superiore a 300 °C, a seconda del combustibile. In generale, i materiali ignifughi hanno punti di infiammabilità significativamente più alti (vedi Tabella 2).

Tabella 2. Punti di infiammabilità e punti di infiammabilità di combustibili liquidi e solidi

l = liquido; s = solido.
¹ Apparecchio a coppa chiusa di Pensky-Martens.
² Liquidi: mediante apparecchio a tazza aperta di Cleveland. Solidi: Drysdale e Thomson (1994).
(Si noti che i risultati per le specie ritardanti di fiamma si riferiscono ad un flusso termico di 37 kW/m²).

La facilità di ignizione di un materiale solido dipende quindi dalla facilità con cui la sua temperatura superficiale può essere innalzata fino al punto di fuoco, ad esempio per esposizione a calore radiante oa un flusso di gas caldi. Ciò dipende meno dalla chimica del processo di decomposizione che dallo spessore e dalle proprietà fisiche del solido, vale a dire la sua conducibilità termica (k), densità (r) e capacità termica (c). I solidi sottili, come i trucioli di legno (e tutte le sezioni sottili), possono essere accesi molto facilmente perché hanno una bassa massa termica, cioè è necessario relativamente poco calore per aumentare la temperatura fino al punto di combustione. Tuttavia, quando il calore viene trasferito alla superficie di un solido spesso, parte sarà condotto dalla superficie nel corpo del solido, moderando così l'aumento della temperatura della superficie. Si può dimostrare teoricamente che la velocità di aumento della temperatura superficiale è determinata dalla inerzia termica del materiale, cioè del prodotto KRC. Ciò è confermato nella pratica, poiché materiali spessi con un'elevata inerzia termica (es. rovere, poliuretano massiccio) impiegheranno molto tempo ad accendersi sotto un dato flusso di calore, mentre in condizioni identiche materiali spessi con una bassa inerzia termica (es. pannelli isolanti in fibra, schiuma poliuretanica) prenderanno fuoco rapidamente (Drysdale 1985).

Fonti di accensione

L'accensione è illustrata schematicamente in figura 2 (accensione pilotata). Per un'accensione riuscita, an fonte di accensione deve essere in grado non solo di aumentare la temperatura superficiale fino al punto di fuoco, o oltre, ma deve anche provocare l'accensione dei vapori. Una fiamma che colpisce agirà in entrambe le capacità, ma un flusso radiativo imposto da una sorgente remota può portare all'evoluzione di vapori a una temperatura superiore al fuoco, senza che i vapori si accendano. Tuttavia, se i vapori sviluppati sono abbastanza caldi (il che richiede che la temperatura superficiale sia molto più alta del punto di fuoco), possono accendersi spontaneamente mentre si mescolano con l'aria. Questo processo è noto come accensione spontanea.

Figura 2. Lo scenario dell'accensione pilotata.

È possibile identificare un gran numero di fonti di ignizione, ma hanno una cosa in comune, ovvero che sono il risultato di una qualche forma di negligenza o inerzia. Un elenco tipico includerebbe fiamme libere, "materiali per fumatori", riscaldamento per attrito, dispositivi elettrici (riscaldatori, ferri da stiro, fornelli, ecc.) e così via. Un'eccellente indagine può essere trovata in Cote (1991). Alcuni di questi sono riassunti nella tabella 3.

Tabella 3. Fonti di accensione

Va notato che le sigarette fumanti non possono avviare direttamente la combustione ardente (anche nei comuni combustibili gassosi), ma possono causare fumante in materiali che hanno la propensione a subire questo tipo di combustione. Questo si osserva solo con materiali che si carbonizzano per riscaldamento. La combustione senza fiamma comporta l'ossidazione superficiale del carbone, che genera abbastanza calore localmente per produrre carbone fresco dal combustibile incombusto adiacente. È un processo molto lento, ma alla fine può subire una transizione verso la fiammata. Successivamente, l'incendio si svilupperà molto rapidamente.

I materiali che hanno la propensione a bruciare possono anche presentare il fenomeno dell'autoriscaldamento (Bowes 1984). Ciò si verifica quando tale materiale viene immagazzinato in grandi quantità e in modo tale che il calore generato dalla lenta ossidazione superficiale non possa fuoriuscire, determinando un aumento della temperatura all'interno della massa. Se le condizioni sono giuste, ciò può portare a un processo incontrollato che alla fine si sviluppa in una reazione ardente in profondità all'interno del materiale.

Diffusione della fiamma

Un componente importante nella crescita di qualsiasi incendio è la velocità con cui la fiamma si diffonderà su superfici combustibili adiacenti. La propagazione della fiamma può essere modellata come un fronte di accensione avanzante in cui il bordo anteriore della fiamma funge da fonte di accensione per il combustibile che non sta ancora bruciando. La velocità di propagazione è determinata in parte dalle stesse proprietà del materiale che controllano la facilità di accensione e in parte dall'interazione tra la fiamma esistente e la superficie davanti al fronte. Verso l'alto, la diffusione verticale è la più rapida poiché la galleggiabilità assicura che le fiamme scorrano verso l'alto, esponendo la superficie sopra l'area in fiamme al trasferimento di calore diretto dalle fiamme. Ciò dovrebbe essere contrastato con la diffusione su una superficie orizzontale quando le fiamme dall'area in fiamme salgono verticalmente, lontano dalla superficie. Infatti, è esperienza comune che la diffusione verticale sia la più pericolosa (ad esempio, propagazione della fiamma su tende e drappeggi e su indumenti larghi come abiti e camicie da notte).

La velocità di diffusione è influenzata anche da un flusso di calore radiante imposto. Nello sviluppo di un incendio in una stanza, l'area dell'incendio crescerà più rapidamente a causa del crescente livello di radiazioni che si accumula con il progredire dell'incendio. Ciò contribuirà all'accelerazione della crescita del fuoco che è caratteristica del flashover.

Teoria dell'estinzione degli incendi

L'estinzione e la soppressione del fuoco possono essere esaminate nei termini dello schema di cui sopra della teoria del fuoco. I processi di combustione in fase gassosa (cioè le reazioni di fiamma) sono molto sensibili agli inibitori chimici. Alcuni dei ritardanti di fiamma utilizzati per migliorare le "proprietà ignifughe" dei materiali si basano sul fatto che piccole quantità di inibitore rilasciate con i vapori di carburante sopprimeranno l'instaurarsi della fiamma. La presenza di un ritardante di fiamma non può rendere incombustibile un materiale combustibile, ma può rendere più difficile l'accensione, forse impedendo del tutto l'accensione a condizione che la fonte di accensione sia piccola. Tuttavia, se un materiale ritardante di fiamma viene coinvolto in un incendio esistente, brucerà poiché gli elevati flussi di calore annullano l'effetto del ritardante.

L'estinzione di un incendio può essere ottenuta in diversi modi:

1. interrompere la fornitura di vapori di carburante

2. spegnimento della fiamma mediante estintori chimici (inibizione)

3. togliere l'apporto di aria (ossigeno) al fuoco (soffocamento)

4. "scoppio".

Controllo del flusso di vapori di carburante

Il primo metodo, l'interruzione dell'alimentazione dei vapori di carburante, è chiaramente applicabile a un incendio a getto di gas in cui l'alimentazione del carburante può essere semplicemente interrotta. Tuttavia, è anche il metodo più comune e più sicuro per estinguere un incendio che coinvolge combustibili condensati. Nel caso di un incendio che coinvolga un solido, ciò richiede che la superficie del combustibile venga raffreddata al di sotto del fuoco, quando il flusso di vapori diventa troppo piccolo per sostenere una fiamma. Ciò si ottiene nel modo più efficace mediante l'applicazione di acqua, manualmente o mediante un sistema automatico (irrigatori, getti d'acqua, ecc.). In generale, gli incendi liquidi non possono essere affrontati in questo modo: i combustibili liquidi con punti di infiammabilità bassi semplicemente non possono essere raffreddati a sufficienza, mentre nel caso di combustibili ad alto punto di infiammabilità, la vigorosa vaporizzazione dell'acqua quando viene a contatto con il liquido caldo alla superficie può causare l'espulsione di carburante in fiamme dal contenitore. Ciò può avere conseguenze molto gravi per coloro che combattono l'incendio. (Ci sono alcuni casi speciali in cui un sistema automatico di spruzzi d'acqua ad alta pressione può essere progettato per far fronte a quest'ultimo tipo di incendio, ma questo non è comune.)

Gli incendi liquidi sono comunemente estinti mediante l'uso di schiume antincendio (Cote 1991). Viene prodotto aspirando un concentrato di schiuma in un getto d'acqua che viene poi indirizzato verso il fuoco attraverso un apposito ugello che permette l'immissione di aria nel getto. Questo produce una schiuma che galleggia sopra il liquido, riducendo la velocità di erogazione dei vapori di carburante mediante un effetto di blocco e proteggendo la superficie dal trasferimento di calore dalle fiamme. La schiuma deve essere applicata con cura per formare una "zattera" che aumenta gradualmente di dimensioni per coprire la superficie liquida. Le fiamme diminuiranno di dimensione man mano che la zattera cresce, e contemporaneamente la schiuma si disgregherà gradualmente rilasciando acqua che favorirà il raffreddamento della superficie. Il meccanismo è infatti complesso, anche se il risultato netto è quello di controllare il flusso dei vapori.

Sono disponibili numerosi concentrati di schiuma ed è importante sceglierne uno compatibile con i liquidi da proteggere. Le originali "schiume proteiche" sono state sviluppate per gli incendi di idrocarburi liquidi, ma si rompono rapidamente se messe a contatto con combustibili liquidi solubili in acqua. È stata sviluppata una gamma di "schiume sintetiche" per affrontare l'intera gamma di incendi liquidi che si possono incontrare. Una di queste, la schiuma acquosa filmogena (AFFF), è una schiuma multiuso che produce anche un velo d'acqua sulla superficie del combustibile liquido, aumentandone così l'efficacia.

Spegnimento della fiamma

Questo metodo fa uso di soppressori chimici per estinguere la fiamma. Le reazioni che si verificano nella fiamma coinvolgono i radicali liberi, una specie altamente reattiva che ha solo un'esistenza fugace ma viene continuamente rigenerata da un processo a catena ramificata che mantiene concentrazioni sufficientemente elevate da consentire la reazione complessiva (ad esempio, una reazione di tipo R1) per procedere a un ritmo veloce. I soppressori chimici applicati in quantità sufficiente causeranno un drastico calo della concentrazione di questi radicali, spegnendo efficacemente la fiamma. Gli agenti più comuni che operano in questo modo sono gli halon e le polveri secche.

Gli halon reagiscono nella fiamma per generare altre specie intermedie con le quali i radicali di fiamma reagiscono preferenzialmente. Per estinguere un incendio sono necessarie quantità relativamente piccole di halon, e per questo motivo erano tradizionalmente considerate altamente desiderabili; le concentrazioni estinguenti sono “respirabili” (sebbene i prodotti generati passando attraverso la fiamma siano nocivi). Le polveri secche agiscono in modo simile, ma in determinate circostanze sono molto più efficaci. Le particelle fini vengono disperse nella fiamma e provocano l'interruzione delle catene radicaliche. È importante che le particelle siano piccole e numerose. Ciò viene ottenuto dai produttori di molti marchi proprietari di polveri secche selezionando una polvere che "decrepita", cioè le particelle si frammentano in particelle più piccole quando sono esposte alle alte temperature della fiamma.

Per una persona i cui vestiti hanno preso fuoco, un estintore a polvere secca è riconosciuto come il metodo migliore per controllare le fiamme e proteggere quell'individuo. L'intervento rapido fornisce un rapido "knockdown", riducendo così al minimo le lesioni. Tuttavia, la fiamma deve essere completamente spenta perché le particelle cadono rapidamente a terra e l'eventuale fiamma residua riacquisterà rapidamente presa. Allo stesso modo, gli halon rimarranno efficaci solo se le concentrazioni locali vengono mantenute. Se viene applicato all'aperto, il vapore di halon si disperde rapidamente, e ancora una volta il fuoco si ristabilirà rapidamente se c'è qualche fiamma residua. Più significativamente, la perdita del soppressore sarà seguita dalla riaccensione del carburante se le temperature superficiali sono sufficientemente elevate. Né gli halon né le polveri secche hanno alcun effetto di raffreddamento significativo sulla superficie del carburante.

Rimozione della fornitura di aria

La seguente descrizione è una semplificazione eccessiva del processo. Se “l'eliminazione dell'apporto d'aria” provocherà sicuramente lo spegnimento dell'incendio, per fare ciò è sufficiente ridurre la concentrazione di ossigeno al di sotto di un livello critico. Il noto "test dell'indice di ossigeno" classifica i materiali combustibili in base alla concentrazione minima di ossigeno in una miscela ossigeno/azoto che supporterà solo la fiamma. Molti materiali comuni bruciano a concentrazioni di ossigeno fino a circa il 14% a temperatura ambiente (circa 20°C) e in assenza di qualsiasi trasferimento di calore imposto. La concentrazione critica dipende dalla temperatura e diminuisce all'aumentare della temperatura. Pertanto, un fuoco che arde da tempo sarà in grado di sostenere le fiamme a concentrazioni anche inferiori al 7%. Un incendio in una stanza può essere tenuto sotto controllo e può anche autoestinguersi se l'apporto di ossigeno è limitato mantenendo porte e finestre chiuse. Le fiamme possono cessare, ma le fiamme continueranno a concentrazioni di ossigeno molto più basse. L'ingresso di aria aprendo una porta o rompendo una finestra prima che la stanza si sia sufficientemente raffreddata può portare a una vigorosa eruzione del fuoco, nota come riflusso, o backdraft.

