CAFS, una tecnologia del terzo millennio?

di Luca Parisi

Introduzione

La recente gara d’appalto per trenta APS del CNVVF[i] ha portato alla ribalta italiana i sistemi di spegnimento CAFS.

CAFS è un acronimo che sta per Compressed Air Foam System (sistema di produzione per schiuma con aria in pressione)[ii].

La schiuma è composta da:

  • Acqua;
  • Concentrato schiumogeno;
  • Aria compressa.

Questi tre elementi sono miscelati creando un flusso continuo di bolle di schiuma compresse che viene trasportato attraverso la manichetta alla lancia.

Da un punto di vista fisico, la schiuma d’aria compressa è costituita principalmente da un fluido incomprimibile (l’acqua) da uno comprimibile (che nella stragrande maggioranza dei casi è aria) e da un tensioattivo (il concentrato schiumogeno).

Funzionamento

Cercando di riassumere in poche parole possiamo dire che il CAFS è un sistema che riunisce tre pompe: pompa dell’acqua, pompa dello schiumogeno e pompa dell’aria (compressore). Grazie al controllo di un PLC (Controllore Logico Programmabile), i dati che arrivano dai vari sensori, (principalmente flussimetri e sensori di pressione), vengono elaborati al fine di produrre la schiuma.

I produttori si dividono tra quanti adottano delle camere di miscelazione e quanti invece utilizzano dei generatori di schiuma. I primi essenzialmente miscelano i tre elementi, (acqua, schiumogeno ed aria) ma necessitano di una “camera di espansione” (leggi manichetta), per completare il processo di formazione della schiuma CAFS. Nel caso invece dei generatori di schiuma, il processo è completato all’interno del sistema stesso. Ne esistono di diverse dimensioni. Le normative di riferimento[iii] classificano i sistemi CAFS essenzialmente sulla base della portata d’aria del compressore. Le categorizzazioni principali sono 1200, 2400, 4800 e 9600 litri di aria al minuto (lpm). Al fine di poter essere definito CAFS, la normativa stabilisce che il ratio acqua/aria non deve essere inferiore a 1:3. Questo vuol dire che un sistema della classe 1200 avrà una portata d’acqua massima di 400 lpm. All’interno delle more della normativa i produttori si muovono sulla base delle loro scelte tecniche. Ce ne sono alcuni che arrivano al limite del ratio previsto, con portate d’acqua di 400 lpm ed altri invece che prediligono portate decisamente inferiori, attorno ai 150/170 lpm. Bisogna prestare attenzione al fatto che il “sistema migliore” non è quello che ha una portata maggiore, né quello che ne ha una inferiore. La bontà del sistema sta nell’efficienza del sistema. L’efficienza di un sistema CAFS è data dalla qualità delle bolle d’aria. Più sono piccole, regolari, compatte e in numero maggiore più alta è l’efficienza. Questo perché i parametri che contraddistinguono la capacità d’estrazione del calore di un agente estinguente in un combustibile solido è legata a più fattori: massa, superficie di contatto, tempo di contatto e Δ di temperatura tra l’agente estinguente ed il combustibile. Se si vanno a triangolare questi parametri, ci si accorge che il CAFS è un sistema di spegnimento estremamente efficiente sui combustibili di classe A e B mentre per gli incendi di classe C (in questo caso si intende il fumo prodotto dalla combustione di solidi in un incendio limitato dal comburente) il dibattito è aperto. Gli ultimi studi indipendenti indicano il CAFS con un’efficacia pressoché pari all’acqua in media pressione e superiore all’acqua in alta pressione.[iv]

Genesi dei sistemi CAFS[v]

Oggetto dell’articolo è però la nascitai dei sistemi CAFS, da quanto esistono e per quale motivo sono stati sviluppati. Sfatiamo allora il primo luogo comune, il sistema CAFS non è, come si è portati a pensare, di recente concezione.

I primi studi di un sistema CAFS risalgono agli anni ’30 del secolo scorso. Il campo di applicazione iniziale fu per la lotta agli incendi sulle navi. Questo perché a bordo delle prime portaerei, per esempio, coesistevano due problematiche importanti. Infatti in caso di crash di un aereo in atterraggio, vi era il pericolo di un incendio massivo di carburante avio (combustibile liquido) che andava ad interessare anche il ponte di atterraggio (in legno) della nave (combustibile solido). L’incendio era quindi sia di classe A che B e sin da subito con rilasci di energia notevoli. Si pensi anche per esempio al rischio che l’incendio interessi l’armamento dei velivoli pronti a decollare. Le richieste erano di poter disporre di un sistema che potesse rapidamente affrontare un incendio con queste caratteristiche.

La prima testimonianza documentata[vi] però riguarda sì un imbarcazione ma non una portaerei. Nel 1938 un articolo della rivista “The Fireman”, edita nel Regno Unito, illustrava il funzionamento del ”Pneumasuds” un’apparecchiatura antincendio prodotta dalla Merrywheather e installata a bordo della nave Patricia. Il vascello Patricia era una nave destinata al trasporto VIP, tra gli illustri passeggeri annovera il primo ministro Britannico Winston Churchill.

