Ricerche e pubblicazioni
GAS TOSSICI NEI FUMI
Valutazione degli effetti dei gas tossici - Progetto Transfeu
TRANSFEU HA RAGGIUNTO IL SUO PRIMO OBIETTIVO
Analisi del progetto TRANSFEU
PROGRAMMI DI RICERCA
Aprile 2009 – Novembre 2012
Sono stati raggiunti i seguenti risultati:
- è stato sviluppato un nuovo metodo di prova al fuoco ripetibile e riproducibile per la misurazione di gas tossici (67 prodotti sono stati provati secondo questo metodo di prova). Si basa su una analisi in continuo di gas in funzione del tempo con FTIR (Fourier Transform Infrared spectrometry)
- è stato proposto un nuovo sistema di classificazione pragmatica convenzionale per la tossicità degli effluenti rilasciati dai prodotti sui treni.
Questa classificazione si basa sul tempo per raggiungere un inabilitazione dei passeggeri e del personale. É stato convalidato dal confronto con il test in scala reale in carrozza.
- Una descrizione generale della metodologia di ingegneria della sicurezza antincendio ad essere utilizzati per il trasporto di superficie é stato scritto da TRANSFEU.
- Esso descrive l’obiettivo di sicurezza antincendio, l’approccio di analisi dei rischi di incendio, gli scenari di incendio di progetto e criteri di sicurezza, gli strumenti di simulazione numerica e quali dati devono essere utilizzati.
- Strumenti numerici e il metodo della simulazione sono stati sviluppati in modo da simulare l’effetto fuoco sull’integrità strutturale di barriere tagliafuoco, l’evacuazione delle persone, la crescita del fuoco, e gli effetti tossici sul personale ed i passeggeri a causa della combustione di prodotti.
Queste simulazioni sono state convalidate dal confronto dei risultati con prove complete e reali in scala.
ROLAND
ROLAND è un programma che L.S.F. ha coordinato sotto contratto con la Commissione EU e con Associazioni ed industrie Europee del settore edilizio.
Si tratta della messa a punto di un metodo di semiscala concepito da L.S.F., che, nelle condizioni di attacco termico stabilito – 40 kW/m2 – permette di misurare con buona precisione, ripetibilità e riproducibilità, il tempo di innesco, la propagazione dell’incendio sulla superficie nelle varie direzioni, la quantità di calore prodotta dalla combustione (per mezzo della curva della temperatura degli effluenti) e l’opacità dei fumi emessi.
E’ considerato un metodo di semiscala “semplificato” per il costo molto ridotto sia dell’apparecchiatura che delle prove. Ha mostrato anche una buona correlazione, sarebbe più corretto dire corrispondenza, con i dati ottenuti con il Room Corner Test (prova di full-scale – scenario di riferimento).
Descrizione delle principali ricerche NON RISERVATE effettuate
Conclusioni sulle differenze tra risultati dei test di scala reale e quelli di piccola scala
I cavi elettrici sono un prodotto molto particolare che, per quanto riguarda il comportamento al fuoco, merita un discorso a sà.
La valutazione completa comprende l’accendibilità, cioè la facilità di incendiarsi quando sottoposti ad un attacco termico relativamente debole come una fiamma di potenza relativa o un irraggiamento di pochi kW/m2, la propagazione e le quantità prodotta, nel tempo, di calore, di fumi opachi e di gas tossici. Ciascuno di questi fenomeni, che in gergo chiamiamo parametri, concorre a calcolare una valutazione di pericolosità che determina poi la “classe”, utilizzata nei regolamenti di sicurezza all’incendio, per correlare le prestazioni al fuoco con i criteri di impiego nei vari scenari. Il cavo ha alcune peculiarità: è un prodotto composito, a volte da molti componenti, che si presentano alle sollecitazioni dell’incendio in fasi successive, determinandone l’andamento. Che varia durante lo sviluppo dell’incendio stesso secondo i componenti che vengono via via interessati. La guaina esterna, i filler quando presenti, le guaine dei vari cavi interni, la natura dei cavi e il diametro dei vari componenti. Anche la composizione dei conduttori, forma diametro e peso totale hanno influenza sul comportamento del cavo.
Ci abbiamo lavorato molto e per diversi anni, a cominciare dal 1998
I documenti che Vi presentiamo sono relativi soltanto ad alcune ricerche , presentate all’ISO TC92sc1 e sc3, al CEN, alla Commissione di Bruxelles che l’ha finanziati in parte. Altri lavori come: l’efficienza del cavo ottico durante l’incendio prolungato, per verificare il funzionamento del sistema di segnalazione e trasmissione nel tunnel, ad esempio, che è di proprietà dell’industria che l’ha fatta eseguire: in quell’occasione sono rimasto affascinato da un apparecchietto in grado di tranciare la fibra ottica, misurare l’esattezza del taglio a 90° (una minima differenza veniva segnalata, in modo da correggere l’errore anche solo di uno o due gradi, che avrebbe compromesso il segnale) ed eseguire poi la saldatura. Costava, a quel tempo, circa 65 milioni di lire: l’operatore lo custodiva con un’attenzione quasi morbosa. Si adoperava anche nelle navi posacavi transoceaniche, e ce n’erano ben pochi esemplari in circolazione. Le principali conclusioni che possiamo oggi considerare acquisite in questo settore sono le seguenti:
- sono state perfezionate sia l’apparecchiatura che la procedura per misurare contemporaneamente la propagazione (già prevista da sempre), il rilascio di calore, le emissione di fumi opachi e i gas tossici. In un unico test di scala reale, quindi molto affidabile in quanto molto realistico. Nel settore dell’edilizia, la tossicità degli effluenti non è ancora presa in considerazione nei regolamenti, mentre lo è nel settore dei trasporti, specialmente in quello ferroviario e marittimo
- i test di bench scale, hanno un significato relativo; i gas che troviamo in un’apparecchiatura ad accumulo, come la camera ISO 5659-2, NON sono gli stessi rilevati nei test di full scale” nei primi troviamo sempre o quasi la formaldeide, che nei test di full scale, in cui sono sempre presenti le fiamme, non troviamo più. Anche i test che prevedono l’analisi di una grammo di prodotto combustibile per ciascuno dei componenti presenti nei rivestimenti e nei filler, facendo gorgogliare i gas nelle bottiglie di acqua, NON danno un’informazione utilizzabile per prevedere il rilascio del cocktail di specie gassose tossiche del cavo nella sua completezza.
