Agenti estinguenti  

L’estinzione dell’incendio si ottiene per raffreddamento, sottrazione del combustibile e per soffocamento.

Tali azioni si possono ottenere singolarmente o contemporaneamente mediante l’uso delle sostanze estinguenti, che vanno scelte in funzione della natura del combustibile e delle dimensioni del fuoco.

E’ di fondamentale importanza conoscere le proprietà delle principali sostanze estinguenti.

Polveri   

Le polveri sono costituite da particelle solide finissime a base di bicarbonato di sodio, di potassio, fosfati e sali inorganici. L’azione estinguente delle polveri è prodotta dalla decomposizione delle stesso per effetto delle alte temperature raggiunte nell’incendio, che dà luogo ad effetti chimici sulla fiamma ed alla produzione di anidride carbonica e vapore acqueo. I prodotti della combustione delle polveri pertanto separano il combustibile dal comburente, raffreddano il combustibile e inibiscono il processo di combustione. Le polveri sono adatte per fuochi di classe A,B,C mentre per incendi di classe D devono essere utilizzate polveri speciali.  

   
Acqua  

L’acqua è l’estinguente per antonomasia, conseguentemente alla facilità con cui può essere reperita a basso costo. La sua azione si esplica con le seguenti modalità: abbassamento della temperatura del combustibile per assorbimento del calore; azione di soffocamento per sostituzione dell’ossigeno con il vapore acqueo; diminuzione delle sostanze infiammabili solubili in acqua fino a renderle non più tali; impregnazione dei combustibili solidi.

L’uso dell’acqua quale agente estinguente è consigliato per combustibili solidi, con esclusione delle sostanze incompatibili quali i metalli alcalini come sodio o potassio che a contatto con l’acqua liberano idrogeno e i carburi che liberano acetilene. L’acqua risultando un buon conduttore di elettricità non è impiegabile su impianti ed apparacchiature in tensione.  

   
Gas inerti

I gas inerti, utilizzati per la difesa dagli incendi di ambienti chiusi, sono generalmente l’anidride carbonica e in misura minore l’azoto. La loro presenza nell’aria riduce la concentrazione del comburente fino ad impedire la combustione. L’anidride carbonica non risulta tossica per l’uomo, è un gas più pesante dell’aria, perfettamente dielettrico, normalmente conservato come gas liquefatto sotto pressione. Essa produce, anche un’azione estinguente per raffreddamento dovuta all’assorbimento del calore generato dal passaggio della fase liquida alla fase gassosa.

L’anidride carbonica può anche essere contenuta (soprattutto nel settore navale in impianti a bassa pressione) in serbatoi coibentati e refrigerati a –18° (pressioni 18/20 bar). Essa consiste in una emulsione di acqua, liquido schiumogeno concentrato ed aria. L’apporto di quest’ultimo elemento contribuisce a produrre delle bolle (che formano la schiuma) generando così diversi tipi di espansione della schiuma stessa (bassa- media e alta espansione). Essa agisce nell’incendio essenzialmente per separare dell’ossigeno e per raffreddamento.

   
Idrocarburi alogenati  

Gli idrocarburi alogenati, detti anche halon, un tempo utilizzati come estinguenti, sono stati proibiti dalle disposizioni legislative emanate per la protezione della fascia d’ozono stratosferico, e chi ne fosse stato in possesso aveva l’obbligo di smaltirlo entro il 31 dicembre 1998. Erano formati da idrocarburi saturi in cui gli atomi di idrogeno sono parzialmente sostituiti con atomi di cloro, bromo e fluoro. L’azione estinguente avveniva attraverso l’interruzione chimica della catena di combustione. Gli halon erano efficaci su incendi che si verificavano in ambienti chiusi scarsamente ventilati e producevano un’azione estinguente che non danneggiava i materiali con cui venivano a contatto. Tuttavia alcuni halon per effetto delle alte temperature si decomponevano producendo gas tossici (fosgene) per l’uomo a basse concentrazioni, facilmente raggiungibili in ambienti chiusi e poco ventilati. Gli agenti sostitutivi degli halon generalmente combinano al vantaggio della salvaguardia ambientale lo svantaggio di una minore capacità estinguente.

Esistono inoltre sul mercato prodotti inertizzanti e prodotti che agiscono per azione anti-catalitica.  