La "rimozione dell'aria" è difficile da ottenere. Tuttavia, un'atmosfera può essere resa "inerte" mediante un allagamento totale per mezzo di un gas che non supporta la combustione, come azoto, anidride carbonica o gas provenienti da un processo di combustione (ad esempio, i motori di una nave) che sono a basso contenuto di ossigeno e ad alto contenuto di nell'anidride carbonica. Questa tecnica può essere utilizzata solo in ambienti chiusi in quanto è necessario mantenere la concentrazione richiesta del “gas inerte” fino al completo spegnimento dell'incendio o fino all'inizio delle operazioni di spegnimento. L'allagamento totale ha applicazioni speciali, come per le stive delle navi e le raccolte di libri rari nelle biblioteche. Le concentrazioni minime richieste dei gas inerti sono riportate nella Tabella 4. Queste si basano sul presupposto che l'incendio sia rilevato in una fase iniziale e che l'allagamento sia effettuato prima che si sia accumulato troppo calore nell'ambiente.

Tabella 4: Confronto delle concentrazioni di diversi gas richiesti per l'inertizzazione

La "rimozione dell'aria" può essere effettuata nelle immediate vicinanze di un piccolo incendio mediante l'applicazione locale di un soppressore da un estintore. L'anidride carbonica è l'unico gas utilizzato in questo modo. Tuttavia, poiché questo gas si disperde rapidamente, è essenziale spegnere tutte le fiamme durante l'attacco al fuoco; in caso contrario, la fiammata si ristabilirà. La riaccensione è possibile anche perché l'anidride carbonica ha un effetto di raffreddamento minimo o nullo. Vale la pena notare che un sottile getto d'acqua trascinato in una fiamma può causare l'estinzione come risultato combinato dell'evaporazione delle goccioline (che raffredda la zona di combustione) e della riduzione della concentrazione di ossigeno per diluizione da parte del vapore acqueo (che agisce allo stesso modo come anidride carbonica). Gli spruzzi d'acqua fini e le nebbie vengono presi in considerazione come possibili sostituti degli halon.

È opportuno ricordare qui che è sconsigliabile spegnere una fiamma di gas a meno che il flusso di gas non possa essere interrotto immediatamente dopo. In caso contrario, potrebbe accumularsi un volume considerevole di gas infiammabile che successivamente prenderebbe fuoco, con conseguenze potenzialmente gravi.

Spegnere

Questo metodo è incluso qui per completezza. La fiamma di un fiammifero può essere facilmente spenta aumentando la velocità dell'aria al di sopra di un valore critico in prossimità della fiamma. Il meccanismo funziona destabilizzando la fiamma in prossimità del combustibile. In linea di principio, gli incendi più grandi possono essere controllati allo stesso modo, ma normalmente sono necessarie cariche esplosive per generare velocità sufficienti. Gli incendi dei pozzi petroliferi possono essere estinti in questo modo.

Infine, una caratteristica comune che deve essere sottolineata è che la facilità con cui un incendio può essere estinto diminuisce rapidamente all'aumentare delle dimensioni dell'incendio. La diagnosi precoce consente l'estinzione con quantità minime di soppressore, con perdite ridotte. Nella scelta di un sistema di soppressione, si dovrebbe tener conto del potenziale tasso di sviluppo dell'incendio e del tipo di sistema di rilevamento disponibile.

Esplosioni

Un'esplosione è caratterizzata dall'improvviso rilascio di energia, che produce un'onda d'urto, o onda d'urto, che può essere in grado di causare danni a distanza. Esistono due tipi distinti di sorgenti, vale a dire l'alto esplosivo e lo scoppio a pressione. L'alto esplosivo è caratterizzato da composti come trinitrotoluene (TNT) e ciclotrimetilentrinitramina (RDX). Questi composti sono specie altamente esotermiche, che si decompongono per rilasciare notevoli quantità di energia. Sebbene termicamente stabili (sebbene alcuni lo siano meno e richiedano la desensibilizzazione per renderli sicuri da maneggiare), possono essere indotti a detonare, con decomposizione, propagandosi alla velocità del suono attraverso il solido. Se la quantità di energia rilasciata è sufficientemente elevata, un'onda d'urto si propagherà dalla sorgente con il potenziale di causare danni significativi a distanza.

Valutando i danni remoti, si può stimare l'entità dell'esplosione in termini di “equivalente TNT” (normalmente in tonnellate). Questa tecnica si basa sulla grande quantità di dati raccolti sul potenziale di danno del TNT (in gran parte durante la guerra) e utilizza leggi di scala empirica che sono state sviluppate dagli studi del danno causato da quantità note di TNT.

In tempo di pace, gli esplosivi ad alto potenziale vengono utilizzati in una varietà di attività, tra cui miniere, cave e grandi lavori di ingegneria civile. La loro presenza in un sito rappresenta un pericolo particolare che richiede una gestione specifica. Tuttavia, l'altra fonte di "esplosioni" può essere ugualmente devastante, in particolare se il pericolo non è stato riconosciuto. Le sovrappressioni che portano a picchi di pressione possono essere il risultato di processi chimici all'interno degli impianti o di effetti puramente fisici, come si verificherà se un recipiente viene riscaldato esternamente, portando alla sovrapressurizzazione. Il termine BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) ha qui le sue origini, riferendosi originariamente al guasto delle caldaie a vapore. Ora è anche comunemente usato per descrivere l'evento in cui un recipiente a pressione contenente un gas liquefatto come il GPL (gas di petrolio liquefatto) fallisce in un incendio, rilasciando il contenuto infiammabile, che poi si accende per produrre una "palla di fuoco".

D'altra parte, la sovrapressione può essere causata internamente da un processo chimico. Nelle industrie di processo, l'autoriscaldamento può portare a una reazione incontrollata, generando temperature e pressioni elevate in grado di provocare uno scoppio di pressione. Tuttavia, il tipo più comune di esplosione è causato dall'accensione di una miscela gas/aria infiammabile che è confinata all'interno di un elemento di un impianto o addirittura all'interno di qualsiasi struttura o involucro confinante. Il prerequisito è la formazione di una miscela infiammabile, un evento che dovrebbe essere evitato da una buona progettazione e gestione. In caso di rilascio accidentale, esisterà un'atmosfera infiammabile ovunque la concentrazione del gas (o del vapore) sia compresa tra il limite inferiore e superiore di infiammabilità (Tabella 1). Se una sorgente di ignizione viene introdotta in una di queste regioni, una fiamma premiscelata si propagherà rapidamente dalla sorgente, convertendo la miscela carburante/aria in prodotti di combustione a temperatura elevata. Questo può arrivare fino a 2,100 K, indicando che in un sistema completamente chiuso inizialmente a 300 K, è possibile una sovrapressione fino a 7 bar. Solo recipienti a pressione appositamente progettati sono in grado di contenere tali sovrapressioni. Gli edifici ordinari cadranno a meno che non siano protetti da pannelli di scarico della pressione o dischi di rottura o da un sistema di soppressione delle esplosioni. Se una miscela infiammabile si forma all'interno di un edificio, la successiva esplosione può causare danni strutturali significativi, forse la distruzione totale, a meno che l'esplosione non possa sfogarsi all'esterno attraverso aperture (ad esempio, il cedimento di finestre) create durante le prime fasi dell'esplosione.

Esplosioni di questo tipo sono anche associate all'accensione di sospensioni di polvere in aria (Palmer 1973). Questi si incontrano quando c'è un accumulo sostanziale di polvere "esplosiva" che viene rimossa da mensole, travi e sporgenze all'interno di un edificio per formare una nuvola, che viene poi esposta a una fonte di ignizione (ad esempio, in mulini, elevatori per cereali, ecc. .). La polvere deve (ovviamente) essere combustibile, ma non tutte le polveri combustibili sono esplosive a temperatura ambiente. I test standard sono stati progettati per determinare se una polvere è esplosiva. Questi possono anche essere usati per illustrare che le polveri esplosive presentano “limiti di esplosività”, simili nel concetto ai “limiti di infiammabilità” di gas e vapori. In generale, un'esplosione di polvere ha il potenziale per causare molti danni perché l'evento iniziale può causare il distacco di più polvere, formando una nuvola di polvere ancora più grande che inevitabilmente si accenderà, producendo un'esplosione ancora più grande.

Sfiato dell'esplosione, o sollievo dall'esplosione, funzionerà con successo solo se il tasso di sviluppo dell'esplosione è relativamente lento, come associato alla propagazione di una fiamma premiscelata attraverso una miscela infiammabile stazionaria o una nuvola di polvere esplosiva. Lo sfiato dell'esplosione è inutile se è coinvolta la detonazione. La ragione di ciò è che le aperture di scarico della pressione devono essere create in una fase iniziale dell'evento, quando la pressione è ancora relativamente bassa. Se si verifica una detonazione, la pressione aumenta troppo rapidamente perché i soccorsi siano efficaci e il recipiente che lo racchiude o l'elemento di una pianta subisce pressioni interne molto elevate che porteranno a una massiccia distruzione. Detonazione di una miscela di gas infiammabile può verificarsi se la miscela è contenuta all'interno di un lungo tubo o condotto. In determinate condizioni, la propagazione della fiamma premiscelata spingerà il gas incombusto davanti al fronte di fiamma ad una velocità che aumenterà la turbolenza, che a sua volta aumenterà la velocità di propagazione. Ciò fornisce un ciclo di feedback che farà accelerare la fiamma fino a formare un'onda d'urto. Questo, combinato con il processo di combustione, è un'onda di detonazione che può propagarsi a velocità ben superiori a 1,000 m/s. Questo può essere confrontato con il velocità di combustione fondamentale di una miscela stechiometrica propano/aria di 0.45 m/s. (Questa è la velocità con cui una fiamma si propagherà attraverso una miscela propano/aria quiescente (cioè non turbolenta).)

L'importanza della turbolenza sullo sviluppo di questo tipo di esplosione non può essere sottovalutata. Il corretto funzionamento di un sistema di protezione contro le esplosioni si basa sullo sfiato anticipato o sulla soppressione anticipata. Se la velocità di sviluppo dell'esplosione è troppo elevata, il sistema di protezione non sarà efficace e si possono produrre sovrapressioni inaccettabili.

Un'alternativa al sollievo dall'esplosione è soppressione dell'esplosione. Questo tipo di protezione richiede che l'esplosione venga rilevata in una fase molto precoce, il più vicino possibile all'accensione. Il rilevatore viene utilizzato per avviare il rapido rilascio di un soppressore nel percorso della fiamma che si propaga, arrestando efficacemente l'esplosione prima che la pressione sia aumentata a un livello tale da minacciare l'integrità dei confini di protezione. Gli halon sono stati comunemente usati per questo scopo, ma poiché questi vengono gradualmente eliminati, si sta ora prestando attenzione all'uso di sistemi di nebulizzazione dell'acqua ad alta pressione. Questo tipo di protezione è molto costoso e ha un'applicazione limitata in quanto può essere utilizzato solo in volumi relativamente piccoli all'interno dei quali l'inibitore può essere distribuito rapidamente e uniformemente (ad esempio, condotti che trasportano vapore infiammabile o polveri esplosive).

Analisi delle informazioni per la protezione antincendio

In termini generali, solo di recente la scienza del fuoco è stata sviluppata a uno stadio in cui è in grado di fornire la base di conoscenze su cui basare decisioni razionali riguardanti la progettazione ingegneristica, comprese le questioni di sicurezza. Tradizionalmente, la sicurezza antincendio si è sviluppata su un ad hoc base, rispondendo efficacemente agli incidenti imponendo regolamenti o altre restrizioni per garantire che non si ripetano. Si potrebbero citare molti esempi. Ad esempio, il Grande Incendio di Londra del 1666 portò a tempo debito all'istituzione dei primi regolamenti edilizi (o codici) e allo sviluppo dell'assicurazione contro gli incendi. Incidenti più recenti, come gli incendi di grattacieli a San Paolo, in Brasile, nel 1972 e nel 1974, hanno avviato modifiche ai regolamenti edilizi, inquadrati in modo tale da prevenire simili incendi con più vittime in futuro. Altri problemi sono stati affrontati in modo simile. In California, negli Stati Uniti, è stato riconosciuto il rischio associato ad alcuni tipi di mobili imbottiti moderni (in particolare quelli contenenti schiuma poliuretanica standard) e alla fine sono state introdotte norme rigorose per controllarne la disponibilità.

Si tratta di semplici casi in cui l'osservazione delle conseguenze di un incendio ha portato all'imposizione di un insieme di regole volte a migliorare la sicurezza dell'individuo e della collettività in caso di incendio. La decisione di agire su qualsiasi questione deve essere giustificata sulla base di un'analisi della nostra conoscenza degli incidenti di incendio. È necessario dimostrare che il problema è reale. In alcuni casi – come gli incendi di San Paolo – questo esercizio è accademico, ma in altri, come “dimostrare” che l'arredamento moderno è un problema, è necessario assicurarsi che i relativi costi siano saggiamente spesi. Ciò richiede una banca dati affidabile sugli incidenti di incendio che su un certo numero di anni sia in grado di mostrare le tendenze del numero di incendi, il numero di vittime, l'incidenza di un particolare tipo di accensione, ecc. Le tecniche statistiche possono quindi essere utilizzate per esaminare se una tendenza o un cambiamento è significativo e vengono prese misure appropriate.

