e lo sfigato ingegnere antincendio di Bogotà

La vita di un tecnico antincendio è vivere di dubbi proferendo certezze

Con questo aforisma regalatomi qualche anno fa da un collega, introduco un argomento abbastanza insolito nella prevenzione incendi ma che può aiutarci a guardare dritto verso il futuro dei sistemi di protezione antincendio e prevenzione degli incendi.

Forse non sei a conoscenza di un fenomeno chimico-fisico dove, qualora l’ossigeno in atmosfera sia ad una concentrazione ridotta, la combustione avverrebbe in maniera limitata o addirittura non avvenga.

Sapendo che la concentrazione di ossigeno che respiriamo varia con l’altitudine, ho ricavato questo grafico che ci offre un paragone tra la percentuale di ossigeno che riusciamo ad assorbire e la quota sul livello del mare :

NB: la percentuale volumetrica di ossigeno non varia con l’altitudine. Questo perché il volume di un gas dipende solo dalla sua pressione e dalla sua temperatura, e non dalla quota. Quindi, se la pressione e la temperatura dell’aria diminuiscono allo stesso modo per tutti i gas, il loro volume relativo rimane invariato. Questo significa che la frazione volumetrica di ossigeno nell’aria è sempre del 21%, indipendentemente dall’altitudine .

Avrai potuto notare che già vicino ai 1500 m di altezza c’è un tenore di ossigeno paragonabile alle applicazioni ORS (Oxigen Reduction System), ossia quei sistemi impiantistici che abbassano l’ossigeno del locali affinché si minimizzi l’innesco di un incendio (di cui spiegherò nei paragrafi successivi).

Forse non sai che esiste un range di concentrazione (13-17%) dove un incendio non può essere innescato (a temperatura ambiente) ed allo stesso tempo gli esseri umani non rischiano la vita.
Se osservi la fig. 1, potrai facilmente immaginare come moltissime città del mondo vivano già normalmente in un’atmosfera carente di ossigeno. Tre esempi su tutti:

Quindi, a questo punto, una domanda potrebbe sorgere spontanea:

Ma allora, chi abita a migliaia di metri di altezza non potrà mai accendere un fuoco?

Ovviamente NO anche perché basta scrivere su google “incendio Bogotà” per sapere che in passato ci sono già stati degli incendi. Proprio dallo scorso novembre 2023 la Bolivia è in emergenza a causa degli incendi boschivi, nonostante un’atmosfera di ossigeno più rarefatta:

Ciò accade perché, in alta quota, l’ossigeno è comunque al 21% rispetto agli altri gas (azoto, anidride carbonica, acqua,…).

Perciò, certamente sarò più complesso innescare un’incendio a chilometri di altitudine ma resta comunque possibile.

E una volta che si innesca l’incendio? Tutto come sempre ma c’è un insegnamento

Se la temperatura dei locali si alza di centinaia di gradi l’altitudine conta ancora meno poiché le reazioni chimiche di combustione sono fortemente facilitate ed è sufficiente anche il 10% di ossigeno per l’auto-sostenibilità di un incendio.

Per cui, tornando al titolo dell’articolo, un collega di Bogotà certamente avrà meno lavoro rispetto ad un professionista antincendio italiano ma non rimarrebbe comunque a bocca asciutta perché gli incendi, una volta innescati, possono generare danni ingenti; resta, quindi, ancora sensata l’applicazione delle misure antincendio.

ORS – Oxigen Reduction System

Se potessimo veramente cambiare la composizione dell’aria, scopriremmo che la soglia di innesco in % di ossigeno dipende sia dal tipo di combustibile che dalla temperatura ambiente:

Nella pratica, per innescare una fiamma da un combustibile gassoso o liquido può bastare una percentuale molto minore di ossigeno in atmosfera e, come se non bastasse, la temperatura ambiente è spesso superiore ai 20°C indicati in tabella.

Più che altro, invece, sfruttare un’atmosfera carente di ossigeno per limitare l’innesco di una combustione può essere un’idea sensazionale per prevenire un’incendio.

Non a caso, infatti, ci hanno già pensato con la tecnologia ORS.

I sistemi a riduzione (o deplezione) di ossigeno si basano sul monitoraggio continuo dell’atmosfera dell’ambiente da proteggere, riducono la percentuale di ossigeno dal 21% a circa il 14-17%, un quantitativo tale che la combustione non potrà innescarsi.

Tale soluzione si realizza, molto semplicemente, immettendo azoto nel locale da proteggere e, con un monitoraggio costante dell’atmosfera, si realizza in mantenimento della concentrazione di ossigeno sotto il valore minimo di soglia (sicuramente sotto il 17%) e al di sopra della concentrazione pericolosa per la vita umana (13% di ossigeno).

L’azoto che serve a mantenere la concentrazione ai valori di progetto viene creato da un’apparecchio che preleva l’aria in condizioni standard (78% di azoto e 21% di ossigeno) e, mediante varie tecnologie, cattura l’ossigeno presente trasformando l’aria in un gas con un tenore di azoto del 96-97%.

Questa tecnologia diventa l’ideale nelle attività in cui non è possibile interrompere l’attività lavorativa (la cosiddetta business continuity), risolve parecchi problemi di gestione ed è altamente funzionale.

Bibliografia

RIFERIMENTO	AUTORI
Experimental study of large-scale fire behavior under low pressure at high altitude	Wei Yao, Xiaokang Hu, Jianzhong Rong , Jian Wang, Hui Zhang. Sage Journals
Influence of high altitude on combustion efficiency and radiation fraction of hydrocarbon fires	Haihang Li, Wei Yao, Pan Li, Zhihui Zhou, Jian Wang
Advantages and challenges with using hypoxic air venting as fire protection	M. Nilsson, P. Van Hees