Per spiegare in breve i contenuti della prevenzione incendi, si deve partire da una domanda: cosa è la combustione?

In poche parole si può affermare che la combustione che interessa chi si occupa di prevenzione incendi è una reazione chimica di ossidazione, con sviluppo di fiamme e di calore. Anche se la complessità del feno-meno è tale da permettere di analizzarlo sotto numerosi profili, ne conviene prendere in considerazione gli aspetti pratici più immediatamente rilevanti ai fini della sicurezza. Il primo di questi aspetti che è opportuno esaminare riguarda le sostanze che vi prendono parte. A questo proposito si possono classificare le sostan-ze in funzione della veste sotto la quale partecipano alla combustione: in particolare, si definiscono combu-renti quelle chimicamente attive, di cui l'ossigeno è la più diffusa e praticamente l'unica presa in considera-zione nella prevenzione incendi ordinaria. Ricadono nella categoria dei combustibili, invece, le sostanze che, nel corso della reazione, si ossidano, cioè si legano ad uno o più atomi di ossigeno. Sono inoltre prese-nti altre sostanze, denominate catalizzatori, la cui funzione non è ancora ben chiara, ma che sicuramente alla reazione di svilupparsi con velocità fisicamente significative pur non subendo alcuna modificazione.

Un ulteriore elemento da considerare è la velocità. Noi non definiamo combustioni tutte le reazioni di ossida-zione: il parametro chimico che caratterizza come combustioni tali reazioni è la velocità con cui essi si manifestano: se quest'ultima non fosse significativa, una reazione di ossidazione interesserebbe solo chi segue i dati sperimentali registrati durante le prove di laboratorio. Viceversa, questo parametro è importante: ad esempio, una reazione di combustione veloce prende il nome di esplosione. La velocità, quindi, costituisce un parametro fondamentale, perché solo nel caso in cui sia superiore a determinati valori si potrà assistere al fenomeno per cui il calore generato dall'ossidazione di una molecola riesce ad innalzare la temperatura di quelle circostanti fino a determinare la loro reazione di ossidazione, innescando quindi un processo a catena.

Un ulteriore elemento che interessa ai fini di uno studio qualitativo della combustione riguarda l'energia ne-cessaria per attivarne il processo. Anche in condizioni ideali di pressione e di concentrazione, due sostanze idonee non danno luogo alla reazione se non si raggiunge per un tempo sufficiente una temperatura minima necessaria ad attivare le molecole nelle immediate circostanze. In termini chimico-fisici, si esprime questo concetto con l'espressione di "energia di attivazione", cioè l'energia che deve essere fornita al sistema perché avvenga la combustione.

Un ultimo elemento necessario per essere certi che avvenga un incendio riguarda l'aspetto geometrico, cioè delle dimensioni nelle quali una data sostanza si trova suddivisa. E' esperienza comune la difficoltà con cui la legna in tronchi prende fuoco in un camino. Eppure, la stessa legna, se ridotta alle dimensioni della segatura costituisce un elevatissimo pericolo di esplosione, come sanno tutti coloro che lavorano in una falegnameria; ed ancora, nessuno ha mai sentito parlare di un campo di grano che sia esploso, ma le esplosioni all'interno di mulini sono sempre molto pericolose. Tutto dipende dalla superficie specifica della sostanza, e cioè, se a parità di massa si aumenta la superficie del combustibile, anche la velocità di reazione ne subirà equivalenti effetti in termini di facilità di ignizione. Queste considerazioni sono state sempre studiate per migliorare le prestazioni di motori e caldaie, ma si applicano anche nella prevenzione degli incendi e delle esplosioni.
A questo punto è bene pertanto chiarire cosa sia un'esplosione e in cosa questa differisca da uno scoppio. Mentre alla seconda questione si può rispondere agevolmente - lo scoppio è la rottura meccanica di un contenitore soggetto alla pressione di un fluido, a differenza dell'esplosione, che è una reazione chimica - non è altrettanto semplice indicare in cosa differisce una reazione esplosiva da una combustione molto rapida. In generale si può affermare che si manifesta il fenomeno esplosivo quando le onde di propagazione del fronte di fiamma sono tali da indurre la reazione di ossidazione non per trasmissione del calore prodotto dalla reazione chimica, ma per la compressione delle particelle adiacenti. In sostanza l'esplosione procede con onde d'urto, a velocità che possono raggiungere i 3500 m/s.

Con un schema grafico conosciuto come triangolo dell'incendio, si può ricordare che per una combustione devono essere presenti tre elementi: combustibile, comburente ed innesco. Lo schema grafico del triangolo indica che le condizioni che danno luogo all'incendio si trovano solo all'interno della sua area.