In un certo numero di paesi, i vigili del fuoco sono tenuti a presentare un rapporto su ogni incendio assistito. Nel Regno Unito e negli Stati Uniti, l'ufficiale responsabile compila un modulo di segnalazione che viene poi presentato a un'organizzazione centrale (l'Home Office nel Regno Unito, la National Fire Protection Association, NFPA, negli Stati Uniti) che quindi codifica ed elabora i dati in modo prescritto. I dati sono quindi disponibili per l'ispezione da parte di enti governativi e altre parti interessate. Questi database hanno un valore inestimabile nell'evidenziare (ad esempio) le principali fonti di ignizione e gli elementi accesi per primi. Un esame dell'incidenza degli incidenti mortali e della loro relazione con fonti di ignizione, ecc. ha dimostrato che il numero di persone che muoiono in incendi provocati da materiali per fumatori è significativamente sproporzionato rispetto al numero di incendi che hanno origine in questo modo.

L'affidabilità di questi database dipende dall'abilità con cui i vigili del fuoco eseguono le indagini sugli incendi. L'indagine sugli incendi non è un compito facile e richiede notevoli capacità e conoscenze, in particolare una conoscenza della scienza del fuoco. I vigili del fuoco nel Regno Unito hanno l'obbligo legale di presentare un modulo di segnalazione dell'incendio per ogni incendio assistito, il che pone una notevole responsabilità sull'ufficiale responsabile. La costruzione del modulo è fondamentale, in quanto deve ottenere le informazioni richieste in modo sufficientemente dettagliato. Il “Basic Incident Report Form” raccomandato dalla NFPA è mostrato nel Manuale di protezione antincendio (Côte 1991).

I dati possono essere utilizzati in due modi, sia per identificare un problema di incendio sia per fornire l'argomentazione razionale necessaria per giustificare una particolare linea d'azione che può richiedere spese pubbliche o private. Un database di lunga data può essere utilizzato per mostrare gli effetti delle azioni intraprese. I seguenti dieci punti sono stati raccolti dalle statistiche NFPA nel periodo 1980-1989 (Cote 1991):

1. I rilevatori di fumo domestici sono ampiamente utilizzati e molto efficaci (ma permangono lacune significative nella strategia di rilevamento).

2. Gli irrigatori automatici producono grandi riduzioni della perdita di vite umane e proprietà. L'aumento dell'uso di apparecchiature portatili e di riscaldamento delle aree ha aumentato notevolmente gli incendi domestici che coinvolgono apparecchiature di riscaldamento.

3. Gli incendi incendiari e sospetti hanno continuato a diminuire rispetto al picco degli anni '1970, ma i danni alla proprietà associati hanno smesso di diminuire.

4. Gran parte dei decessi dei vigili del fuoco sono attribuiti ad attacchi di cuore e attività al di fuori del luogo dell'incendio.

5. Le aree rurali hanno i più alti tassi di morte per incendio.

6. I materiali da fumo che danno fuoco a mobili imbottiti, materassi o biancheria da letto producono gli scenari di incendio residenziale più letali.

7. I tassi di mortalità per incendi negli Stati Uniti e in Canada sono tra i più alti di tutti i paesi sviluppati.

8. Gli stati del Vecchio Sud negli Stati Uniti hanno i più alti tassi di morte per incendio.

9. Gli anziani sono particolarmente a rischio di morte in caso di incendio.

Tali conclusioni sono, ovviamente, specifiche per paese, sebbene vi siano alcune tendenze comuni. Un uso attento di tali dati può fornire i mezzi per formulare solide politiche in materia di sicurezza antincendio nella comunità. Tuttavia, va ricordato che questi sono inevitabilmente “reattivi”, piuttosto che “proattivi”. Le misure proattive possono essere introdotte solo dopo una dettagliata valutazione del rischio di incendio. Tale linea d'azione è stata introdotta progressivamente, a partire dall'industria nucleare e spostandosi nelle industrie chimiche, petrolchimiche e offshore, dove i rischi sono definiti molto più facilmente che in altri settori. La loro applicazione agli hotel e agli edifici pubblici in genere è molto più difficile e richiede l'applicazione di tecniche di modellazione del fuoco per prevedere l'andamento di un incendio e il modo in cui i prodotti dell'incendio si diffonderanno attraverso l'edificio influenzando gli occupanti. Sono stati compiuti importanti progressi in questo tipo di modellazione, anche se va detto che c'è ancora molta strada da fare prima che queste tecniche possano essere utilizzate con sicurezza. L'ingegneria della sicurezza antincendio ha ancora bisogno di molta ricerca di base nella scienza della sicurezza antincendio prima che strumenti affidabili di valutazione del rischio di incendio possano essere resi ampiamente disponibili.

Di ritorno

Antincendio ed combustione sono stati definiti in vari modi. Per i nostri scopi, le affermazioni più importanti in relazione alla combustione, come fenomeno, sono le seguenti:

• La combustione rappresenta una serie autosufficiente di reazioni consistenti in trasformazioni fisiche e chimiche.

• I materiali coinvolti entrano in reazione con l'agente ossidante dell'ambiente circostante, che nella maggior parte dei casi è con l'ossigeno dell'aria.

• L'accensione richiede condizioni di avviamento favorevoli, che generalmente sono un riscaldamento sufficiente del sistema che copre la richiesta energetica iniziale della reazione a catena della combustione.

• La risultante delle reazioni è spesso esotermica, il che significa che durante la combustione viene rilasciato calore e questo fenomeno è spesso accompagnato da fiamme visibilmente osservabili.

Accensione può essere considerato il primo passo del processo autosufficiente della combustione. Può verificarsi come accensione pilotata (o accensione forzata) se il fenomeno è causato da qualsiasi fonte di ignizione esterna, oppure può verificarsi come accensione automatica (o autoaccensione) se il fenomeno è il risultato di reazioni che avvengono nel materiale combustibile stesso e accoppiate con il rilascio di calore.

La propensione all'accensione è caratterizzata da un parametro empirico, il temperatura di accensione (vale a dire, la temperatura più bassa, da determinare mediante test, alla quale il materiale deve essere riscaldato per l'accensione). A seconda che questo parametro sia determinato o meno, con metodi di prova speciali, dall'uso di una qualsiasi fonte di accensione, distinguiamo tra il temperatura di accensione pilotata e la temperatura di autoaccensione.

Nel caso di accensione pilotata, l'energia necessaria per l'attivazione dei materiali coinvolti nella reazione di combustione è fornita da sorgenti di accensione. Tuttavia, non esiste una relazione diretta tra la quantità di calore necessaria per l'accensione e la temperatura di accensione, perché sebbene la composizione chimica dei componenti del sistema combustibile sia un parametro essenziale della temperatura di accensione, essa è notevolmente influenzata dalle dimensioni e dalle forme dei materiali , la pressione dell'ambiente, le condizioni del flusso d'aria, i parametri della sorgente di accensione, le caratteristiche geometriche del dispositivo di prova, ecc. Questo è il motivo per cui i dati pubblicati in letteratura per temperatura di autoaccensione e temperatura di accensione pilotata possono essere significativamente differenti.

Il meccanismo di accensione di materiali in diversi stati può essere semplicemente illustrato. Ciò comporta l'esame dei materiali come solidi, liquidi o gas.

ponte materiali solidi assorbono energia da qualsiasi fonte di ignizione esterna per conduzione, convezione o irraggiamento (principalmente mediante la loro combinazione), o si riscaldano come risultato dei processi di produzione di calore che avvengono internamente che avviano la decomposizione sulle loro superfici.

Affinché l'accensione avvenga con liquidi, questi devono avere la formazione di uno spazio di vapore al di sopra della loro superficie in grado di bruciare. I vapori rilasciati ei prodotti di decomposizione gassosi si mescolano con l'aria sopra la superficie di materiale liquido o solido.

I flussi turbolenti che si generano nella miscela e/o nella diffusione aiutano l'ossigeno a raggiungere le molecole, gli atomi ei radicali liberi sopra e sopra la superficie, già idonei alla reazione. Le particelle indotte entrano in interazione, con conseguente rilascio di calore. Il processo accelera costantemente e, quando inizia la reazione a catena, il materiale si accende e brucia.

Viene chiamata la combustione nello strato sotto la superficie di materiali combustibili solidi fumante, e viene chiamata la reazione di combustione che avviene sull'interfaccia di materiali solidi e gas raggiante. Bruciare con le fiamme (o fiammeggiante) è il processo nel corso del quale avviene la reazione esotermica di combustione in fase gassosa. Questo è tipico per la combustione di materiali sia liquidi che solidi.

Gas combustibili bruciare naturalmente in fase gassosa. È un'affermazione empirica importante che le miscele di gas e aria sono in grado di accendersi solo in un certo intervallo di concentrazione. Questo vale anche per i vapori dei liquidi. I limiti inferiore e superiore di infiammabilità di gas e vapori dipendono dalla temperatura e dalla pressione della miscela, dalla fonte di accensione e dalla concentrazione dei gas inerti nella miscela.

Fonti di accensione

I fenomeni che forniscono energia termica possono essere raggruppati in quattro categorie fondamentali quanto alla loro origine (Sax 1979):

1. energia termica generata durante le reazioni chimiche (calore di ossidazione, calore di combustione, calore di soluzione, riscaldamento spontaneo, calore di decomposizione, ecc.)

2. energia termica elettrica (riscaldamento a resistenza, riscaldamento a induzione, calore da arco voltaico, scintille elettriche, scariche elettrostatiche, calore generato da fulmini, ecc.)

3. energia termica meccanica (calore da attrito, scintille da attrito)

4. calore generato dalla decomposizione nucleare.

La seguente discussione affronta le fonti di ignizione più frequentemente riscontrate.

fiamme libere

Le fiamme libere possono essere la fonte di accensione più semplice e più frequentemente utilizzata. Un gran numero di utensili di uso comune e vari tipi di apparecchiature tecnologiche operano con fiamme libere, o consentono la formazione di fiamme libere. Bruciatori, fiammiferi, fornaci, apparecchi di riscaldamento, fiamme di cannelli di saldatura, tubi rotti di gas e olio, ecc. possono essere praticamente considerati potenziali fonti di accensione. Poiché con una fiamma aperta la fonte di accensione primaria rappresenta essa stessa una combustione autosufficiente esistente, il meccanismo di accensione significa essenzialmente la diffusione della combustione a un altro sistema. A condizione che la fonte di accensione con fiamma libera possieda energia sufficiente per iniziare l'accensione, inizierà la combustione.

Accensione spontanea

Le reazioni chimiche che generano calore spontaneamente comportano il rischio di ignizione e combustione come “sorgenti interne di ignizione”. I materiali inclini al riscaldamento spontaneo e all'accensione spontanea possono tuttavia diventare fonti secondarie di accensione e dare luogo all'accensione dei materiali combustibili nell'ambiente circostante.

Sebbene alcuni gas (p. es., fosfuro di idrogeno, idruro di boro, idruro di silicio) e liquidi (p. es., carbonili metallici, composizioni organometalliche) siano inclini all'ignizione spontanea, la maggior parte delle ignizioni spontanee si verificano come reazioni superficiali di materiali solidi. L'accensione spontanea, come tutte le accensioni, dipende dalla struttura chimica del materiale, ma il suo verificarsi è determinato dal grado di dispersione. L'ampia superficie specifica consente l'accumulo locale del calore di reazione e contribuisce all'aumento della temperatura del materiale al di sopra della temperatura di autoaccensione.

Viene favorita anche l'accensione spontanea di liquidi se vengono a contatto con l'aria su materiali solidi di ampia superficie specifica. I grassi e soprattutto gli oli insaturi contenenti doppi legami, quando assorbiti da materiali fibrosi e loro prodotti, e quando impregnati in tessuti di origine vegetale o animale, sono inclini all'accensione spontanea in condizioni atmosferiche normali. L'accensione spontanea di prodotti di lana di vetro e di lana minerale prodotti da fibre non combustibili o materiali inorganici che ricoprono ampie superfici specifiche e contaminati da olio hanno causato incidenti di incendio molto gravi.

L'accensione spontanea è stata osservata principalmente con polveri di materiali solidi. Per i metalli con una buona conducibilità termica, l'accumulo di calore locale necessario per l'accensione richiede una frantumazione molto fine del metallo. Man mano che la dimensione delle particelle diminuisce, aumenta la probabilità di accensione spontanea e con alcune polveri metalliche (ad esempio ferro) ne deriva la piroforosità. Durante lo stoccaggio e la manipolazione di polvere di carbone, fuliggine a distribuzione fine, polveri di lacche e resine sintetiche, nonché durante le operazioni tecnologiche con esse effettuate, è necessario prestare particolare attenzione alle misure preventive contro l'incendio per ridurre il pericolo di autoaccensione.

I materiali inclini alla decomposizione spontanea mostrano una speciale capacità di accendersi spontaneamente. L'idrazina, se posta su qualsiasi materiale con un'ampia superficie, prende fuoco immediatamente. I perossidi, ampiamente utilizzati dall'industria delle materie plastiche, si decompongono facilmente spontaneamente e, come conseguenza della decomposizione, diventano pericolose fonti di accensione, innescando occasionalmente una combustione esplosiva.