- In più, oggi utilizziamo la FTIR, le cui acquisizioni (che non spariscono nello scarico del lavandino come le soluzioni per le analisi di chimica umida) entrano nel computer a futura memoria e controllo: gli interferogrammi si possono “rileggere” a distanza di anni, scoprendo specie per le quali, a suo tempo, non si erano potute fare le calibrazioni. Scoprire il fluoruro di carbonile nel 2006 prodotto da un prodotto testato nel 1994 è una bella soddisfazione, per esempio, e soltanto la FTIR permette questo tipo di verifiche.
Il metodo di piccola scala che prevede l’uso della camera ISO 5659-2 con l’applicazione della FTIR, grazie al programma TRANSFEU, è arrivato ad un livello di affidabilità finora mai raggiunto in termini di ripetibilità e riproducibilità. (E per le informazioni sulle modifiche che hanno fatto ottenere questo risultato, rimandiamo al capitolo relativo di TRANSFEU). Recentemente, abbiamo confrontato i risultati di piccola scala con quelli di scala reale, e abbiamo constatato che a 50kW/m2 di irraggiamento il primo sistema produce sempre formaldeide, mentre questo gas, piuttosto pericoloso, non si trova nelle provedi scala reale, benchà l’attacco termico sia più o meno equivalente. La causa è dovuta sia alla ventilazione, controllata ma presente nelle prove di grande scala mentre è assente nella camera ISO, ad accumulo, sia alla presenza di fiamme in contatto con i cavi nel primo caso mentre nel secondo la decomposizione è causata solo dall’irraggiamento del cono radiante. All’ISO eravamo fino a poco tempo fa convinti che la fiamma pilota non fosse necessaria per ottenere la combustione e quindi nella prova a 50 kW/m2 la fiamma pilota non è prevista.
Dobbiamo ammettere l’errore: le stesse prove ripetute con la fiamma pilota producono valori di FEC diverse in quanto la formaldeide NON compare mai.
Si potrà in futuro, aggiungere la fiamma pilota anche nei test a 50 kW/m2, ma rimango comunque convinto che i test in scala reale siano più rappresentativi dell’incendio vero e quindi più affidabili per valutare il comportamento dei prodotti, e rappresentano anche una apprezzabile riduzione dei costi
BELFAGOR
Rappresenta un programma di ricerca pre-normativa europea avviato dalla Commissione Europea DG XII (General Directorate of Science Research and Development) e DG III (General Derectorate for Industry) gestito in cooperazione con i seguenti istituti:
- AIDIMA – Spain
- BAYER AG – Germany
- CENTEXBEL – Belgium
- LNE – France
- LSF – Italy
- RAPRA – United Kingdom
- TNO – The Netherlands
- IKEA – Denmark
Il programma è stato coordinato da LSFire Laboratories. L’obiettivo del programma BELFAGOR è di fornire un supporto tecnico e scientifico per le esigenze funzionali fornite nel First Essential Requirement of the draft proposal Directive on fire behaviour of Upholstered Furniture, concernente gli articoli e componenti che recita: “First Essential Requirement: initial ignition level. Il mobile imbottito e relativi articoli dovrebbero essere progettati e realizzati per non incendiarsi all’esposizione di diversi tipi di fonte di calore classificati in tre livelli di rischio (domestico, luoghi pubblici, prigioni e ospedali psichiatrici).
“Jim Quintiere, professore della MARYLAND UNIVERSITY, mi chiese la disponibilità di collaborare alla ricerca che il suo miglior studente avrebbe dovuto svolgere per la propria tesi di laurea in fire engineering, finanziata in parte dal NIST di Washington. Jim conosceva il nostro room corner, e le prime ricerche a cui avevamo partecipato per l’ISO. Fino ad allora, l’attacco termico ed il meccanismo per giungere al flash over era stato studiato un po’ approssimativamente, e le misure presentate da Matti Kokkala del VTT erano state eseguite in un diedro aperto, come risulta anche nel testo. Ho aderito alla proposta, Scott è stato da noi qualche settimana, si era portato una bella attrezzatura per l’acquisizione dati, abbiamo costruito insieme le piastre che avrebbero funzionato come radiometri etc. La sua laurea è stata un successo, sono stato invitato alla presentazione del documento al NIST, che l’ha pubblicato tra le proprie ricerche: è stata una tappa importante anche per noi per l’uso e la conoscenza del room corner test ISO 9705, che è stato adottato come scenario di riferimento, almeno in teoria, dal sistema CEN di classificazione.”
Durante alcune prove di full scale (casette costruite con pannelli sandwich di diversa natura), abbiamo voluto monitorare l’andamento dei fumi opachi all’interno del manufatto. Alcuni gruppi ottici tra quelli utilizzati a Voghera sono stati montati in modo da misurare i tempi in cui la visibilità si annulla alle diverse altezze prima di raggiungere il flah over e/o prima di uscire dalla parte superiore della porta