Il Pneumasuds era dotato di un motore elettrico, una pompa a pistoni a doppio effetto per l’acqua, un compressore rotativo per l’aria, una piccola pompa per la schiuma, un apparecchio venturi e un serbatoio per la soluzione schiumogena.

Figura 1. Spaccato della Patricia.

Il motore elettrico aveva una potenza di 7 hp a 1350 giri al minuto. Il sistema era in grado di pompare circa 200 litri al minuto di acqua e 1100 litri al minuto di aria. Il Pneumasuds era in grado di erogare 800 l/min di schiuma attraverso una o più uscite equipaggiate con delle manichette di tela della lunghezza di 30 metri.

La tecnologia del CAFS ebbe ulteriori sviluppi e fu usata durante la Seconda Guerra Mondiale. Sistemi di spegnimento con schiuma di classe B ad alta energia vennero sviluppati dalla marine militari inglese ed americana[vii].

Nel corso degli anni ’40 e ’50 molti CAFS vennero prodotti per le dotazioni della Royal Air Force e per la US Navy per combattere gli incendi di idrocarburi. L’aviazione inglese aveva delle unità CAFS installate su dei mezzi antincendio

Figura 2. Primo modello di CAFS della HALE 1944 (Hale Godiva)

aeroportuale che, traducendo letteralmente, erano noti come macchine delle “bolle d’aria di schiuma”. La marina americana ordinò alla Hale Fire Pump Company tre CAFS con motore ausiliario per essere usate a bordo delle navi.

Il CAFS visse in seguito una fase di stasi. Alle ricerche a cavallo del conflitto non seguirono ulteriori sviluppi. Questo probabilmente a causa della complessità delle operazioni (necessità di sincronismo e precisione) e per l’alto costo iniziale. Solo l’avvento dell’elettronica permise di ovviare a queste problematiche.

 

 

 

Il Texas Snow Job

Verso la fine degli anni ’70, il CAFS venne attentamente valutato dal Texas Forest Service (TFS). La ricerca e lo sviluppo

Figura 3. Uno degli apripista dotato del sistema di auto protezione (Fire Management Notes-Summer 1978)

condotto dal TFS posero le fondamenta per i moderni sistemi CAFS.

Uno dei compiti iniziali del sistema era l’autoprotezione dei bulldozer impegnati nella preparazione di piste tagliafuoco. Il sistema comprendeva due serbatoi, uno per l’acqua e lo schiumogeno e l’altro per l’aria in pressione. La capacità del serbatoio del liquido era di circa 100 l il rapporto di espansione di 1 a 10 e quindi il prodotto finito corrispondeva a circa1000 l. La portata era di 100 l/min dando così un’autonomia di 10 min. La concentrazione dello schiumogeno (il cosiddetto sapone di pino un derivato della produzione della carta disponibile in grandi quantità), era in un rapporto compreso tra il 5 e il 7%. La densità della schiuma poteva variare da una consistenza tipo schiuma da barba, (che si scoprì essere la migliore per la protezione) a una schiuma molto fluida (ideale nella fase di spegnimento). Nei mezzi più grandi venivano installati due sistemi, raddoppiando così l’autonomia. [viii]

“WES”- Water Expansion System

Figura 4 Un camion, surplus militare, con Texas Snow Job (Fire Management Notes-Summer 1978)

Nel 1977 vi erano in Texas dei centri urbani con inadeguata o inesistente protezione antincendio. Con le limitate risorse Federali e Statali il TFS sviluppò molti prototipi di mezzi antincendio nel tentativo di aumentare la protezione di queste realtà. Questi mezzi furono equipaggiati con un sistema conosciuto come “WES” – Water Expansion System” (sistema per espandere l’acqua). Successivamente vennero installati su delle Jeep e dei camion surplus dell’US Army, svolgendo egregiamente il proprio compito. Si trattava di un miglioramento del Texas Snow Job che ne estendeva l’autonomia mantenendo intatta la filosofia di base.

Il mezzo come quello illustrato in figura era dotato di un compressore in maniera tale da poter fare a meno del serbatoio per l’aria; la capacità del serbatoio del liquido era di circa 100l. il tutto gli conferiva un’autonomia di circa un’ora. La sperimentazione operativa venne fatta nelle zone centrali e dell’ovest del Texas a causa della scarsità d’acqua di questi territori. Tre prototipi vennero assegnati ad altrettanti corpi di vigili del fuoco volontari per lo sviluppo sul campo. I riscontri degli operatori furono entusiastici. Fino al 1988 furono circa trecento in totale i mezzi allestiti, incontrando un’inaspettata ed universale accettazione da parte degli utilizzatori.

A metà anni ‘80 il Bureau of Land Management dell’US Forest Service sviluppò una variante migliorativa (WEPS ). Le autobotti standard allora in uso, mantenendo inalterate le potenzialità di base, aumentarono notevolmente l’efficacia di spegnimento.