Le stesse misure di sicurezza possono essere spiegate con il triangolo: per eliminare la presenza del comburente, ci si deve portare sullo spigolo ad esso opposto, come fanno i Vigili del fuoco quanto gettano l'acqua sul combustibile. L'acqua, infatti, separa l'aria dal comburente e, quindi, soffoca l'incendio.

Dirigendosi sullo spigolo opposto al vertice dell'innesco, vuol dire raffreddare il combustibile, riducendo la possibilità di riscaldare le particelle in prossimità della zona di combustione. Ancora una volta l'acqua, che assorbe nella vaporizzazione notevoli quantità di calore, è alla base di questa azione e questo spiega perché l'acqua sia tuttora l'estinguente ancora più utilizzato.

Un'ulteriore tecnica , quella di sottrarre combustibile all'incendio, è utilizzata dai Vigili del fuoco in incendi nei quali è difficile o impossibile raggiungere con l'acqua il combustibile depositi di copertoni, di balle di fieno ed in generale gli ammassi di rifiuti).

Indicati per sommi capi i meccanismi di avvio della combustione e le condizioni necessarie perché questa possa avvenire, si può ricordare che, dal punto di vista chimico, le molecole di ossigeno (presente nell'aria in percentuale di circa il 21 %) si combinano con atomi di una sostanza combustibile, nel caso più comune il carbonio, per dare luogo a molecole di ossido di carbonio (CO) di anidride carbonica (CO2) e di composti più complessi e non meno pericolosi per la vita umana. Questa descrizione molto semplificata serve ad introdurre la problematica dei prodotti della combustione.

Le cognizioni sulle condizioni al contorno necessarie per determinare un incendio ci permettono di maneggiare le misure che chiamiamo di "prevenzione", cioè quelle che servono a diminuire le probabilità che un incendio sia innescato. Fino ad ora, però, non abbiamo ancora gli strumenti per limitare le conseguenze dell'incendio. Una buona strategia della sicurezza, però, non può fermarsi al primo aspetto, ed in ogni caso ci si dovrà proteggere dalle conseguenze di un possibile incendio, compiendo un opera che viene definita di "protezione".

Poiché, in ultima analisi, ci si deve proteggere soprattutto dai prodotti della combustione, sono state concepite in materia diverse classificazioni, ma ai nostri fini è sufficiente suddividere i prodotti stessi in tre gruppi: il calore, i fumi, i gas tossici. Piuttosto che darne una descrizione tecnico-scientifica, in questa sede è preferibile descriverne gli effetti, per poterne capire il pericolo e per decidere con maggiore consapevolezza le misure di sicurezza da attuare.
Esaminato in breve come avviene l'incendio, si può passare alla descrizione dei prodotti della combustione. In primo luogo, la combustione genera calore, e questo a sua volta ingenera uno sforzo sulle persone che vi sono esposte, diminuendone le capacità di resistenza fisica. Questo fatto è noto ai Vigili del fuoco: nell'utilizzo di apparecchi di respirazione durante gli incendi, la durata delle bombole è molto più breve di quella a cui sono abituati durante le esercitazioni. Sulle strutture degli edifici, il calore determina già a basse temperature deformazioni tali da generare sollecitazioni, ma con l'aumentare della temperatura entrano in crisi i singoli elementi portanti.

La temperatura massima sviluppata nella combustione non è uguale per tutte le sostanze, ma varia notevolmente: si passa dai 1200 °C del legno secco ai 1800 °C del petrolio ai 2600 °C dell'acetilene. Di conseguenza, anche il calore prodotto durante la combustione varia con analoga evidenza.

Spesso trascurati, i gas tossici sono la principale causa di morte delle persone in un incendio. Le lesioni da ustione le troviamo solo a seguito di esplosioni, ma in generale le vittime degli incendi sono da imputare ai gas sviluppatisi dalla combustione. Quali sono i principali gas sviluppati in un incendio? Non esiste una risposta in via generale, visto che il prodotto dipende dalla sostanza che brucia, ma sono frequenti l'ossido di carbonio, l'acido cloridrico, l'acido nitrico, il fosgene. Ciascuno di questi gas esercita sull'uomo un'azione irritante o asfissiante.

Altro prodotto della combustione sono i fumi, che determinano un pericolo non trascurabile per l'azione di oscuramento della vista, di irritazione degli occhi e di disorientamento nelle persone che fuggono da un incendio. La differenza rispetto ai gas consiste nel fatto che il fumo è costituito da particelle solide, finissimamente suddivise, che i flussi di aria e gas caldi disperdono nell'atmosfera circostante.

