Produzione di fumo e gas di combustione in un incendio

Red. Marcello Gatto

Un incendio libera nell’ambiente diversi prodotti della combustione: fumo, gas tossici ed irritanti, fiamma e calore; il fumo è un fenomeno sempre presente in un incendio mentre il calore si manifesta in modo significativo solo se vi è presenza di fiamma o brace.

Il calore rappresenta il principale pericolo per gli occupanti di un edificio che si trovano nelle immediate vicinanze del punto di origine dell’incendio, mentre il fumo ed i gas di combustione minacciano anche la sicurezza delle persone che si trovano nelle zone più lontane, poiché in genere si muovono con velocità di 1-2 m/s che è senz’altro superiore a quella di esodo con la quale generalmente i gruppi di persone abbandonano l’edificio e mantengono altresì inalterata, anche se freddi, la loro nocività.

Una persona esposta all’azione del fumo e dei gas di combustione può raggiungere in breve tempo la condizione di inabilitazione (inibizione delle iniziative personali per la sopravvivenza), in quanto essi possono produrre una alterazione dell’efficienza fisica con conseguente riduzione della capacità di fuga; si aggiunge che le sostanze irritanti che si liberano un un incendio causano grosse difficoltà ad una persona che intende allontanarsi rapidamente dal luogo dell’incidente perché esse provocano l’immediata irritazione degli occhi e dell’apparato respiratorio inferiore.

La presenza di fumo (particolato), inoltre, riduce la visibilità ed impedisce ai presenti di raggiungere agevolmente le uscite del locale; si verifica, quindi, un pericoloso rallentamento nella velocità di esodo ed una possibile maggiore esposizione dell’organismo umano all’azione nociva dei prodotti della combustione.

La quantità di fumo emessa da una sostanza combustibile durante un incendio dipende da un fattore adimensionale ε di emissione che indica la massa di fumo generata per unità di massa di combustibile bruciato (kgfumo/kgcomb); ovviamente, all’aumentare del fattore ε corrispondono, in caso d’incendio, peggiori condizioni di visibilità nell’ambiente.

Il valore di ε dipende dalla formula bruta del combustibile: negli idrocarburi la tendenza a produrre fumo aumenta passando dagli alcuni agli alchili ed è ancora maggiore per quelli a struttura aromatica, mentre i combustibili contenenti ossigeno (legno, polimetilmetacrilato, ecc.) emettono meno fumo; vi sono alcuni combustibili che addirittura non generano fumo (monossido di carbonio, formaldeide, acido formico, alcool metilico, ecc.).

Il valore del fattore di emissione varia anche con la concentrazione di ossigeno presente nell’ambiente di misura, dal tipo di combustione (per un determinato combustibile, per fuochi con fiamma si hanno valori di ε maggiori rispetto a quelli covanti), dalle dimensioni del campione e dal flusso termico radiante di prova, ecc.; nella tabella sono contenuti i valori sperimentali ricavati per alcuni combustibili a seguito di prove condotte su piccola scala e in condizioni di eccesso d’aria nelle quali il fumo viene filtrato e poi viene determinata la massi di particolato.

Sostanza combustibileε (kgfumo/kgcomb)
Alcool etilico0,008
Propano0,024 – 0,037
Toluene0,178
Nylon0,075 – 0,090
Poliestere0,089 – 0,112
Lana0,008
Policarbonato0,104 – 0,130
Poliuretano rigido0,118
Poliuretano flessibile0,188
Polistirene0,150 – 0,210
Polipropilene0,059
Polietilene0,056 – 0,102
Politetrafluoroetilene (Teflon)0,003
Policloruro di vinile0,172
Polimetilmetacrilato0,021 – 0,022
Legno0,015 – 0,018

La portata massica di combustibile che brucia è trascurabile rispetto a quella di fumo e gas di combustione che attraverso la colonna vengono rilasciati nell’ambiente (infatti, la quasi totalità è costituita dall’aria di alimentazione dell’incendio).

Conseguentemente, tenuto anche conto che la massa di fumo emessa è una piccola percentuale dell’esigua massa di combustibile incendiato, si deduce che nei prodotti della combustione la concentrazione volumetrica delle sostanze nocive per l’organismo umano è molto bassa (può variare, nelle diverse situazioni, da qualche decina a migliaia di ppm); tuttavia, nonostante tali sostanze siano presenti nei prodotti della combustione con valori di concentrazione molto piccoli, la loro presenza nell’aria inalata costituisce un grave pericolo in quanto è in grado, comunque, di pregiudicare significativamente l’incolumità delle persone durante un incendio.

In generale, per impedire che i prodotti della combustione vengano a contatto con le persone, si prevede l’adozione di varie misure di prevenzione incendi che esplicano la loro efficacia:

  • ostacolando lo sviluppo dell’incendio (ad esempio con l’utilizzo di impianti di estinzione);
  • evitando la propagazione dei prodotti della combustione (ad esempio, creando appositi compartimenti antincendio), oppure indirizzandoli verso predeterminati ambienti (ad esempio, installando idonei sistemi di pressurizzazione);
  • favorendo la rapida evacuazione delle persone dai locali (ad esempio, con una buona progettazione delle vie di esodo e delle uscite di sicurezza).