La violenta reazione esotermica che si verifica quando alcune sostanze chimiche entrano in contatto tra loro può essere considerata un caso particolare di accensione spontanea. Esempi di tali casi sono il contatto dell'acido solforico concentrato con tutti i materiali combustibili organici, i clorati con sali o acidi di zolfo o ammonio, i composti alogenati organici con metalli alcalini, ecc. (materiali incompatibili) richiede una particolare attenzione in particolare nella conservazione e co-conservazione e nell'elaborazione delle norme antincendio.

Vale la pena ricordare che un riscaldamento spontaneo così elevato e pericoloso può, in alcuni casi, essere dovuto a condizioni tecnologiche errate (ventilazione insufficiente, bassa capacità di raffreddamento, discrepanze di manutenzione e pulizia, surriscaldamento della reazione, ecc.) o promosso da esse.

Alcuni prodotti agricoli, quali mangimi fibrosi, semi oleosi, cereali in germinazione, prodotti finali dell'industria di trasformazione (fette di barbabietole essiccate, fertilizzanti, ecc.), mostrano una predisposizione all'accensione spontanea. Il riscaldamento spontaneo di questi materiali ha una particolarità: le pericolose condizioni di temperatura degli impianti sono aggravate da alcuni processi biologici esotermici non facilmente controllabili.

Fonti di accensione elettrica

Le macchine elettriche, gli strumenti e i dispositivi di riscaldamento azionati da energia elettrica, nonché le apparecchiature per la trasformazione di energia e l'illuminazione, in genere non presentano alcun rischio di incendio per l'ambiente circostante, a condizione che siano stati installati in conformità con le norme e i requisiti di sicurezza pertinenti delle norme e che durante il loro funzionamento siano state osservate le prescrizioni tecnologiche associate. La manutenzione regolare e la supervisione periodica riducono notevolmente la probabilità di incendi ed esplosioni. Le cause più frequenti di incendi nei dispositivi elettrici e nei cablaggi sono sovraccaricare, corto circuiti, scintille elettriche ed elevate resistenze di contatto.

Il sovraccarico esiste quando il cablaggio e gli apparecchi elettrici sono esposti a una corrente superiore a quella per cui sono stati progettati. La sovracorrente che passa attraverso il cablaggio, i dispositivi e le apparecchiature potrebbe portare a un surriscaldamento tale che i componenti surriscaldati dell'impianto elettrico si danneggiano o si rompono, invecchiano o si carbonizzano, provocando la fusione dei cavi e dei rivestimenti dei cavi, le parti metalliche incandescenti e il combustibile strutturale unità andando ad accendersi e, a seconda delle condizioni, propagando anche l'incendio all'ambiente. La causa più frequente di sovraccarico è che il numero di utenze collegate è superiore a quello consentito o la loro capacità supera il valore stabilito.

La sicurezza operativa degli impianti elettrici è più frequentemente messa in pericolo dai cortocircuiti. Sono sempre la conseguenza di un eventuale danno e si verificano quando le parti del cablaggio elettrico o delle apparecchiature allo stesso livello di potenziale o a diversi livelli di potenziale, isolate tra loro e da terra, vengono a contatto tra loro o con la terra. Tale contatto può avvenire direttamente come contatto metallo-metallo o indirettamente, tramite arco elettrico. In caso di corto circuito, quando alcune unità dell'impianto elettrico entrano in contatto tra loro, la resistenza sarà notevolmente inferiore e, di conseguenza, l'intensità della corrente sarà estremamente elevata, forse di diversi ordini di grandezza inferiore. L'energia termica rilasciata durante le sovracorrenti con cortocircuiti di grandi dimensioni potrebbe provocare un incendio nel dispositivo interessato dal cortocircuito, con l'accensione dei materiali e delle apparecchiature nell'area circostante e la propagazione dell'incendio all'edificio.

Le scintille elettriche sono fonti di energia termica di piccola entità, ma come dimostrato dall'esperienza, agiscono frequentemente come fonti di accensione. In normali condizioni di lavoro, la maggior parte degli apparecchi elettrici non emette scintille, ma il funzionamento di alcuni dispositivi è normalmente accompagnato da scintille.

Le scintille introducono un pericolo soprattutto nei luoghi in cui, nella zona della loro generazione, potrebbero formarsi concentrazioni esplosive di gas, vapori o polveri. Di conseguenza, le apparecchiature che normalmente emettono scintille durante il funzionamento possono essere installate solo in luoghi in cui le scintille non possono provocare incendi. Di per sé, il contenuto energetico delle scintille è insufficiente per l'accensione dei materiali nell'ambiente o per innescare un'esplosione.

Se un sistema elettrico non ha un contatto metallico perfetto tra le unità strutturali attraverso le quali scorre la corrente, in questo punto si verificherà un'elevata resistenza di contatto. Questo fenomeno è nella maggior parte dei casi dovuto ad errata realizzazione dei giunti o ad installazioni non a regola d'arte. Anche il disinnesto dei giunti durante il funzionamento e l'usura naturale possono essere causa di un'elevata resistenza al contatto. Gran parte della corrente che scorre attraverso luoghi con maggiore resistenza si trasformerà in energia termica. Se questa energia non può essere dissipata a sufficienza (e il motivo non può essere eliminato), l'aumento estremamente elevato della temperatura potrebbe portare a una condizione di incendio che mette in pericolo l'ambiente circostante.

Se i dispositivi funzionano sulla base del concetto di induzione (motori, dinamo, trasformatori, relè, ecc.) e non sono calcolati correttamente, durante il funzionamento possono formarsi correnti parassite. A causa delle correnti parassite, le unità strutturali (bobine e relativi nuclei di ferro) potrebbero riscaldarsi, provocando l'accensione dei materiali isolanti e la combustione delle apparecchiature. Potrebbero formarsi correnti parassite, con queste nefaste conseguenze, anche nelle strutture metalliche attorno alle apparecchiature ad alta tensione.

Scintille elettrostatiche

La carica elettrostatica è un processo nel corso del quale qualsiasi materiale, originariamente dotato di neutralità elettrica (e indipendente da qualsiasi circuito elettrico) si carica positivamente o negativamente. Ciò può avvenire in uno dei tre modi seguenti:

1.      carica di separazione, tale che le cariche di polarità sottrattiva si accumulano simultaneamente su due corpi

2.      caricare con il passaggio, tale che le cariche che si dissolvono lasciano dietro di sé cariche di segno di polarità opposte

3.      carica prendendo in carico, in modo tale che il corpo riceva cariche dall'esterno.

Questi tre modi di carica possono derivare da vari processi fisici, tra cui la separazione dopo il contatto, la scissione, il taglio, la polverizzazione, lo spostamento, lo sfregamento, lo scorrimento di polveri e fluidi nel tubo, l'urto, il cambiamento di pressione, il cambiamento di stato, la fotoionizzazione, la ionizzazione termica, distribuzione elettrostatica o scarica ad alta tensione.

La carica elettrostatica può verificarsi sia sui corpi conduttori che sui corpi isolanti a seguito di uno qualsiasi dei processi sopra menzionati, ma nella maggior parte dei casi i processi meccanici sono responsabili dell'accumulo delle cariche indesiderate.

Dal gran numero di effetti nocivi e rischi dovuti alla carica elettrostatica e alla scarica di scintille che ne derivano, si possono menzionare in particolare due rischi: la messa in pericolo di apparecchiature elettroniche (ad esempio, computer per il controllo del processo) e il pericolo di incendio ed esplosione .

Le apparecchiature elettroniche sono in pericolo prima di tutto se l'energia di scarica dalla carica è sufficientemente elevata da causare la distruzione dell'ingresso di qualsiasi parte semiconduttiva. Lo sviluppo delle unità elettroniche nell'ultimo decennio è stato seguito dal rapido aumento di questo rischio.

Lo sviluppo del rischio di incendio o di esplosione richiede la coincidenza nello spazio e nel tempo di due condizioni: la presenza di qualsiasi mezzo combustibile e la scarica con capacità di accensione. Questo pericolo si verifica principalmente nell'industria chimica. Può essere stimato sulla base del cosiddetto sensibilità alla scintilla di materiali pericolosi (minima energia di accensione) e dipende dall'entità dell'addebito.

È un compito essenziale ridurre questi rischi, vale a dire la grande varietà di conseguenze che vanno dai problemi tecnologici alle catastrofi con incidenti mortali. Esistono due mezzi per proteggersi dalle conseguenze della carica elettrostatica:

1. impedire l'avvio del processo di addebito (è evidente, ma solitamente molto difficile da realizzare)

2. limitare l'accumulo di cariche per evitare il verificarsi di scarichi pericolosi (o qualsiasi altro rischio).

Il fulmine è un fenomeno elettrico atmosferico in natura e può essere considerato una fonte di accensione. La carica statica prodotta nelle nuvole viene equalizzata verso la terra (colpo di fulmine) ed è accompagnato da una scarica ad alta energia. I materiali combustibili nel luogo del colpo di fulmine e nei suoi dintorni potrebbero prendere fuoco e bruciare. Ad alcuni colpi di fulmine vengono generati impulsi molto forti e l'energia viene equalizzata in più fasi. In altri casi iniziano a fluire correnti di lunga durata, che a volte raggiungono l'ordine di grandezza di 10 A.

Energia termica meccanica

La pratica tecnica è costantemente accoppiata con l'attrito. Durante il funzionamento meccanico, si sviluppa calore per attrito e se la perdita di calore è limitata a tal punto che il calore si accumula nel sistema, la sua temperatura può aumentare fino a un valore pericoloso per l'ambiente e può verificarsi un incendio.

Le scintille da attrito si verificano normalmente nelle operazioni tecnologiche del metallo a causa di un forte attrito (molatura, scheggiatura, taglio, urto) o a causa di oggetti o strumenti metallici che cadono o cadono su un pavimento duro o durante le operazioni di molatura a causa di contaminazioni metalliche all'interno del materiale sotto l'impatto della molatura . La temperatura della scintilla generata è normalmente superiore alla temperatura di accensione dei materiali combustibili convenzionali (come per scintille da acciaio, 1,400-1,500 °C; scintille da leghe rame-nichel, 300-400 °C); tuttavia, la capacità di accensione dipende dall'intero contenuto di calore e dall'energia di accensione più bassa del materiale e della sostanza da accendere, rispettivamente. È stato dimostrato in pratica che le scintille di attrito comportano un reale rischio di incendio negli spazi aerei in cui sono presenti gas, vapori e polveri combustibili in concentrazioni pericolose. Pertanto, in queste circostanze, è da evitare l'uso di materiali che producono facilmente scintille, nonché processi con scintille meccaniche. In questi casi la sicurezza è data da utensili che non generano scintille, cioè realizzati in legno, cuoio o materiali plastici, oppure utilizzando utensili in leghe di rame e bronzo che producono scintille a bassa energia.

Superfici calde

In pratica, le superfici di apparecchiature e dispositivi possono riscaldarsi in misura pericolosa sia normalmente che a causa di un malfunzionamento. Forni, fornaci, dispositivi di essiccazione, scarichi di gas di scarico, tubi del vapore, ecc. spesso provocano incendi in ambienti con aria esplosiva. Inoltre, le loro superfici calde possono incendiare materiali combustibili avvicinandosi o entrando in contatto. Per la prevenzione, è necessario osservare le distanze di sicurezza e una regolare supervisione e manutenzione ridurrà la probabilità che si verifichi un pericoloso surriscaldamento.

Rischi di incendio di materiali e prodotti

La presenza di materiale combustibile negli impianti combustibili rappresenta una condizione evidente di combustione. I fenomeni di combustione e le fasi del processo di combustione dipendono fondamentalmente dalle proprietà fisiche e chimiche del materiale coinvolto. Pertanto, sembra ragionevole effettuare un'indagine sull'infiammabilità dei vari materiali e prodotti rispetto al loro carattere e proprietà. Per questa sezione, il principio di ordinamento per il raggruppamento dei materiali è governato da aspetti tecnici piuttosto che da concezioni teoriche (NFPA 1991).

Legno e prodotti a base di legno

Il legno è uno dei materiali più comuni nell'ambiente umano. Case, strutture edilizie, mobili e beni di consumo sono fatti di legno, ed è anche ampiamente utilizzato per prodotti come la carta e nell'industria chimica.

Il legno e i prodotti in legno sono combustibili e, quando vengono a contatto con superfici ad alta temperatura ed esposti a radiazioni di calore, fiamme libere o qualsiasi altra fonte di accensione, si carbonizzano, si infiammano, prendono fuoco o bruciano, a seconda delle condizioni di combustione. Per ampliare il campo della loro applicazione è necessario il miglioramento delle loro proprietà di combustione. Al fine di rendere meno combustibili gli elementi strutturali realizzati in legno, essi vengono tipicamente trattati con agenti ignifughi (es. saturati, impregnati, provvisti di rivestimento superficiale).

La caratteristica più essenziale della combustibilità dei vari tipi di legno è la temperatura di accensione. Il suo valore dipende fortemente da alcune delle proprietà del legno e dalle condizioni di determinazione del test, vale a dire la densità, l'umidità, le dimensioni e la forma del campione di legno, nonché la fonte di accensione, il tempo di esposizione, l'intensità dell'esposizione e l'atmosfera durante il test . È interessante notare che la temperatura di accensione determinata dai vari metodi di prova differisce. L'esperienza ha dimostrato che la propensione all'accensione dei prodotti in legno puliti e asciutti è estremamente bassa, ma è noto che diversi casi di incendio causati dall'accensione spontanea si verificano a causa dello stoccaggio di rifiuti di legno polverosi e oleosi in locali con ventilazione imperfetta. È stato dimostrato empiricamente che un contenuto di umidità più elevato aumenta la temperatura di accensione e riduce la velocità di combustione del legno. La decomposizione termica del legno è un processo complicato, ma le sue fasi si possono chiaramente osservare come segue:

• La decomposizione termica con perdita di massa inizia già nell'intervallo 120-200 °C; i rilasci di contenuto di umidità e le degradazioni non combustibili si verificano nello spazio di combustione.

• A 200-280 °C, si verificano principalmente reazioni endotermiche durante l'assorbimento dell'energia termica della fonte di accensione.

• A 280-500 °C, le reazioni esotermiche dei prodotti di decomposizione sono in costante accelerazione come processo primario, mentre si possono osservare fenomeni di carbonizzazione. In questo intervallo di temperatura si è già sviluppata la combustione di mantenimento. Dopo l'accensione, la combustione non è costante nel tempo a causa della buona capacità termoisolante dei suoi strati carbonizzati. Di conseguenza, il riscaldamento degli strati più profondi è limitato e richiede tempo. Quando l'affioramento dei prodotti di decomposizione combustibili viene accelerato, la combustione sarà completa.

• A temperature superiori a 500 °C, la carbonella di legno forma dei residui. Durante il suo ulteriore incandescente, viene prodotta cenere contenente materiali solidi e inorganici e il processo è giunto al termine.

Fibre e tessuti

La maggior parte dei tessuti prodotti da materiali fibrosi che si trovano nelle immediate vicinanze delle persone è combustibile. L'abbigliamento, i mobili e l'ambiente costruito sono parzialmente o totalmente costituiti da tessuti. Il pericolo che presentano esiste durante la loro produzione, lavorazione e stoccaggio, nonché durante il loro utilizzo.

I materiali di base dei tessuti sono sia naturali che artificiali; le fibre sintetiche vengono utilizzate da sole o in miscela con fibre naturali. La composizione chimica delle fibre naturali di origine vegetale (cotone, canapa, juta, lino) è cellulosa, che è combustibile, e queste fibre hanno una temperatura di accensione relativamente elevata (<<400°C). È una caratteristica vantaggiosa della loro combustione che quando vengono portati ad alta temperatura si carbonizzano ma non si sciolgono. Ciò è particolarmente vantaggioso per i trattamenti medici delle vittime di ustioni.

Le proprietà di pericolosità al fuoco delle fibre a base proteica di origine animale (lana, seta, pelo) sono ancora più favorevoli di quelle delle fibre di origine vegetale, perché per la loro accensione è necessaria una temperatura più elevata (500-600 °C), e sotto stesse condizioni, la loro combustione è meno intensa.

L'industria della plastica, utilizzando diverse proprietà meccaniche estremamente buone dei prodotti polimerici, ha anche acquisito importanza nell'industria tessile. Tra le proprietà dell'acrilico, del poliestere e delle fibre sintetiche termoplastiche (nylon, polipropilene, polietilene), quelle associate alla combustione sono le meno vantaggiose. La maggior parte di essi, nonostante l'elevata temperatura di ignizione (<<400-600 °C), si sciolgono se esposti al calore, si infiammano facilmente, bruciano intensamente, cadono o fondono durante la combustione e rilasciano quantità considerevolmente elevate di fumo e gas tossici. Queste proprietà di combustione possono essere migliorate con l'aggiunta di fibre naturali, producendo i cosiddetti tessuti con fibre miste. Ulteriore trattamento viene effettuato con agenti ritardanti di fiamma. Per la produzione di tessuti per uso industriale e di indumenti protettivi contro il calore, vengono già utilizzati in grandi quantità prodotti in fibre inorganiche e non combustibili (incluse fibre di vetro e metalliche).

Le più importanti caratteristiche di rischio di incendio dei tessuti sono le proprietà legate all'infiammabilità, alla propagazione della fiamma, alla generazione di calore e ai prodotti di combustione tossici. Per la loro determinazione sono stati sviluppati metodi di prova speciali. I risultati dei test ottenuti influenzano i campi di applicazione di questi prodotti (tende e appartamenti, mobili, tappezzeria di veicoli, vestiti, tappeti, tende, indumenti protettivi speciali contro il caldo e le intemperie), nonché le disposizioni per limitare i rischi nel loro utilizzo. Un compito essenziale dei ricercatori industriali è sviluppare tessuti che sostengano alte temperature, trattati con agenti ignifughi (fortemente combustibili, con lunghi tempi di accensione, bassa velocità di propagazione della fiamma, bassa velocità di rilascio del calore) e producano piccole quantità di prodotti di combustione tossici , nonché per migliorare l'effetto sfavorevole degli incidenti di incendio dovuti alla combustione di tali materiali.

Liquidi combustibili e infiammabili

In presenza di fonti di ignizione, combustibili e liquidi infiammabili sono potenziali fonti di rischio. In primo luogo, lo spazio di vapore chiuso o aperto al di sopra di tali liquidi fornisce un pericolo di incendio ed esplosione. La combustione, e più frequentemente l'esplosione, può verificarsi se il materiale è presente nella miscela aria-vapore in concentrazione adeguata. Da ciò ne consegue che la combustione e l'esplosione nella zona di liquidi combustibili e infiammabili possono essere prevenute se:

• sono escluse le fonti di ignizione, l'aria e l'ossigeno; o

• al posto dell'ossigeno, nell'ambiente è presente gas inerte; o

• il liquido è conservato in un recipiente o sistema chiuso (vedi Figura 1); o

• con un'adeguata ventilazione si impedisce lo sviluppo della pericolosa concentrazione di vapore.

Figura 1. Tipi comuni di serbatoi per lo stoccaggio di liquidi infiammabili e combustibili.

In pratica, sono note numerose caratteristiche dei materiali in relazione alla pericolosità dei liquidi combustibili e infiammabili. Si tratta di punti di infiammabilità a vaso chiuso e a vaso aperto, punto di ebollizione, temperatura di accensione, velocità di evaporazione, limiti superiore e inferiore della concentrazione per la combustibilità (limiti di infiammabilità o esplosività), densità relativa dei vapori rispetto all'aria ed energia richiesta per l'accensione dei vapori. Questi fattori forniscono informazioni complete sulla sensibilità all'accensione di vari liquidi.

Quasi in tutto il mondo il punto di infiammabilità, parametro determinato da test standard in condizioni atmosferiche, viene utilizzato come base per raggruppare i liquidi (ei materiali che si comportano da liquidi a temperature relativamente basse) in categorie di rischio. I requisiti di sicurezza per lo stoccaggio dei liquidi, la loro manipolazione, i processi tecnologici e le apparecchiature elettriche da installare nella loro zona dovrebbero essere elaborati per ciascuna categoria di infiammabilità e combustibilità. Per ogni categoria devono essere individuate anche le zone di rischio attorno alle apparecchiature tecnologiche. L'esperienza ha dimostrato che possono verificarsi incendi ed esplosioni, a seconda della temperatura e della pressione del sistema, entro l'intervallo di concentrazione compreso tra i due limiti di infiammabilità.

gas

Sebbene tutti i materiali, a una temperatura e pressione specifica, possano diventare gas, i materiali considerati gassosi in pratica sono quelli che si trovano allo stato gassoso a temperatura normale (~20 °C) e pressione atmosferica normale (~100 kPa).

Per quanto riguarda i pericoli di incendio ed esplosione, i gas possono essere classificati in due gruppi principali: combustibile ed gas non combustibili. Secondo la definizione comunemente accettata, i gas combustibili sono quelli che bruciano in aria con una normale concentrazione di ossigeno, purché sussistano le condizioni richieste per la combustione. L'accensione avviene solo al di sopra di una certa temperatura, con la temperatura di accensione necessaria e all'interno di un determinato intervallo di concentrazione.

I gas non combustibili sono quelli che non bruciano né in ossigeno né in aria con qualsiasi concentrazione di aria. Una parte di questi gas supporta la combustione (ad esempio l'ossigeno), mentre l'altra parte inibisce la combustione. Vengono chiamati i gas non combustibili che non supportano la combustione gas inerti (azoto, gas nobili, anidride carbonica, ecc.).

Al fine di ottenere un'efficienza economica, i gas immagazzinati e trasportati in contenitori o recipienti di trasporto sono tipicamente in stato compresso, liquefatto o raffreddato-condensato (criogenico). Fondamentalmente, ci sono due situazioni pericolose in relazione ai gas: quando sono in contenitori e quando vengono rilasciati dai loro contenitori.

Per i gas compressi nei contenitori di stoccaggio, il calore esterno potrebbe aumentare considerevolmente la pressione all'interno del contenitore e l'estrema sovrapressione potrebbe portare all'esplosione. I contenitori di stoccaggio gassosi includono tipicamente una fase vapore e una fase liquida. A causa delle variazioni di pressione e temperatura, l'allungamento della fase liquida provoca l'ulteriore compressione dello spazio vapore, mentre la tensione di vapore del liquido aumenta in proporzione all'aumento della temperatura. Come risultato di questi processi, può essere prodotta una pressione estremamente pericolosa. I contenitori di stoccaggio sono generalmente tenuti a contenere l'applicazione di dispositivi di sovrappressione. Questi sono in grado di mitigare una situazione pericolosa a causa di temperature più elevate.

Se i recipienti di stoccaggio non sono sufficientemente sigillati o danneggiati, il gas uscirà nello spazio libero, si mescolerà con l'aria e, a seconda della sua quantità e del modo in cui scorre, può causare la formazione di un ampio spazio aereo esplosivo. L'aria attorno a un recipiente di stoccaggio che perde può essere inadatta alla respirazione e può essere pericolosa per le persone vicine, in parte a causa dell'effetto tossico di alcuni gas e in parte a causa della concentrazione di ossigeno diluita.

Tenendo presente il potenziale rischio di incendio dovuto ai gas e la necessità di un funzionamento sicuro, è necessario acquisire una conoscenza dettagliata delle seguenti caratteristiche dei gas immagazzinati o utilizzati, in particolare per i consumatori industriali: le proprietà chimiche e fisiche dei gas, la temperatura di accensione, la i limiti inferiore e superiore di concentrazione per l'infiammabilità, i parametri di pericolosità del gas nel contenitore, i fattori di rischio della situazione pericolosa causata dai gas emessi all'aperto, l'estensione delle necessarie zone di sicurezza e le misure speciali da adottare in caso di una possibile situazione di emergenza connessa alla lotta antincendio.

Sostanze chimiche

La conoscenza dei parametri pericolosi delle sostanze chimiche è una delle condizioni fondamentali per lavorare in sicurezza. Le misure preventive ei requisiti per la protezione contro gli incendi possono essere elaborati solo se vengono prese in considerazione le proprietà fisiche e chimiche connesse al pericolo di incendio. Di queste proprietà le più importanti sono le seguenti: combustibilità; infiammabilità; capacità di reagire con altri materiali, acqua o aria; inclinazione alla corrosione; tossicità; e radioattività.

Le informazioni sulle proprietà delle sostanze chimiche possono essere ottenute dalle schede tecniche rilasciate dai produttori e dai manuali e prontuari contenenti i dati delle sostanze chimiche pericolose. Questi forniscono agli utenti informazioni non solo sulle caratteristiche tecniche generali dei materiali, ma anche sui valori effettivi dei parametri di pericolo (temperatura di decomposizione, temperatura di accensione, concentrazioni limite di combustione, ecc.), il loro comportamento speciale, i requisiti per lo stoccaggio e l'incendio combattimenti, nonché raccomandazioni per il primo soccorso e la terapia medica.

La tossicità delle sostanze chimiche, in quanto potenziale pericolo di incendio, può agire in due modi. In primo luogo, l'elevata tossicità di alcune sostanze chimiche stesse può essere pericolosa in caso di incendio. In secondo luogo, la loro presenza all'interno della zona dell'incendio può effettivamente limitare le operazioni antincendio.

Gli agenti ossidanti (nitrati, clorati, perossidi inorganici, permanganati, ecc.), anche se essi stessi non sono combustibili, contribuiscono ampiamente all'accensione dei materiali combustibili e alla loro combustione intensiva, occasionalmente esplosiva.

Il gruppo dei materiali instabili comprende le sostanze chimiche (acetaldeide, ossido di etilene, perossidi organici, acido cianidrico, cloruro di vinile) che polimerizzano o si decompongono spontaneamente o molto facilmente in violente reazioni esotermiche.

I materiali sensibili all'acqua e all'aria sono estremamente pericolosi. Questi materiali (ossidi, idrossidi, idruri, anidridi, metalli alcalini, fosforo, ecc.) interagiscono con l'acqua e l'aria, sempre presenti nella normale atmosfera, e danno inizio a reazioni accompagnate da un elevatissimo sviluppo di calore. Se sono materiali combustibili, arriveranno all'accensione spontanea. Tuttavia, i componenti combustibili che danno inizio alla combustione possono eventualmente esplodere e diffondersi ai materiali combustibili nell'area circostante.

La maggior parte dei materiali corrosivi (acidi inorganici - acido solforico, acido nitrico, acido perclorico, ecc. - e alogeni - fluoro, cloro, bromo, iodio) sono forti agenti ossidanti, ma allo stesso tempo hanno effetti distruttivi molto forti sulla vita tessuti, e quindi devono essere prese misure speciali per combattere gli incendi.

La pericolosità degli elementi e dei composti radioattivi è accresciuta dal fatto che le radiazioni da essi emesse possono essere dannose in vari modi, oltre che tali materiali possono costituire essi stessi pericoli di incendio. Se in un incendio il contenimento strutturale degli oggetti radioattivi coinvolti viene danneggiato, potrebbero essere rilasciati materiali che irradiano λ. Possono avere un effetto ionizzante molto forte e sono capaci della distruzione fatale degli organismi viventi. Gli incidenti nucleari possono essere accompagnati da incendi, i cui prodotti di decomposizione legano i contaminanti radioattivi (radianti α e β) mediante adsorbimento. Questi possono causare lesioni permanenti alle persone che partecipano alle operazioni di soccorso se penetrano nel loro corpo. Tali materiali sono estremamente pericolosi, perché le persone colpite non percepiscono alcuna radiazione dai loro organi sensoriali e il loro stato di salute generale non sembra peggiorare. È ovvio che in caso di combustione di materiali radioattivi, la radioattività del sito, i prodotti di decomposizione e l'acqua utilizzata per l'estinzione degli incendi devono essere tenuti sotto costante osservazione mediante dispositivi di segnalazione radioattiva. La conoscenza di questi fattori deve essere tenuta in considerazione per la strategia di intervento e per tutte le operazioni aggiuntive. Gli edifici per la movimentazione e lo stoccaggio di materiali radioattivi nonché per il loro uso tecnologico devono essere costruiti con materiali non combustibili ad alta resistenza al fuoco. Allo stesso tempo, dovrebbero essere fornite attrezzature automatiche di alta qualità per rilevare, segnalare ed estinguere un incendio.

Esplosivi e agenti esplosivi

I materiali esplosivi sono utilizzati per molti scopi militari e industriali. Si tratta di sostanze chimiche e miscele che, sotto l'azione di una forte forza meccanica (urto, urto, attrito) o avviando l'accensione, si trasformano improvvisamente in gas di grande volume attraverso una reazione ossidante estremamente rapida (es. 1,000-10,000 m/s). Il volume di questi gas è il multiplo del volume del materiale esplosivo già esploso, ed eserciteranno una pressione molto elevata sull'ambiente circostante. Durante un'esplosione possono svilupparsi temperature elevate (2,500-4,000 °C) che favoriscono l'accensione dei materiali combustibili nella zona di esplosione.

La produzione, il trasporto e lo stoccaggio dei vari materiali esplosivi sono disciplinati da requisiti rigorosi. Un esempio è NFPA 495, Codice dei materiali esplosivi.

Oltre ai materiali esplosivi utilizzati per scopi militari e industriali, anche i materiali esplosivi induttivi ei prodotti pirotecnici sono considerati pericoli. In genere si utilizzano spesso miscele di materiali esplosivi (acido picrico, nitroglicerina, esogeno, ecc.), ma anche miscele di materiali in grado di esplodere (polvere nera, dinamite, nitrato di ammonio, ecc.). Nel corso di atti di terrorismo sono diventate note le materie plastiche, che sono, in sostanza, miscele di materiali brillanti e plastificanti (cere varie, vaselina, ecc.).

Per i materiali esplosivi, il metodo più efficace di protezione contro il fuoco è l'esclusione delle fonti di accensione dall'ambiente circostante. Diversi materiali esplosivi sono sensibili all'acqua oa vari materiali organici con capacità di ossidarsi. Per questi materiali, i requisiti per le condizioni di stoccaggio e le regole per lo stoccaggio nello stesso luogo insieme ad altri materiali devono essere attentamente considerati.

metalli

È noto dalla pratica che quasi tutti i metalli, in determinate condizioni, sono in grado di bruciare nell'aria atmosferica. L'acciaio e l'alluminio di grosso spessore strutturale, in base al loro comportamento al fuoco, sono chiaramente valutati come non combustibili. Tuttavia, le polveri di alluminio, ferro in distribuzione fine e cotone metallico da sottili fibre metalliche possono facilmente infiammarsi e quindi bruciare intensamente. I metalli alcalini (litio, sodio, potassio), i metalli alcalino-terrosi (calcio, magnesio, zinco), zirconio, afnio, titanio, ecc. si infiammano con estrema facilità sotto forma di polvere, limatura o bande sottili. Alcuni metalli hanno una sensibilità così elevata che vengono immagazzinati separatamente dall'aria, in atmosfere di gas inerte o sotto un liquido neutro per i metalli.

I metalli combustibili e quelli condizionati a bruciare producono reazioni di combustione estremamente violente che sono processi di ossidazione ad alta velocità che rilasciano quantità di calore notevolmente superiori a quelle osservate dalla combustione di combustibili e liquidi infiammabili. La combustione della polvere metallica nel caso di polvere sedimentata, dopo la fase preliminare di accensione per incandescenza, può evolvere fino a rapida combustione. Con le polveri sollevate e le nuvole di polvere che potrebbero formarsi, possono verificarsi gravi esplosioni. L'attività di combustione e l'affinità per l'ossigeno di alcuni metalli (come il magnesio) sono così elevate che dopo essere stati accesi continueranno a bruciare in determinati mezzi (p. es., azoto, anidride carbonica, atmosfera di vapore) utilizzati per estinguere incendi derivati ​​da combustibili materiali solidi e liquidi.

L'estinzione degli incendi di metalli rappresenta un compito speciale per i vigili del fuoco. La scelta dell'agente estinguente adeguato e il processo in cui viene applicato sono di grande importanza.

Gli incendi di metalli possono essere controllati con la rilevazione molto precoce, l'azione rapida e appropriata dei vigili del fuoco utilizzando il metodo più efficace e, se possibile, la rimozione dei metalli e di qualsiasi altro materiale combustibile dalla zona di combustione o almeno una riduzione della loro le quantità.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla protezione contro le radiazioni quando i metalli radioattivi (plutonio, uranio) bruciano. Devono essere prese misure preventive per evitare la penetrazione di prodotti di decomposizione tossici negli organismi viventi. Ad esempio, i metalli alcalini, per la loro capacità di reagire violentemente con l'acqua, possono essere estinti solo con polveri estinguenti secche. La combustione del magnesio non può essere estinta con successo con acqua, anidride carbonica, halon o azoto e, cosa più importante, se questi agenti vengono utilizzati nella lotta antincendio, la situazione di pericolo diventerà ancora più grave. Gli unici agenti che possono essere applicati con successo sono i gas nobili o in alcuni casi il trifluoruro di boro.

Plastica e gomma

Le materie plastiche sono composti organici macromolecolari prodotti sinteticamente o modificando materiali naturali. La struttura e la forma di questi materiali macromolecolari, prodotti da reazioni di polimerizzazione, poliaddizionali o policondensanti, influenzeranno fortemente le loro proprietà. Le molecole a catena dei termoplastici (poliammidi, policarbonati, poliesteri, polistirene, cloruro di polivinile, polimetilmetacrilato, ecc.) sono lineari o ramificate, gli elastomeri (neoprene, polisolfuri, isoprene, ecc.) sono leggermente reticolati, mentre le plastiche termoindurenti (duroplastiche: polialchidi, resine epossidiche, poliuretani, ecc.) sono densamente reticolati.

Il caucciù naturale viene utilizzato come materia prima dall'industria della gomma e, dopo essere stato vulcanizzato, viene prodotta la gomma. I caucciù artificiali, la cui struttura è simile a quella del caucciù naturale, sono polimeri e copolimeri del butadiene.

La gamma di prodotti in plastica e gomma utilizzati in quasi tutti i campi della vita quotidiana si sta costantemente ampliando. L'uso della grande varietà e delle eccellenti proprietà tecniche di questo gruppo di materiali si traduce in articoli come varie strutture edilizie, mobili, vestiti, merci, parti di veicoli e macchine.

Tipicamente, in quanto materiali organici, anche la plastica e la gomma sono considerate materiali combustibili. Per la descrizione del loro comportamento al fuoco vengono utilizzati numerosi parametri che possono essere testati con metodi speciali. Con la conoscenza di questi parametri si possono allocare i campi della loro applicazione (determinati, evidenziati, fissati) e si possono elaborare le disposizioni di sicurezza antincendio. Questi parametri sono combustibilità, infiammabilità, capacità di sviluppare fumo, propensione a produrre gas tossici e gocciolamento bruciante.

In molti casi la temperatura di accensione delle materie plastiche è superiore a quella del legno o di qualsiasi altro materiale, ma nella maggior parte dei casi si accendono più facilmente e la loro combustione avviene più rapidamente e con maggiore intensità. Gli incendi di materie plastiche sono spesso accompagnati da spiacevoli fenomeni di rilascio di grandi quantità di fumo denso che possono limitare fortemente la visibilità e sviluppare diversi gas tossici (acido cloridrico, fosgene, monossido di carbonio, acido cianidrico, gas nitrosi, ecc.). I materiali termoplastici si sciolgono durante la combustione, quindi scorrono e, a seconda della loro posizione (se montati all'interno o su un soffitto), producono gocce che rimangono nell'area di combustione e potrebbero incendiare i materiali combustibili sottostanti.

Il miglioramento delle proprietà di combustione rappresenta un problema complesso e una “questione chiave” della chimica delle materie plastiche. Gli agenti ignifughi inibiscono la combustibilità, l'accensione sarà più lenta, la velocità di combustione diminuirà e la propagazione della fiamma rallenterà. Allo stesso tempo, la quantità e la densità ottica dei fumi saranno maggiori e la miscela di gas prodotta sarà più tossica.

polveri

Per quanto riguarda lo stato fisico, le polveri appartengono ai materiali solidi, ma le loro proprietà fisiche e chimiche differiscono da quelle degli stessi materiali in forma compatta. È noto che gli incidenti industriali e le catastrofi sono causati da esplosioni di polveri. I materiali non combustibili nella loro forma abituale, come i metalli, possono innescare un'esplosione sotto forma di polvere mista ad aria se colpiti da qualsiasi fonte di accensione, anche di bassa energia. Il pericolo di esplosione esiste anche con polveri di materiali combustibili.

La polvere può costituire un pericolo di esplosione non solo quando fluttua nell'aria, ma anche quando è depositata. Negli strati di polvere, il calore può accumularsi e all'interno può svilupparsi una combustione lenta a causa della maggiore capacità di reazione delle particelle e della loro minore conducibilità termica. Quindi la polvere può essere sollevata da lampi e la possibilità di un'esplosione di polvere aumenterà.

Le particelle galleggianti in distribuzione fine presentano un pericolo più grave. Analogamente alle proprietà di esplosione di gas e vapori combustibili, anche le polveri hanno uno speciale intervallo di concentrazione aria-polvere in cui può verificarsi un'esplosione. I valori limite inferiore e superiore della concentrazione di esplosione e l'ampiezza dell'intervallo di concentrazione dipendono dalle dimensioni e dalla distribuzione delle particelle. Se la concentrazione di polvere supera la massima concentrazione che porta a un'esplosione, una parte della polvere non viene distrutta dal fuoco e assorbe calore, e di conseguenza la pressione di esplosione sviluppata rimane al di sotto del massimo. Anche il contenuto di umidità dell'aria influenza il verificarsi di un'esplosione. A umidità più elevata, la temperatura di accensione della nube di polvere aumenterà in proporzione alla quantità di calore necessaria per l'evaporazione dell'umidità. Se una polvere estranea inerte viene mescolata in una nuvola di polvere, l'esplosività della miscela polvere-aria sarà ridotta. L'effetto sarà lo stesso se nella miscela di aria e polvere si mescolano gas inerti, perché la concentrazione di ossigeno necessaria alla combustione sarà inferiore.

L'esperienza ha dimostrato che tutte le fonti di innesco, anche di minima energia di innesco, sono in grado di innescare nubi di polvere (fiamme libere, arco elettrico, scintille meccaniche o elettrostatiche, superfici calde, ecc.). Secondo i risultati dei test ottenuti in laboratorio, la richiesta di energia per l'accensione delle nubi di polvere è da 20 a 40 volte superiore a quella delle miscele di vapore combustibile e aria.

I fattori che influenzano il rischio di esplosione per le polveri sedimentate sono le proprietà fisiche e termotecniche dello strato di polvere, la temperatura di incandescenza della polvere e le proprietà di accensione dei prodotti di decomposizione rilasciati dallo strato di polvere.

Di ritorno

La storia ci dice che gli incendi servivano per riscaldare e cucinare ma causavano gravi danni in molte città. Molte case, edifici importanti e talvolta intere città furono distrutte da un incendio.

Una delle prime misure di prevenzione degli incendi era l'obbligo di estinguere tutti gli incendi prima del tramonto. Ad esempio, nell'872 a Oxford, in Inghilterra, le autorità ordinarono che fosse suonata una campana del coprifuoco al tramonto per ricordare ai cittadini di spegnere tutti gli incendi interni per la notte (Bugbee 1978). In effetti, la parola coprifuoco deriva dal francese coprifuoco che letteralmente significa “fuoco di copertura”.

La causa degli incendi è spesso il risultato dell'azione umana che mette insieme combustibile e una fonte di ignizione (ad esempio, carta straccia conservata accanto ad apparecchiature di riscaldamento o liquidi infiammabili volatili utilizzati vicino a fiamme libere).

Gli incendi richiedono combustibile, una fonte di accensione e qualche meccanismo per riunire il combustibile e la fonte di accensione in presenza di aria o qualche altro ossidante. Se si possono sviluppare strategie per ridurre i carichi di combustibile, eliminare le fonti di ignizione o impedire l'interazione combustibile/ignizione, è possibile ridurre le perdite per incendio, la morte e le lesioni umane.

Negli ultimi anni, c'è stata una crescente enfasi sulla prevenzione degli incendi come una delle misure più convenienti per affrontare il problema degli incendi. Spesso è più facile (ed economico) prevenire l'innesco degli incendi piuttosto che controllarli o estinguerli una volta che sono iniziati.

Questo è illustrato nel Albero dei concetti di sicurezza antincendio (NFPA 1991; 1995a) sviluppato dalla NFPA negli Stati Uniti. Questo approccio sistematico ai problemi di sicurezza antincendio mostra che gli obiettivi, come la riduzione dei decessi per incendio sul posto di lavoro, possono essere raggiunti prevenendo l'accensione del fuoco o gestendo l'impatto del fuoco.

Prevenire gli incendi significa inevitabilmente modificare il comportamento umano. Ciò richiede un'educazione alla sicurezza antincendio, supportata dalla direzione, utilizzando i più recenti manuali di formazione, standard e altri materiali educativi. In molti paesi tali strategie sono rafforzate dalla legge, che richiede alle aziende di soddisfare gli obiettivi legislativi di prevenzione degli incendi come parte del loro impegno in materia di salute e sicurezza sul lavoro nei confronti dei propri lavoratori.

L'educazione alla sicurezza antincendio sarà discussa nella sezione successiva. Tuttavia, vi è ora una chiara evidenza nel commercio e nell'industria dell'importante ruolo della prevenzione degli incendi. Grande uso viene fatto a livello internazionale delle seguenti fonti: fecce, Prevenzione delle perdite nelle industrie di processo, Volumi 1 e 2 (1980); NFPA 1—Codice di prevenzione incendi (1992); Il Regolamento per la Gestione della Salute e Sicurezza sul Lavoro (ECD 1992); e Manuale di protezione antincendio dell'NFPA (Cote 1991). Questi sono integrati da molti regolamenti, standard e materiali di formazione sviluppati da governi nazionali, aziende e compagnie assicurative per ridurre al minimo le perdite di vite umane e proprietà.

Educazione e pratiche sulla sicurezza antincendio

Affinché un programma di educazione alla sicurezza antincendio sia efficace, deve esserci un importante impegno della politica aziendale per la sicurezza e lo sviluppo di un piano efficace che contenga le seguenti fasi: (a) Fase di pianificazione: definizione di scopi e obiettivi; (b) fase di progettazione e realizzazione; e (c) Fase di valutazione del programma: monitoraggio dell'efficacia.

Traguardi e obbiettivi

Gratton (1991), in un importante articolo sull'educazione alla sicurezza antincendio, ha definito le differenze tra scopi, obiettivi e pratiche o strategie di attuazione. Gli obiettivi sono dichiarazioni generali di intenti che nei luoghi di lavoro si possono dire “per ridurre il numero degli incendi e quindi ridurre i decessi e gli infortuni tra i lavoratori e l'impatto economico sulle aziende”.

Le persone e le parti finanziarie dell'obiettivo generale non sono incompatibili. La moderna pratica di gestione del rischio ha dimostrato che i miglioramenti nella sicurezza dei lavoratori attraverso efficaci pratiche di controllo delle perdite possono essere finanziariamente gratificanti per l'azienda e avere un vantaggio per la comunità.

Questi obiettivi devono essere tradotti in specifici obiettivi di sicurezza antincendio per determinate aziende e la loro forza lavoro. Questi obiettivi, che devono essere misurabili, di solito includono affermazioni come:

• ridurre gli incidenti sul lavoro e gli incendi che ne derivano

• ridurre morti e feriti da incendio

• ridurre i danni alla proprietà dell'azienda.

Per molte aziende, potrebbero esserci obiettivi aggiuntivi come la riduzione dei costi di interruzione dell'attività o la riduzione al minimo dell'esposizione alla responsabilità legale.

La tendenza di alcune aziende è quella di presumere che la conformità ai codici e agli standard edilizi locali sia sufficiente per garantire il raggiungimento dei propri obiettivi di sicurezza antincendio. Tuttavia, tali codici tendono a concentrarsi sulla sicurezza della vita, supponendo che si verificheranno incendi.

La moderna gestione della sicurezza antincendio comprende che la sicurezza assoluta non è un obiettivo realistico, ma stabilisce obiettivi prestazionali misurabili per:

• ridurre al minimo gli incidenti di incendio attraverso un'efficace prevenzione degli incendi

• fornire mezzi efficaci per limitare le dimensioni e le conseguenze degli incidenti di incendio attraverso efficaci attrezzature e procedure di emergenza

• utilizzare l'assicurazione per proteggersi da incendi di grandi dimensioni e imprevisti, in particolare quelli derivanti da pericoli naturali come terremoti e incendi boschivi.

Progettazione e realizzazione

La progettazione e l'attuazione di programmi di educazione alla sicurezza antincendio per la prevenzione degli incendi dipendono in modo critico dallo sviluppo di strategie ben pianificate e da un'efficace gestione e motivazione delle persone. Affinché abbia successo, deve esserci un sostegno aziendale forte e assoluto per la piena attuazione di un programma di sicurezza antincendio.

La gamma di strategie è stata identificata da Koffel (1993) e negli NFPA Manuale sui rischi di incendio industriale (Linville 1990). Loro includono:

• promuovere la politica e le strategie aziendali in materia di sicurezza antincendio a tutti i dipendenti dell'azienda

• identificare tutti i potenziali scenari di incendio e attuare adeguate azioni di riduzione del rischio

• monitorare tutti i codici e gli standard locali che definiscono lo standard di cura in un particolare settore

• gestione di un programma di amministrazione delle perdite per misurare tutte le perdite per il confronto con gli obiettivi di performance

• formazione di tutti i dipendenti sulle corrette tecniche di prevenzione incendi e di risposta alle emergenze.

• Alcuni esempi internazionali di strategie di implementazione includono:

• corsi gestiti dalla Fire Protection Association (FPA) nel Regno Unito che hanno portato al Diploma Europeo in Prevenzione Incendi (Welch 1993)

• la creazione di SweRisk, una società sussidiaria della Swedish Fire Protection Association, per assistere le aziende nell'effettuare valutazioni del rischio e nello sviluppo di programmi di prevenzione degli incendi (Jernberg 1993)

• massiccio coinvolgimento di cittadini e lavoratori nella prevenzione degli incendi in Giappone secondo gli standard sviluppati dalla Japan Fire Defense Agency (Hunter 1991)

• formazione sulla sicurezza antincendio negli Stati Uniti attraverso l'uso del Manuale dell'educatore antincendio (NFPA 1983) e il Manuale di educazione al fuoco pubblico (Osterhoust 1990).

È di fondamentale importanza misurare l'efficacia dei programmi di educazione alla sicurezza antincendio. Questa misurazione fornisce la motivazione per l'ulteriore finanziamento del programma, lo sviluppo e l'adeguamento ove necessario.

Il miglior esempio di monitoraggio e successo dell'educazione alla sicurezza antincendio è probabilmente negli Stati Uniti. Il Impara a non bruciare^Ò programma, volto a educare i giovani in America sui pericoli del fuoco, è stato coordinato dalla Divisione Pubblica Istruzione della NFPA. Il monitoraggio e l'analisi nel 1990 hanno identificato un totale di 194 vite salvate come risultato di adeguate azioni per la sicurezza della vita apprese nei programmi di educazione alla sicurezza antincendio. Circa il 30% di queste vite salvate può essere attribuito direttamente al Impara a non bruciare^Ò programmi.

L'introduzione di rilevatori di fumo residenziali e programmi educativi sulla sicurezza antincendio negli Stati Uniti sono stati anche suggeriti come le ragioni principali della riduzione dei decessi per incendio domestico in quel paese, da 6,015 nel 1978 a 4,050 nel 1990 (NFPA 1991).

Pratiche di pulizia industriale

In campo industriale, Lees (1980) è un'autorità internazionale. Ha indicato che in molti settori oggi il potenziale di perdite di vite umane, lesioni gravi o danni alla proprietà è molto maggiore rispetto al passato. Possono verificarsi grandi incendi, esplosioni e rilasci tossici, in particolare nelle industrie petrolchimiche e nucleari.

La prevenzione degli incendi è quindi la chiave per ridurre al minimo l'accensione del fuoco. I moderni impianti industriali possono ottenere buoni record di sicurezza antincendio attraverso programmi ben gestiti di:

• ispezioni di pulizia e sicurezza

• formazione antincendio dei dipendenti

• manutenzione e riparazione di attrezzature

• sicurezza e prevenzione degli incendi dolosi (Blye e Bacon 1991).

Un'utile guida, sull'importanza delle pulizie per la prevenzione degli incendi nei locali commerciali e industriali è data da Higgins (1991) nella NFPA's Manuale di protezione antincendio.

Il valore di una buona pulizia nel ridurre al minimo i carichi combustibili e nel prevenire l'esposizione di fonti di ignizione è riconosciuto nei moderni strumenti informatici utilizzati per valutare i rischi di incendio nei locali industriali. Il software FREM (Fire Risk Evaluation Method) in Australia identifica le pulizie come un fattore chiave per la sicurezza antincendio (Keith 1994).

Attrezzatura per l'utilizzo del calore

Le attrezzature per l'utilizzo del calore nel commercio e nell'industria comprendono forni, fornaci, fornaci, disidratatori, essiccatori e vasche di tempra.

Negli NFPA Manuale sui rischi di incendio industriale, Simmons (1990) ha identificato i problemi di incendio con le apparecchiature di riscaldamento come:

1. la possibilità di accendere materiali combustibili immagazzinati nelle vicinanze
2. rischi di carburante derivanti da carburante incombusto o combustione incompleta
3. surriscaldamento che porta al guasto dell'apparecchiatura
4. accensione di solventi combustibili, materiali solidi o altri prodotti in lavorazione.

Questi problemi di incendio possono essere superati attraverso una combinazione di buona pulizia, controlli e interblocchi adeguati, formazione e collaudo degli operatori, pulizia e manutenzione in un efficace programma di prevenzione incendi.

Raccomandazioni dettagliate per le varie categorie di apparecchiature per l'utilizzo del calore sono stabilite negli NFPA Manuale di protezione antincendio (Cote 1991). Questi sono riassunti di seguito.

Forni e fornaci

Gli incendi e le esplosioni nei forni e nelle fornaci derivano tipicamente dal combustibile utilizzato, dalle sostanze volatili fornite dal materiale nel forno o da una combinazione di entrambi. Molti di questi forni o fornaci funzionano a una temperatura compresa tra 500 e 1,000 °C, che è ben al di sopra della temperatura di accensione della maggior parte dei materiali.

Forni e fornaci richiedono una serie di controlli e interblocchi per garantire che i gas combustibili incombusti oi prodotti di una combustione incompleta non possano accumularsi e prendere fuoco. Tipicamente, questi pericoli si sviluppano durante l'accensione o durante le operazioni di spegnimento. Pertanto, è necessaria una formazione specifica per garantire che gli operatori seguano sempre le procedure di sicurezza.

La costruzione di edifici non combustibili, la separazione di altre attrezzature e materiali combustibili e qualche forma di soppressione automatica degli incendi sono solitamente elementi essenziali di un sistema di sicurezza antincendio per prevenire la diffusione in caso di incendio.

Forni

I forni sono usati per essiccare il legname (Lataille 1990) e per lavorare o “cuocere” prodotti di argilla (Hrbacek 1984).

Ancora una volta, questa apparecchiatura ad alta temperatura rappresenta un pericolo per l'ambiente circostante. Una corretta progettazione della separazione e una buona pulizia sono essenziali per prevenire gli incendi.

I forni per legname utilizzati per l'essiccazione del legname sono inoltre pericolosi perché il legname stesso è un carico di incendio elevato ed è spesso riscaldato vicino alla sua temperatura di accensione. È essenziale che i forni vengano puliti regolarmente per evitare l'accumulo di piccoli pezzi di legno e segatura in modo che non vengano a contatto con le apparecchiature di riscaldamento. Sono preferibili forni costruiti con materiale da costruzione resistente al fuoco, dotati di irrigatori automatici e dotati di sistemi di ventilazione/circolazione dell'aria di alta qualità.

Disidratatori e asciugatrici

Questa apparecchiatura viene utilizzata per ridurre il contenuto di umidità dei prodotti agricoli come latte, uova, cereali, semi e fieno. Gli essiccatoi possono essere a fuoco diretto, nel qual caso le produzioni di combustione vengono a contatto con il materiale in essiccazione, oppure possono essere a fuoco indiretto. In ogni caso, sono necessari controlli per interrompere l'erogazione di calore in caso di temperatura eccessiva o incendio nell'essiccatore, sistema di scarico o sistema di trasporto o guasto dei ventilatori di circolazione dell'aria. Anche in questo caso, è necessaria un'adeguata pulizia per evitare l'accumulo di prodotti che potrebbero incendiarsi.