Nel 1988 l’antenato del CAFS balzò all’onore delle cronache nazionali statunitensi per il ruolo svolto durante il terribile incendio del parco naturale di Yelloston. Infatti fu una coltre protettiva di schiuma secca prodotta da un CAFS ad impedire che l’incendio si espandesse anche allo storico Old Faithful Lodge.

Negli anni ’90 le esperienze compiute dal servizio forestale, vennero prese in esame anche da chi non si occupava in esclusiva di lotta all’incendi boschivo. I sistemi CAFS potevano potenzialmente essere impiegati con successo negli incendi di tipo civile.

Gli sviluppi in Europa

Contemporaneamente anche in Europa il concetto di CAFS stava prendendo forma. Negli anni ’40 la ditta Fladerer studiò un sistema con compressore, “aria-schiuma spray” in collaborazione con altri costruttori, tra cui Magirus. A seguito della sconfitta tedesca nella II GM gli studi al riguardo furono interrotti e i risultati raggiunti vennero trafugati dalle potenze vincitrici come bottino di guerra. Dovettero passare più di quarant’anni prima che si riprendessero le ricerche in tal senso. La società HALE sviluppò il sistema CAFS MASTER, primo sistema idoneo all’attacco incendio all’interno.

Su incarico del Ministero degli Interni della Baviera, i Vigili del Fuoco di Ingolstadt e Augsburg condussero la sperimentazione. La ditta Ziegler di Giengen nel 1996 ottenne il contratto per la costruzione dei primi due veicoli con CAFS in Europa.

Nel 1997 il primo CAFS entra in servizio operativo con i vigili del fuoco di Ingolstadt. Sulla base dei risultati positivi la Baviera decide di essere il primo Lander tedesco a promuovere il sistema.

Negli anni 2000 vi fu una notevole diffusione dei sistemi CAFS in Germania, Svizzera, Inghilterra, Croazia, Polonia. La NATO ordinò alcune APS con CAFS.

Nel 2003 l’entrata in servizio della prima APS con sistema CAFS in Italia. APS Rosenbauer presso il Comando Vf di Trento.

Attualmente sono all’incirca un centinaio i sistemi CAFS operanti in Italia. Essi sono per lo più concentrati in Trentino Alto Adige. Senza dimenticare quelli recentemente assegnati in Campania e un impianto su di un ABP Bai Atego in servizio presso il comando di Milano.

Figura 5. TLF Mercedes con CAFS VVF Ingolstadt allestitore Ziegler CAFS Hale (Hale Godiva)
Figura 6. APS Rosenbauer CAFS VF Trento.

Conclusioni

Come si può capire da quanto visto finora il CAFS non è una tecnologia nuova. Le ragioni per le quali l’adozione di questa tecnologia ha incontrato numerose resistenze sono varie e dipendono da molti fattori. Alcune colpe sono da imputare ai produttori che in passato hanno introdotto sul mercato sistemi che non erano ancora del tutto sviluppati e/o fornendoli senza accompagnarli con un adeguata formazione. Bisogna considerare che se il CAFS è utilizzato come si utilizza l’acqua è meno efficace della stessa. Quindi per non vanificare l’investimento che è stato fatto è indispensabile che assieme all’attrezzatura sia fornita una formazione adeguata. Per formazione non si intende la semplice spiegazione della parte tecnica, accendi qui, schiaccia questo bottone e via così. Si intende soprattutto l’inquadramento nello scenario operativo del sistema. Come e quando usarlo in funzione della tipologia d’intervento. E qui purtroppo emergono i limiti della formazione fatta da “laici” per quanto riguarda l’incendio. Non può essere il tecnico dell’azienda produttrice che dice ai professionisti del soccorso come spegnere un incendio. Risalta ancora di più l’importanza delle partnership produttori-centri di ricerca e sviluppo dei Vigili del fuoco per lo studio delle nuove tecnologie e dei sistemi di spegnimento. Non possiamo essere passivi di fronte al progresso tecnologico ma essere attori principali assieme ai produttori.

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[i] Nr 30 APS di medie dimensioni per uso urbano Lotto 2: CIG 71280561E5

[ii] https://cfbt-it.org/category/cafs/

[iii]EN 16327 Edition: 2011-11-01. Fire-fighting — Positive pressure foam proportioning systems (PPFPS) and compressed air foam systems (CAFS).

ISO 7076 Foam fire extinguishing systems —Part 6: Vehicle mounted compressed air foam systems;

[iv]The Dutch Institute for Physical Safety (IFV) A study into the fire gas cooling capacity of CAF OneSeven® according to application method 2.0 versus low pressure, high pressure and application method CAF 1.0 (2015);

[v] Estratto dal manuale “Lotta agli incendi con il CAFS” Scuola Provinciale Antincendi di Trento 2011

[vi] International Fire Fighter issue 11 August 2016

[vii]IFSTA 1996;

[viii] Fire Management Notes. Issue-Summer 1978