Come spegnere un incendio in un archivio cartaceo limitando danni da estinguenti inadatti

La protezione contro l’incendio di un archivio cartaceo è un argomento di sicurezza molto complesso in quanto combina la protezione dei beni con quella dei “danni” conseguenti all’applicazione dei sistemi di protezione degli stessi; i cosiddetti effetti collaterali, che sono pressoché inevitabili con la gran parte dei sistemi antincendio adottabili. Quindi è necessaria un’analisi del rischio ben ponderata per valutare le diverse opzioni di protezione. La scelta di un impianto di protezione contro l’incendio in un archivio, che sia storico o meno, non può prescindere dall’analisi del rischio d’incendio. Infatti qualsiasi protezione contro l’incendio dovrà essere analizzata non solo alla luce delle sue caratteristiche o “alla moda del momento” ma soprattutto dovrà soddisfare il compito che l’analisi del rischio le ha attribuito e farlo nella maniera il più possibile efficace.

L’analisi, e la conseguente scelta, deve essere il più possibile oggettiva, pratica e razionale. Durante lo studio del rischio e la scelta della soluzione antincendio dobbiamo chiederci cosa ci aspettiamo dal sistema antincendio che andiamo a scegliere per il caso specifico in esame! Questo approccio deve dare una risposta esauriente che va coniugata con una seconda, ed anch’essa essenziale questione, ovvero i fondi a disposizione per realizzare l’impianto che idealmente vogliamo.

L’analisi del rischio deve valutare le “caratteristiche” dell’archivio. A questo proposito si deve considerare che il valore del carico d’incendio q_f, e quindi dell’energia complessivamente disponibile in un caso come questo, sebbene difficilmente “ricavabile” poiché i libri o i raccoglitori di carta non bruciano in maniera “allegra”, è pur tuttavia molto elevato, raggiungendo facilmente le migliaia di MJ/m². Esso è cioè tale da non poter essere semplicemente fronteggiato in termini di resistenza al fuoco del locale!!!

In un caso come quello in esame i parametri della valutazione del rischio, in conformità alle nuove norme di prevenzione incendi, e cioè l’R_vita, l’R_beni e l’R_ambiente sono tali per cui solo l’R_beni è da considerare. E’ infatti poco probabile che in caso d’incendio un archivio possa rappresentare un problema per l‘esodo delle persone (la carta non provoca incendi rapidi e qualunque sistema di rivelazione è in grado di rilevare un principio d’incendio sin nelle prime fasi) ed il rischio per l’ambiente è anch’esso poco significativo non dovendosi considerare la presenza di sostanze che possano avere effetti particolarmente negativi sull’ambiente.

L’R_beni è quindi il fattore decisivo nella nostra analisi e valutazione del sistema antincendio più idoneo alla protezione dell’archivio. La stella polare dell’analisi in questione riguarda cosa ci aspettiamo dall’impianto antincendio a protezione dell’archivio o meglio ancora quali conseguenze siamo disposti ad accettare dopo l’intervento dello stesso? A questa domanda le risposte sono molteplici, ma possono essere riassunte in 3 livelli di conservazione principali:

1. Vogliamo che il contenuto sia preservato, pur ammettendo danni marginali al contenuto;
2. Vogliamo che anche il contenuto sia preservato ed ammettiamo solo danni trascurabili;
3. Non ammettiamo alcun danno al contenuto;

A seconda del livello di conservazione che ci aspettiamo/vogliamo deriva la scelta “ottimale” dell’impianto si spegnimento incendi. La tecnologia antincendio odierna mette a disposizione una serie di sistemi di protezione contro l’incendio per i locali adibiti ad archivio;

• Sistemi automatici sprinkler, eventualmente di tipo a preazione;
• Sistemi di protezione watermist, basati sull’impiego di ugelli chiusi tipo sprinkler, eventualmente associato ad un sistema di rivelazione per allarme precoce;
• Sistemi di protezione a gas estinguenti, di tipo inerte o chimico, corredati di apposito impianto di rilevazione d’incendio;
• Sistemi di protezione ad aerosol condensato associato ad un sistema di rivelazione di incendio;

I sistemi sopra menzionati quale quelli possibili per la protezione delle aree adibite ad archivio hanno prestazioni diverse e si considerano più o meno adatti a seconda dei casi, principalmente in funzione del “danno residuo” che è intrinseco nel loro utilizzo; il fattore economico poi non è trascurabile nella selezione.

Sistema Sprinkler
La tecnologia antincendio sprinkler non ha bisogno di essere presentata; essa si basa sull’installazione al soffitto di una rete di tubazioni che sono caricate con acqua in pressione.

La rete sprinkler è costituita da ugelli chiusi che si aprono automaticamente al raggiungimento di una certa temperatura, tipicamente dell’ordine dei 70° nel caso di un archivio. Solo le testine che raggiungono la temperatura di taratura si apriranno e consentiranno all’acqua di uscire dalle tubazioni controllando l’incendio fino all’eventuale spegnimento completo.

È chiaro però che un intervento del sistema sprinkler comporta già di per se un certo livello di danno per il contenuto, che deve già essere interessato da un incendio significativo per aver raggiunto la temperatura di 70 e più gradi centigradi al soffitto, ed eventualmente anche per il contenitore, l’edifico che contiene l’archivio, che sarebbe interessato da una notevole quantità d’acqua erogata dagli sprinkler aperti. Per dare un’idea il primo sprinkler che interviene sull’incendio erogherà da un minimo di 100 fino ad un massimo di 200 ed oltre litri per minuto e si può immaginare che tipo di danno una tale quantità d’acqua può causare sia all’archivio sia all’edificio.

Sistema Watermist
La tecnologia antincendio watermist è una delle più innovative disponibili sul mercato; essa basa il proprio funzionamento sulla erogazione di acqua in goccioline finemente suddivise ed è caratterizzata da un ridotto danno da acqua proprio grazie alla minore quantità scaricata rispetto ai sistemi sprinkler tradizionali.
Per dare un’idea, rispetto ai valori di cui sopra, sono oggi disponibili sistemi che, per aree tipo gli archivi, possono operare con portate specifiche per ciascun ugello dell’ordine dei 15-30 lpm contro le centinaia di lpm menzionati per i sistemi sprinkler tradizionali.
Il funzionamento dei sistemi watermist in questi casi è basato sull’impiego di ugelli chiusi da elemento fusibile con intervento automatico tipo sprinkler; ne segue che anch’essi sono destinati all’intervento quando l’incendio è già sviluppato e la temperatura al soffitto dell’ambiente ha raggiunto valori superiori ai 70 °C. Possono validamente essere usati per il controllo degl’incendi nei locali destinati ad archivio, ma solo se si può mettere in conto la perdita di una quantità, sia pur ridotta, di documenti immagazzinati.
Il danno sul contenitore è di gran lunga più contenuto che nel caso dei sistemi sprinkler tradizionali e l’invasività dell’impianto è ridotta grazie alla dimensione delle tubazioni che sono piuttosto piccole rispetto a quelle degli impianti sprinkler tradizionali.

Condizione essenziale per l’impiego di un sistema water mist a protezione di un’area adibita ad archivio è che il sistema sia stato provato secondo un protocollo di prova internazionalmente riconosciuto. Sfortunatamente non vi è alcun protocollo formalmente pubblicato per gli scenari d’incendio tipici degli archivi per cui occorre rifarsi a protocolli più generali. Se l’archivio è di quelli classici ad altezza delle scaffalature dell’ordine dei 2-2,2 m, larghezza delle scaffalature 40 + 40 cm e corridoi dell’ordine degli 80 cm, allora l’archivio può essere considerato, secondo la normativa NFPA 13, che è l’unica a trattare questo argomento in modo specifico, come livello di pericolo Light, secondo la norma americana. Si noti che la norma americana classifica come LH attività a pericolo d’incendio simili a quelle che la normativa europea classifica OH1. In base a questo tipo di ragionamento si può considerare applicabile per un edificio adibito ad archivio storico somigliante ad una biblioteca la classificazione LH americana oppure OH1 europea. Di conseguenza sono utilizzabili sistemi che siano stati testati secondo il protocollo LH americano pubblicato da FM Approval oppure secondo il protocollo europeo per gli uffici pubblicato dal CEN nella prima edizione della TS 14972 sui sistemi watermist.

Sistema antincendio a gas estinguente
La tecnologia antincendio più comunemente utilizzata per il controllo degl’incendi nei locali adibiti a biblioteca od archivio è la tecnologia basata sull’impiego di gas estinguenti; un sistema di rivelazione, il più possibile precoce, attiva un allarme in caso di un principio d’incendio e, se non diversamente operato dalla squadra di emergenza, comanda la scarica di una certa quantità di gas in grado di arrestare completamente il processo di combustione.

Il sistema è dimensionato per stabilire, all’interno del volume interessato, una certa concentrazione di gas estinguente, caratteristica dello specifico gas, e comporta quindi la predisposizione di una quantità di gas proporzionale direttamente al volume complessivo da proteggere.
I gas impiegati sono di tipo “inerte” che operano per semplice diluizione dell’ossigeno presente all’interno del locale fino ad un livello inferiore al 12%, che è dimostrato essere in grado di spegnere qualsiasi incendio specie di materiali cellulosici, oppure di tipo chimico che agiscono per inibizione chimica del processo di combustione.

In questo secondo caso si ha il vantaggio di poter stoccare un volume nettamente minore di gas essendo i gas chimici tutti immagazzinati allo stato liquido; per contro il gas chimico presenta un maggior costo di ricarica e può determinare la formazione di sottoprodotti corrosivi in caso di intervento ritardato.

Il sistema a gas richiede, per poter operare, un sistema di rivelazione d’incendio particolarmente affidabile per il comando della scarica.

Una limitazione tipica dei sistemi a gas estinguente è la necessità di mantenere la concentrazione di gas per un tempo minimo di 10 minuti allo scopo di garantire il completo spegnimento del focolaio d’incendio. La tenuta dei locali, da verificare mediante “Door Fan Integrity Test”, è essenziale per la verifica di tale condizione. Anzi un test di questo genere dovrebbe essere condotto ancora prima di ipotizzare la realizzazione del sistema a gas, poiché il mancato successo del test può essere una motivazione per la ricerca di un diverso sistema di protezione contro l’incendio.

Altro problema dei sistemi a gas riguarda la tossicità dell’estinguente gassoso il quale se inalato può essere causa di morte. Inoltre l’immissione di gas all’interno del volume protetto comporta l’abbassamento della concentrazione dell’ossigeno portando alla morte lo sventurato che dovesse trovarsi all’interno del volume interessato alla scarica estinguente.

Inoltre i residui post-scarica sono corrosivi per il materiale contenuto nell’archivio. 

Ancora, nella progettazione del sistema, si deve prendere in considerazione qualunque eventuale pericolo per il personale creato dalla scarica di agenti estinguenti gassosi.

La scarica di un sistema può causare rumore sufficientemente alto da essere motivo di allarme, ma generalmente insufficiente da causare una lesione traumatica. Una scarica ad alta velocità dagli ugelli potrebbe essere sufficiente a spostare oggetti consistenti direttamente sulla traiettoria e può causare una turbolenza generale nei volumi sufficiente a spostare carta e oggetti leggeri non fissati. Il contatto diretto con agenti estinguenti liquefatti scaricati da un sistema ha forte effetto raffreddante sugli oggetti e può causare ustioni da congelamento sulla pelle.
Si deve evitare l’esposizione non necessaria a tutti gli agenti estinguenti gassosi.

Il tempo massimo di esposizione assunto dalle precauzioni di sicurezza nel presente documento è 5 min. Tempi di esposizione maggiori di 5 min possono comportare effetti fisiologici o tossicologici.

Sistema antincendio ad aerosol condensato
La tecnologia antincendio ad aerosol condensato è la tecnologia più innovativa disponibile sul mercato e ben si sposa alla protezione antincendio di ambienti quali archivi cartacei; è un sistema antincendio automatico comandato da un impianto di rivelazione incendi che attiva un allarme in caso di un principio d’incendio e, se non diversamente operato dalla squadra di emergenza, comanda l’attivazione dell’impianto ad aerosol in grado di estinguere completamente il principio d’incendio.

Il sistema di spegnimento ad aerosol, viene realizzato mediante l’utilizzo di appositi Erogatori Antincendio (EA) , il cui agente estinguente sono Sali di Potassio, secondo le concentrazioni e le indicazioni di progetto indicate dal costruttore. Tale composto, nella formulazione di base, si presenta in forma solida (compound), con massa predeterminata secondo la tabella di dimensionamento indicata dal costruttore.

L’attivazione della reazione di innesco della massa solida di base dell’estinguente, è derivata dal circuito elettrico interno di attivazione con linea bifilare in bassa tensione (24 Vcc.). L’immediato cambiamento di stato - da solido ad aerosol - del composto di base, si manifesta con l’emissione di particelle di Aerosol di Sali di Potassio in fase gassosa, aventi una granulometria infinitesimale (da 0.5 a 4 micron circa), in grado di esercitare una doppia azione nei confronti di un focolaio di incendio in atto. Il meccanismo d’azione degli Aerosol di Potassio, è costituito dal blocco dell’autocatalisi dell’incendio che si concretizza nell’inibizione dei radicali che sostengono la reazione di combustione, attuandosi attraverso una doppia azione, fisica e chimica.

L’azione fisica è legata alle caratteristiche chimico - fisiche dei metalli alcalini dei quali il Potassio fa parte. Esso, ha un potenziale di “ionizzazione” fra i più bassi e pertanto anche il modesto apporto di energia dato durante la fase di passaggio di stato è sufficiente a ionizzare, ovvero ad eliminare gli elettroni dall’atomo di Potassio. Un atomo ionizzato è molto reattivo nei confronti degli altri ioni presenti durante la reazione di combustione (incendio): si formeranno quindi istantaneamente composti inerti estremamente stabili che sottrarranno energia alla reazione di combustione sino ad annullarla del tutto. Durante questo processo, essendovi particelle inerti – i sali di Potassio - solide in sospensione, non si verificano decrementi significativi del tenore di ossigeno in ambiente né repentini abbassamenti della temperatura (i sali di Potassio sono assolutamente anidri).

L’azione chimica del composto estinguente, si sviluppa durante la combustione, ove si formano per effetto dell’autocatalisi, i radicali liberi. Essi per loro natura sono molto instabili e tendono, attraverso reazioni successive a portarsi ad un livello di stabilità finale. Durante la combustione quindi, oltre a generarsi anidride carbonica ed acqua, si manifestano notevoli quantità di radicali instabili di idrossido (ossidrile OH) che permettono alla reazione di proseguire. Il Potassio ionizzato proveniente dalla scissione del Carbonato di Potassio Idrato, presente nell’Aerosol diffuso in ambiente, reagisce durante la combustione con i gruppi ossidrilici OH (radicali liberi).

La sottrazione dei radicali liberi per effetto dei legami di cui sopra, non alimenta più la combustione che a questo punto s’interrompe. L’azione estinguente dell’Aerosol di Sali di Potassio non avviene né per soffocamento (decremento di ossigeno) né per raffreddamento (come nell’acqua), ma con un meccanismo simile a quello delle sostanze alogenate, ovvero attraverso una reazione –reazione terminale della catena – indotta dallo stesso incendio.

I principali vantaggi del sistema di spegnimento automatico ad Aerosol si possono sintetizzare in:

• Semplicità di progettazione
• Facilità di Installazione;
• Flessibilità per l'eventuale riduzione o ampliamento dell'impianto nel tempo;
• Nessuna necessità di contenitori in bombole ad alta o altissima pressione;
• Assenza di sovrappressioni durante la scarica;
• Non è necessario effettuare il Door-Fan test (obbligatorio per i gas) ne occorre installare valvole di sovrappressione;
• Facilità di Manutenzione;
• Longevità del sistema;
• Idoneità alla protezione di archivi e biblioteche anche storiche

Cosciente della qualità del suo prodotto, la Green Safety ha fatto testare gli effetti del suo aerosol su diverse tipologie di carta e pelle, dal laboratorio del Centro di Ricerca in Scienza e Tecnica per la Conservazione del Patrimonio Storico-Architettonico (CISTeC) della Proff.ssa M.Laura Santarelli; laboratorio notificato presso il Ministero dei Beni Culturali.

Il risultato è stato:

• Le carte e le pelli esposte all’azione dell’estinguente non presentano azioni degradative ossidative delle loro componenti chimiche;
• L’osservazione al microscopio rivela che dopo la pulitura della superficie dei materiali, queste risultano non aggredite chimicamente a conferma di quanto già individuato con la spettroscopia FTIR;

Questi risultati decretano che il sistema della Green Safety è l’estinguente perfetto per la protezione antincendio di archivi e biblioteche.