Accennato alle cause dell'incendio ed ai prodotti della combustione, si possono introdurre gli elementi di base della prevenzione incendi, partendo dal comportamento al fuoco dei materiali. Con resistenza al fuoco si indica la propensione di un muro o di un solaio a resistere per un certo intervallo di tempo, mentre con reazione al fuoco si indica una classificazione che si riferisce alla propensione degli elementi a partecipare ad un incendio. In generale, si deve cercare di installare materiali di rivestimento o arredo che, soggetti a piccoli inneschi, non diano luogo all'incendio ma abbiano un comportamento autoestinguente, ossia, una volta rimosso l'innesco, cessi la combustione. Il Ministero dell'Interno ha emanato diverse norme in materia di resistenza al fuoco e di reazione al fuco dei materiali, ed attualmente è impegnato in sede europea nella emanazione di norme comuni su tali argomenti.

Abbiamo tratteggiato i meccanismi di avvio della combustione e le condizioni necessarie perché questa possa avere luogo, ed a questo punto è lecito chiedersi come essa avvenga effettivamente. Non esiste una risposta generale a questa domanda, dal momento che a seconda delle sostanze che vi sono coinvolte si presenteranno meccanismi differenti. In generale si può ricordare che molecole di ossigeno (presente nell'aria in percentuale di circa il 21 %) si combinano con atomi di una sostanza combustibile, nel caso più comune è il carbonio, per dare luogo a molecole di ossido di carbonio (CO) e di anidride carbonica (CO2). Questa descrizione, forse eccessivamente semplice, in realtà serve ad introdurre la problematica dei prodotti della combustione.
Il calore determina un forte stress sulle persone che vi sono esposte, diminuendone le capacità di resistenza fisica. Questa circostanza è ben nota ai Vigili del fuoco che utilizzano gli apparecchi di respirazione durante gli incendi: la durata delle bombole, nell'intervento, è molto più breve di quella a cui sono abituati durante le esercitazioni proprio a causa dello stress fisico e mentale che il calore induce sull'organismo. Sulle strutture degli edifici, inoltre, il calore determina già a basse temperature deformazioni tali da generare sollecitazioni alle quali, in generale, non è previsto che le strutture resistano. Con il crescere della temperatura, poi, entrano in crisi i singoli elementi portanti, per disgregazione (sgretolamento del conglomerato cementizio) o per abbattimento delle capacità di resistenza dei materiali (rammollimento dell'acciaio), con i conseguenti rischi di crollo. La temperatura massima sviluppata nella combustione non è uguale per tutte le sostanze, ma varia notevolmente tra i combustibili: si passa dai 1200 °C del legno secco ai 1800 °C del petrolio ai 2600 °C dell'acetilene; di conseguenza anche il calore prodotto durante la combustione varia con analoga evidenza.

I gas tossici sono troppo spesso trascurati in rapporto al loro effettivo pericolo: non è ancora stato ben recepito che sono questi gas a causare la morte delle persone in un incendio. Le lesioni da ustione le troviamo solo a seguito di esplosioni, ma in generale le vittime degli incendi sono da imputare ai gas sviluppatisi dalla combustione. A questo proposito non è inutile ricordare che alcuni di questi gas sono stati usati nella prima guerra mondiale per uccidere il nemico, come il fosgene (COCl2), tipico prodotto della combustione delle materie plastiche. Un aspetto non secondario della loro azione, comunque, risiede nell'aggressione che determinano sugli elementi strutturali, aggressione che è spesso in grado di determinarne la crisi anche laddove il calore non ha provocato eccessivi danni. Ad esempio, si ricordi che la combustione del pur diffusissimo cloruro di polivinile (PVC) dà luogo a gas che aggrediscono le strutture e gli utensili metallici, fino alle armature di acciaio annegate nel conglomerato cementizio, rendendoli anche inutilizzabili. A questo proposito si riportano nella tabella seguente alcuni dati concernenti l'opacità, la tossicità e l'acidità di fumi e gas prodotti dalla combustione di cavi elettrici in PVC.