Vasche di raffreddamento

I principi generali della sicurezza antincendio dei serbatoi di tempra sono individuati da Ostrowski (1991) e Watts (1990).

Il processo di tempra, o raffreddamento controllato, si verifica quando un oggetto metallico riscaldato viene immerso in un serbatoio di olio di tempra. Il processo viene intrapreso per indurire o temperare il materiale attraverso il cambiamento metallurgico.

La maggior parte degli oli da tempra sono oli minerali che sono combustibili. Devono essere scelti con cura per ogni applicazione per garantire che la temperatura di accensione dell'olio sia superiore alla temperatura di esercizio del serbatoio mentre i pezzi metallici caldi sono immersi.

È fondamentale che l'olio non trabocchi dai lati del serbatoio. Pertanto, i controlli del livello del liquido e gli scarichi appropriati sono essenziali.

L'immersione parziale di oggetti caldi è la causa più comune di incendio del serbatoio di tempra. Ciò può essere evitato mediante un trasferimento di materiale appropriato o disposizioni del trasportatore.

Allo stesso modo, devono essere forniti controlli appropriati per evitare temperature eccessive dell'olio e l'ingresso di acqua nel serbatoio che possono provocare traboccamenti e incendi gravi all'interno e intorno al serbatoio.

Specifici sistemi automatici di estinzione incendi come anidride carbonica o polvere chimica sono spesso utilizzati per proteggere la superficie del serbatoio. È auspicabile una protezione automatica dall'alto dell'edificio mediante sprinkler. In alcuni casi è richiesta anche una protezione speciale degli operatori che devono lavorare in prossimità del serbatoio. Spesso vengono forniti sistemi di nebulizzazione dell'acqua per la protezione dall'esposizione dei lavoratori.

Soprattutto, è essenziale un'adeguata formazione dei lavoratori nella risposta alle emergenze, compreso l'uso di estintori portatili.

Apparecchiature per processi chimici

Le operazioni per modificare chimicamente la natura dei materiali sono state spesso fonte di grandi catastrofi, causando gravi danni agli impianti e morte e lesioni ai lavoratori e alle comunità circostanti. I rischi per la vita e la proprietà derivanti da incidenti negli impianti di processo chimico possono derivare da incendi, esplosioni o rilasci di sostanze chimiche tossiche. L'energia di distruzione spesso deriva dalla reazione chimica incontrollata dei materiali di processo, dalla combustione di combustibili che portano a onde di pressione o alti livelli di radiazioni e missili volanti che possono causare danni a grandi distanze.

Operazioni e attrezzature dell'impianto

La prima fase della progettazione è comprendere i processi chimici coinvolti e il loro potenziale di rilascio di energia. Lees (1980) nel suo Prevenzione delle perdite nelle industrie di processo stabilisce in dettaglio le fasi da intraprendere, tra cui:

• corretta progettazione del processo

• studio dei meccanismi di guasto e dell'affidabilità

• identificazione dei pericoli e audit di sicurezza

• valutazione dei pericoli: cause/conseguenze.

• La valutazione dei gradi di pericolosità deve esaminare:

• potenziale emissione e dispersione di sostanze chimiche, in particolare sostanze tossiche e contaminanti

• effetti dell'irraggiamento del fuoco e della dispersione dei prodotti della combustione

• risultati di esplosioni, in particolare onde d'urto di pressione che possono distruggere altri impianti ed edifici.

Maggiori dettagli sui rischi di processo e sul loro controllo sono forniti in Linee guida di stabilimento per la gestione tecnica della sicurezza dei processi chimici (AIChE 1993); Le proprietà pericolose di Sax dei materiali industriali (Lewis 1979); e gli NFPA Manuale sui rischi di incendio industriale (Linville 1990).

Protezione dell'ubicazione e dell'esposizione

Una volta identificati i pericoli e le conseguenze di incendi, esplosioni e rilasci tossici, è possibile intraprendere l'ubicazione degli impianti di processo chimico.

Ancora una volta, Lees (1980) e Bradford (1991) hanno fornito linee guida sulla localizzazione delle piante. Gli stabilimenti devono essere sufficientemente separati dalle comunità circostanti per garantire che tali comunità non possano essere colpite da un incidente industriale. La tecnica della valutazione quantitativa del rischio (QRA) per determinare le distanze di separazione è ampiamente utilizzata e regolamentata nella progettazione di impianti di processo chimico.

Il disastro di Bhopal, in India, nel 1984 ha dimostrato le conseguenze dell'ubicazione di un impianto chimico troppo vicino a una comunità: oltre 1,000 persone sono state uccise da sostanze chimiche tossiche in un incidente industriale.

La fornitura di uno spazio separato intorno agli impianti chimici consente inoltre un facile accesso per la lotta antincendio da tutti i lati, indipendentemente dalla direzione del vento.

Gli impianti chimici devono fornire protezione dall'esposizione sotto forma di sale di controllo resistenti alle esplosioni, rifugi per i lavoratori e attrezzature antincendio per garantire che i lavoratori siano protetti e che possa essere intrapresa un'efficace lotta antincendio dopo un incidente.

Controllo delle fuoriuscite

Le fuoriuscite di materiali infiammabili o pericolosi devono essere ridotte al minimo mediante un'appropriata progettazione del processo, valvole di sicurezza e adeguate apparecchiature di rilevamento/controllo. Tuttavia, se si verificano grandi fuoriuscite, dovrebbero essere confinate in aree circondate da muri, a volte di terra, dove possono bruciare in modo innocuo se accese.

Gli incendi nei sistemi di drenaggio sono comuni e occorre prestare particolare attenzione agli scarichi e ai sistemi fognari.

Rischi di trasferimento di calore

Le apparecchiature che trasferiscono il calore da un fluido caldo a uno più freddo possono essere fonte di incendio negli impianti chimici. Temperature localizzate eccessive possono causare la decomposizione e la combustione di molti materiali. Ciò può talvolta causare la rottura dell'apparecchiatura di trasferimento del calore e il trasferimento di un fluido in un altro, provocando una reazione violenta indesiderata.

Elevati livelli di ispezione e manutenzione, inclusa la pulizia delle apparecchiature di trasferimento del calore, sono essenziali per un funzionamento sicuro.

Reattori

I reattori sono i recipienti in cui vengono intrapresi i processi chimici desiderati. Possono essere di tipo continuo o discontinuo ma richiedono una particolare attenzione progettuale. I recipienti devono essere progettati per resistere a pressioni che potrebbero derivare da esplosioni o reazioni incontrollate o, in alternativa, devono essere dotati di adeguati dispositivi di scarico della pressione e talvolta di sfiati di emergenza.

Le misure di sicurezza per i reattori chimici includono:

• strumentazione e controlli adeguati per rilevare potenziali incidenti, compresi i circuiti ridondanti

• pulizia, ispezione e manutenzione di alta qualità delle attrezzature e dei controlli di sicurezza

• adeguata formazione degli operatori al controllo e alla risposta alle emergenze

• adeguate attrezzature antincendio e personale antincendio.

Saldatura e taglio

La Factory Mutual Engineering Corporation (FM) Scheda tecnica per la prevenzione delle perdite (1977) mostra che quasi il 10% delle perdite di proprietà industriali sono dovute a incidenti che coinvolgono il taglio e la saldatura di materiali, generalmente metalli. È chiaro che le alte temperature richieste per fondere i metalli durante queste operazioni possono innescare incendi, così come le scintille generate in molti di questi processi.

L'FM Scheda dati (1977) indica che i materiali più frequentemente coinvolti in incendi dovuti a saldatura e taglio sono liquidi infiammabili, depositi oleosi, polveri combustibili e legno. Le tipologie di aree industriali in cui gli incidenti sono più probabili sono le aree di stoccaggio, i cantieri edili, le strutture in riparazione o modifica e gli impianti di smaltimento dei rifiuti.

Le scintille da taglio e saldatura possono spesso viaggiare fino a 10 m e depositarsi in materiali combustibili dove possono verificarsi incendi senza fiamma e successivamente fiammeggianti.

Processi elettrici

La saldatura ad arco e il taglio ad arco sono esempi di processi che coinvolgono l'elettricità per fornire l'arco che è la fonte di calore per fondere e unire i metalli. I lampi di scintille sono comuni ed è necessaria la protezione dei lavoratori da scosse elettriche, scintille e intense radiazioni ad arco.

Processi di ossicombustione gas

Questo processo utilizza il calore della combustione del gas combustibile e dell'ossigeno per generare fiamme ad alta temperatura che fondono i metalli che vengono uniti o tagliati. Manz (1991) ha indicato che l'acetilene è il gas combustibile più utilizzato a causa della sua elevata temperatura di fiamma di circa 3,000 °C.

La presenza di un carburante e di ossigeno ad alta pressione aumenta il rischio, così come la fuoriuscita di questi gas dai loro cilindri di stoccaggio. È importante ricordare che molti materiali che non bruciano, o bruciano solo lentamente all'aria, bruciano violentemente in ossigeno puro.

Tutele e precauzioni

Le buone pratiche di sicurezza sono identificate da Manz (1991) nell'NFPA Manuale di protezione antincendio.

Queste tutele e precauzioni includono:

• corretta progettazione, installazione e manutenzione delle apparecchiature di saldatura e taglio, in particolare lo stoccaggio e le prove di tenuta delle bombole di carburante e ossigeno

• un'adeguata preparazione delle aree di lavoro per eliminare ogni possibilità di accensione accidentale dei combustibili circostanti

• rigoroso controllo di gestione su tutti i processi di saldatura e taglio

• formazione di tutti gli operatori sulle pratiche sicure

• adeguati indumenti ignifughi e protezione per gli occhi per operatori e lavoratori nelle vicinanze

• ventilazione adeguata per evitare l'esposizione degli operatori o dei lavoratori nelle vicinanze a gas e fumi nocivi.

Sono necessarie precauzioni speciali durante la saldatura o il taglio di serbatoi o altri recipienti che hanno contenuto materiali infiammabili. Una guida utile è quella dell'American Welding Society Pratiche sicure raccomandate per la preparazione alla saldatura e al taglio di contenitori che hanno contenuto sostanze pericolose (1988).

Per i lavori di costruzione e le modifiche, una pubblicazione del Regno Unito, il Loss Prevention Council's Prevenzione incendi nei cantieri (1992) è utile. Contiene un esempio di permesso di lavoro a caldo per controllare le operazioni di taglio e saldatura. Ciò sarebbe utile per la gestione in qualsiasi impianto o sito industriale. Un permesso campione simile è fornito nel FM Scheda dati su taglio e saldatura (1977).

Protezione dai fulmini

I fulmini sono una causa frequente di incendi e di morte di persone in molti paesi del mondo. Ad esempio, ogni anno circa 240 cittadini statunitensi muoiono a causa di un fulmine.

Il fulmine è una forma di scarica elettrica tra nuvole cariche e la terra. L'FM Scheda dati (1984) sui fulmini indica che i fulmini possono variare da 2,000 a 200,000 A come risultato di una differenza di potenziale da 5 a 50 milioni di V tra le nuvole e la terra.

La frequenza dei fulmini varia tra paesi e aree a seconda del numero di giorni di temporale all'anno per la località. Il danno che i fulmini possono causare dipende molto dalle condizioni del terreno, con maggiori danni che si verificano nelle aree ad alta resistività del terreno.

Misure protettive: edifici

L'NFPA 780 Standard per l'installazione di sistemi di protezione contro i fulmini (1995b) stabilisce i requisiti di progettazione per la protezione degli edifici. Mentre l'esatta teoria delle scariche di fulmini è ancora in fase di studio, il principio di base della protezione è fornire un mezzo attraverso il quale una scarica di fulmini possa entrare o uscire dalla terra senza danneggiare l'edificio da proteggere.

Gli impianti di illuminazione, quindi, hanno due funzioni:

• per intercettare la scarica del fulmine prima che colpisca l'edificio

• fornire un percorso di scarica innocuo verso terra.

• Ciò richiede che gli edifici siano dotati di:

• parafulmini o alberi

• calate

• buone connessioni di terra, tipicamente 10 ohm o meno.

Maggiori dettagli per la progettazione della protezione contro i fulmini per gli edifici sono forniti da Davis (1991) nell'NFPA Manuale di protezione antincendio (Cote 1991) e nel British Standards Institute Codice di pratica (1992).

Linee aeree di trasmissione, trasformatori, sottostazioni esterne e altri impianti elettrici possono essere danneggiati da fulmini diretti. Le apparecchiature di trasmissione elettrica possono anche rilevare picchi di tensione e corrente indotti che possono entrare negli edifici. Potrebbero verificarsi incendi, danni alle apparecchiature e gravi interruzioni delle operazioni. Gli scaricatori di sovratensione sono necessari per deviare questi picchi di tensione a terra attraverso un'efficace messa a terra.

L'aumento dell'uso di apparecchiature informatiche sensibili nel commercio e nell'industria ha reso le operazioni più sensibili alle sovratensioni transitorie indotte nei cavi di alimentazione e di comunicazione in molti edifici. È richiesta un'appropriata protezione transitoria e una guida speciale è fornita dal British Standards Institute BS 6651:1992, La protezione delle strutture contro i fulmini.

Assistenza

Una corretta manutenzione degli impianti di illuminazione è essenziale per una protezione efficace. Particolare attenzione deve essere prestata ai collegamenti di terra. Se non sono efficaci, i sistemi di protezione contro i fulmini saranno inefficaci.

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