   
Tensioattivi e schiumogeni 

Dott. Ing. Marcello Lombardini – Laboratorio di Chimica del CSE

L’acqua è considerata da sempre l’agente estinguente di più pratico uso sia in quanto facilmente reperibile in grandi quantità, sia per la sua capacità di raffreddamento attraverso l’assorbimento del calore a cui si associa una azione di soffocamento dovuta alla sua trasformazione in vapore.Nel corso degli anni, l’esperienza maturata tra gli addetti ai lavori e le ricerche svolte nel campo hanno dimostrato che l’aggiunta di alcune sostanze nell’acqua, quali ad esempio le sostanze tensioattive, può aumentare l’efficienza estinguente dell’acqua stessa, riducendone di conseguenza la quantità ed il tempo necessari per l’estinzione stessa, e può permetterne l’uso anche su incendi di combustibili liquidi non solubili in acqua.Infatti questa, se non evapora prima di venire a contatto, bagna la superficie delle sostanze combustibili che stanno bruciando, ma con grande difficoltà riesce però a penetrare in profondità, non evitando in tal modo la formazione di fumo e gas combustibile e quindi la potenziale riaccensione del materiale.
In realtà l’acqua dovrebbe penetrare nel materiale dopo averlo bagnato in superficie in modo da abbassare la temperatura al di sotto del valore di accensione, ma questo non avviene sostanzialmente a causa della sua elevata tensione superficiale(1). L’importanza delle proprietà di queste sostanze additive assume pertanto rilevanza nelle aree dove scarseggia le disponibilità di acqua per motivi climatici o morfologici, in particolare nel caso di incendi boschivi dove l’agente estinguente viene sostanzialmente trasportato (su gomma o tramite velivoli) non essendo di solito reperibile sul posto. In questi casi, l’aumentata efficienza dell’acqua, a parità di volume, può risultare determinante nella lotta contro il fuoco.

Principi dell’azione Estinguente

Le sostanze tensioattive hanno una struttura costituita da un gruppo funzionale idrofilo (solubile in acqua) e da uno idrofobo e a seconda della loro composizione possono avere proprietà bagnanti, emulsionanti o schiumanti.
Quando sciolte in acqua, le molecole di tali sostanze si dispongono all’interfaccia acqua-aria e si orientano collegandosi con la parte idrofila alle molecole di acqua mentre con la parte idrofoba in reazione opposta a formare una sorta di spazzola sulla superficie dell’acqua, creando su questa uno strato di spessore nomolecolare. Di conseguenza la concentrazione della sostanza tensioattiva sarà quindi maggiore in superficie che all’interno della soluzione. In particolare con tale disposizione le molecole esercitano da un lato un’azione di attrazione dell’acqua verso i gruppi idrofili e allo stesso tempo, tramite quelle idrofobe, una di attrazione verso sostanze quali polvere di carbone, cotone, gomma, sughero, ecc.., costituendo in questo modo un vero e proprio effetto ponte tra l’acqua e la superficie da bagnare (effetto bagnante). L’efficacia dell’azione bagnante dello strato sopra indicato dipende dalla sua coesione che deve essere la più debole possibile. Tale azione bagnante si manifesta con l’aumentato di alcune caratteristiche quali la capacità di penetrazione, la propagazione superficiale dell’acqua, entrambe dipendenti dalla diminuita tensione superficiale. La riduzione della tensione superficiale va intesa come diminuzione delle forze che tengono assieme la superficie dell’acqua, permettendo a quest’ultima di distribuirsi sulle superfici solide e di penetrare all’interno di piccole aperture o intersizi dove l’acqua semplice non arriverebbe appunto per la l’incapacità di stabilire legami con la superficie del liquido, raffreddando le parti incandescenti più profonde. La figura 3 mostra l’andamento qualitativo della variazione della tensione superficiale dell’acqua al variare della concentrazione del tensioattivo. Risulta evidente come oltre un certo valore ben determinato della concentrazione de tensioattivo, non si riduca ulteriormente la tensione superficiale. Inoltre, una parte delle molecole del tensioattivo presenti nell’acqua formano piccole sfere, denominate micelle, nelle quali le estremità idrofile sono orientate verso l’acqua e le estremità idrofobe verso l’interno. L’azione estinguente dei tensioattivi schiumanti nei confronti dei combustibili liquidi, oltre che sull’effetto di soffocamento dei vapori tramite la formazione di uno strato di sigillatura sulla superficie, si base anche sul fatto che le molecole di combustibile liquido si possano stabilizzare appunto all’interno di queste micelle diventando meno reattive. Grazie alla riduzione della tensione superficiale, alcuni tipi di fuochi di classe A quali balle di cotone, balle di fieno, composti di mabili,, normalmente difficili da estinguere con l’uso della semplice acqua, possono essere invece estinti con facilità attraverso l’uso di un adeguato agente tensioattivo, in particolare tramite l’uso di bagnanti noti anche con il termine wetting agents. Altri vantaggi nella fase di estinzione possono essere riconducibili all’uso degli agenti bagnanti:

• La maggiore possibilità di avvicinarsi al focolaio grazie all’accelerazione del processo di estinzione dovuta appunto alla maggiore penetrazione e propagazione superficiale;· La maggiore efficacia estinguente grazie alla nebulizzazione più spinta ottenibile con la riduzione della tensione superficiale;
• L’estinzione di incendi di liquidi infiammabili non ottenibile con l’uso della semplice acqua, anche frazionata.

Classificazionee principali caratteristiche

I bagnanti possono essere classificati convenzionalmente, a seconda della loro carica in:

• non ionici (tende a non avere una propria carica in acqua)
• ionici (anionico con carica negativa e cationico con carica positiva)
• anfoteri (con entrambe le cariche positiva e negativa)

In generale i tensioattivi, a seconda della loro natura del loro gruppo idrofobo, si distinguono in:

• idrocarburi
• siliconici
• florurati

Nella tabella 1 sono riportate le principali caratteristiche di tali sostanze (utilizzate anche in altri settori de mondo produttivo) in funzione appunto della loro natura.

Norme di prodotto

Data l’importanza dei prodotti tensioattivi e stabilita la necessità di una loro precisa qualificazione, sono stati elaborati degli standard atti a valutare i parametri precedentemente citati e a classificare le varie tipologie al fine di differenziarne l’uso nella lotta antincendio. Tra questi, lo standard NFPA – 18 classifica in particolare degli agenti bagnanti definendoli “componenti chimici che additivati all’acqua in determinate percentuali, ne riducono la tensione superficiale, aumentando le sue capacità di penetrazione e scorrimento e possono anche fornire caratteristiche emulsive e schiumogene”. La NFPA – 18 stabilisce anche prescrizioni per la fornitura di tali prodotti. La norma effettua vari accertamenti sull’agente bagnante, particolarmente mirati a evidenziarne eventuali tossicità verso gli utilizzatori o l’ambiente, corrosività nei confronti dei materiali costituenti gli impianti o alterazioni delle proprietà estinguenti dell’acqua non additivata. In pratica tende a verificare:

• la riduzione, dopo la miscelazione, della tensione superficiale della soluzione acqua-agente bagnante (<33 Dine/cm)
• l’invariabilità, dopo la miscelazione, del punto di ebollizione o di congelamento dell’acqua
• la rapida solubilità in acqua e facile miscelazione dell’agente bagnante e l’assenza di fenomeni di stratificazione dopo 30gg di permanenza alla temperatura minima e massima di immagazzinamento o a 60 °C
• la resistenza del prodotto al congelamento
• l’eventuale tossicità
• la corrosività del prodotto nei confronti degli impianti
• la costanza delle prestazioni delle lance (portata e forma del getto)
• il valore della viscosità
• la capacità estinguente nei confronti di fuochi di classe A e B

Le specifiche per le schiume sono invece previste dalle norme EN 1568 (parte 1,2,3,4) o dalla UNI 9493 (in Italia per i soli liquidi schiumogeni a bassa espansione).
In conclusione si può facilmente evidenziare l’estrema utilità degli agenti bagnanti nella fase di estinzione, soprattutto di materiali in balle o cataste, nonché nell’azione ritardante nei confronti della combustione stessa in fase di prevenzione grazie alla loro capacità di penetrazione. Si deve però evidenziare che l’azione estinguente dell’acqua additivata è efficace soprattutto quando è realizzabile la penetrazione all’interno dei materiali nelle zone di incandescenza profonde, cioè solo nel momento in cui si ha il raffreddamento della superficie del materiale stesso. Ricordiamo infine che alcune delle sostanze tensioattive, pur avendo buone caratteristiche estinguenti, non possono essere utilizzate a causa della loro tossicità o corrosività verso gli impianti.