Anche i fumi determinano un pericolo non trascurabile. Li distinguiamo dai gas in quanto il fumo è costituito da particelle solide, finissimamente suddivise, che i flussi di aria e gas caldi disperdono nell'atmosfera circostante. Il loro pericolo risiede soprattutto nel nascondere alla vista le vie di esodo ed, insieme ai gas, sono uno degli elementi di più difficile controllo in quanto si sviluppano velocemente e fin dalle prime fasi dell'incendio. Non si deve dimenticare, comunque, che il pericolo che determinano per la vista (irritazione agli occhi, lacrimazione) è concreto anche all'aperto e che pertanto, al pari dei gas tossici, il rischio loro connesso deve essere tenuto presente anche nel caso dei cantieri.

Descritti, seppur sommariamente, i prodotti della combustione ed i loro principali effetti, si possono indicare le misure che normalmente sono messe in atto per limitarne i danni. Per quanto riguarda gli effetti sul corpo umano, l'unica protezione possibile consiste nell'evitare di esporsi ad essi, oppure, in ultima analisi, di proteggersi tramite l'uso di dispositivi di protezione individuale. Anche il dettato del decreto legislativo n. 626 del 1994, tra le altre cose, indica come strada preferenziale quella di ricorrere a misure di tutela collettive piuttosto che personali. Pertanto, sia che si tratti del calore che dei gas o dei fumi, la prima opzione deve condurre ad allontanare le persone dal pericolo, schermando in qualche modo i luoghi in cui queste sono presenti o devono transitare per fuggire. Poiché non sempre sarà possibile prevedere una soluzione ragionevolmente accettabile per quanto riguarda i tempi di esodo, una soluzione alternativa può essere migliorare la vivibilità all'interno dei locali attraverso strutture resistenti agli effetti della combustione

Il comportamento al fuoco

A questo punto è possibile introdurre il concetto di comportamento al fuoco, concetto che richiama i due requisiti di resistenza al fuoco e di reazione al fuoco. Per quanto riguarda la resistenza al fuoco è bene premettere che il termine REI - resistenza al fuoco - associato ad un numero, indica la durata presumibile dell'elemento di protezione all'incendio. La sigla REI indica la propensione di un muro o di un solaio a resistere per un certo intervallo di tempo, espresso in minuti, garantendo la capacità portante (R) la tenuta ai fumi (E) ed il mantenimento di temperature accettabili sulla faccia non esposta alle fiamme (I). Nel caso di travi o pilastri si indicherà solo la lettera R, dal momento che una trave non separa ambienti e non deve limitare il passaggio di fumi o di gas, bensì è tenuta a garantire solo il requisito di resistenza alle sollecitazioni.

Al fine di avere un minimo di familiarità con queste grandezze, si può ricordare che la tuttora vigente circolare del Ministero dell'Interno n. 61 del 1961 assegna il valore REI 120 ai muri a due teste con intonaco, come anche ai tradizionali solai in laterocemento. Valori più bassi, che per convenzione ricadono nelle classi 15,30,45,60 e 90, si incontrano negli elementi in cemento armato a seconda dello spessore del copriferro.

Esistono, infine, alcune classificazione che attengono alla propensione degli elementi a partecipare ad un incendio, definita anche come reazione al fuoco. In particolare, negli ambienti in cui è necessario abbattere il rischio che un piccolo innesco dia luogo ad un principio di incendio - si pensi ai teatri o agli ospedali, dove anche il solo allarme potrebbe avere conseguenze pesanti per le persone presenti - si cerca di installare materiali di rivestimento o arredo che, soggetti a piccoli inneschi, non diano luogo all'incendio ma abbiano un comportamento autoestinguente, ossia per i quali una volta rimosso l'innesco cessi la combustione. Le norme italiane, ed in particolare il Decreto del Ministero dell'Interno 26/6/1984, a questo proposito, pongono nella classe zero le sostanze incombustibili (materiali lapidei, gesso, metalli) e nella classe 1 quei materiali combustibili che, adeguatamente trattati, superano nel modo migliore alcune prove standard. Le classi superiori, di conseguenza, indicheranno un comportamento peggiore.

E' interessante ricordare la genesi storica di questa classificazione, nata per aumentare la sicurezza dei locali di spettacolo (pochi anni prima erano avvenute le due tragedie del cinema Statuto di Torino e della mostra di antiquariato a Todi). Essa è stata successivamente estesa anche ad altre attività (alberghi, scuole ecc.) con un notevole successo. Si deve infatti evidenziare che nei locali in cui sono presenti questi prodotti non riescono a propagarsi facilmente neanche gli incendi dolosi, che si estinguono appena è rimosso o esaurito l'innesco.

Il comportamento al fuoco

Alcuni valori di resistenza al fuoco tratti dalla circolare del Ministero dell'Interno n. 91 del 14 settembre 1961

Spessori delle pareti tagliafuoco:

Spessori dei solai: