Prove di utilizzo dei sistemi CAFS in ambito industriale

Prove di utilizzo dei sistemi di spegnimento CAFS in ambito industriale presso il petrolchimico di Ferrara

Una collaborazione tra il Comando Provinciale Vigili del Fuoco di Trento e IFM Ferrara S.C.p.A.

Scopo della sperimentazione

Scopo dei test è verificare se i sistemi CAFS sono idonei ad essere utilizzati in ambito industriale per mitigare gli effetti di spandimenti e/o incendi di alcuni prodotti che sono presenti presso il petrolchimico. Queste sostanze dal momento che circolano anche sulle strade potrebbero rappresentare un problema anche fuori dal sedime industriale se coinvolte in un sinistro stradale:

  • Sostanze piroforiche;
  • Prodotti che a contatto con l’aria e l’acqua reagiscono violentemente sviluppando gas tossici e/o infiammabili;
  • Solventi infiammabili.

Da una ricerca in rete e dopo aver contattato personalmente alcuni utilizzatori di sistemi CAFS, incontrati in occasione del simposio iCAFS (https://icafs.com/) si può ipotizzare che alcune di queste sostanze non sono mai state testate utilizzando dei CAFS.

Caratteristiche delle sostanze utilizzate

Diethylaluminum Chloride (DEAC)

Il DEAC è un liquido piroforico. È un composto organico altamente pericoloso (C4H10AlC) che sviluppa vapori che sono più pesanti dell’aria (4,2). Quando è disciolto in esano è un liquido incolore.

Essendo  estremamente infiammabile deve essere tenuto lontano da scintille, fiamme o qualsiasi fonte di ignizione conservandolo in un contenitore di acciaio chiuso ermeticamente stoccato in un locale fresco ed asciutto dove le temperature e le pressioni non subiscono oscillazioni. In caso di fuoriuscita si devono eliminare le fonti di ignizione ed impedire che l’acqua possa entrarvi in contatto, ricoprendo la perdita con terra asciutta, sabbia o vermiculite. La sostanza è così reattiva con l’acqua che potrebbe incendiarsi a contatto con l’umidità presente nell’aria. I vapori possono diffondersi  e incendiarsi se in presenza d’innesco. L’incendio conseguente genera gas tossici se inalati.

In caso d’incendio per lo spegnimento utilizzare schiuma, polvere chimica o CO2, tenendo in considerazione che il composto può riaccendersi dopo l’estinzione a causa della sua elevata reattività. L’acqua non deve mai essere usata per spegnere le fiamme, poiché favorisce una reazione violenta.

 

Informazioni sulle proprietà fisiche e chimiche fondamentali:

  • Forma fisica: Soluzione liquida;
  • Solubilità in acqua: reagisce violentemente;
  • Colore: incolore;
  • Punto d’infiammabilità: −22°C
  • Densità: 0.7110g/mL

Video 1: Reazione del DEAC quando entra in contatto con l’acqua (fonte Youtube).

Titanium tetrachloride TiCl4

Il tetracloruro di titanio è un composto inorganico con formula TiCl4. Il TiCl4 è un acido di Lewis forte, esplosivo con acqua  con rilascio di HCl. Viene utilizzato come catalizzatore di polimerizzazione.

Il TiCl4 è un liquido volatile. A contatto con l’aria umida forma grandi nubi di biossido di titanio (TiO2) e cloruro di idrogeno. I pericoli derivanti dal tetracloruro di titanio derivano generalmente dal rilascio di cloruro di idrogeno (HCl).  Il tetracloruro di titanio è altamente irritante per la pelle, gli occhi, le mucose e il tratto respiratorio nell’uomo. L’HCL presenta un TLV-C  pari a 2 ppm. A titolo di esempio il Monossido di carbonio ha un TLV-C di 200 ppm.

Informazioni sulle proprietà fisiche e chimiche fondamentali:

  • Stato fisico: liquido;
  • Colore: giallo chiaro;
  • Odore: pungente;
  • Soglia olfattiva: nessuna informazione disponibile;
  • Densità di vapore relativa: 6,55.

    Video 2: fuoriuscita di vapori all’apertura di un barattolo di TiCL4 (fonte: Youtube)

Isoesano C6H14

L’isoesano è un alcano costituito da 6 atomi di carbonio a cui sono legati 14 atomi di idrogeno. È un solvente molto importante. È utilizzato nelle reazioni che coinvolgono basi molto forti. A temperatura e pressione ambiente si presenta come un liquido incolore dall’odore di benzina, di cui è un costituente importante, ed è quasi immiscibile con l’acqua. È un composto estremamente infiammabile, irritante, nocivo, pericoloso per l’ambiente e tossico per il sistema riproduttivo.

Informazioni sulle proprietà fisiche e chimiche fondamentali:

  • Stato fisico: liquido;
  • Colore: incolore;
  • Odore di: Benzina;
  • Soglia olfattiva; Non ci sono dati disponibili;
  • Densità 0,66 g/cm³ a 20 °C;
  • Densità di vapore 2,79 (aria = 1);
  • Temperatura di infiammabilità:  −22 °C (251 K);
  • Temperatura di autoignizione:  240 °C (513 K);
  • Campo di infiammabilità:  1,0 – 8.1 vol %.

 

Elenco delle prove

Da un confronto tra le parti è stata stabilita una sequenza di test che sono stati realizzati in data 27 settembre 2018 presso il campo prove del petrolchimico di Ferrara. Le prove sono state realizzate con le seguenti sostanze nelle quantità indicate nell’elenco sottostante:

  1. DEAC:

a) 1 prova con 5 kg di DEAC (prova nr 1).

2. Titanium tetrachloride TiCl4:

a) 2 prove con ciascuna due litri di TiCL4 (prova nr 2 e 3).

3. Isoesano C6H14:

a) 2 prove con ciascuna 200 litri di esano (prova nr 4 e 5).

4. Protezione di un serbatoio con schiuma secca:

a) 1 prova a secco (prova nr 6).

 

Prova Tipologia sostanza Quantità Rapporto Espansione Schiumogeno Oneseven B-AR Quantità acqua in litri Quantità schiuma litri Sistema CAFS e mandata d’attacco
1 DEAC 5 kg supersecca 1 % 242 3 Oneseven

Ø 70 mm

2 TiCl4 2 l supersecca 1 % 87 1

Oneseven

Ø 70 mm

3 TiCl4 2 l supersecca 1 % 306 3

Rosenbauer

Ø 45 mm

4 Isoesano 500 bagnata 0,6 % 434 3

Rosenbauer

Ø 45 mm

5 Isoesano 500 bagnata 0,6 % n.a. n.a.

Rosenbauer

Ø 45 mm

6 Copertura cisterna n.a. secca 0,6 % n.a. n.a.

Rosenbauer

Ø 45 mm

Tabella 1: Elenco dettagliato delle prove eseguite

 

Caratteristiche dei sistemi CAFS e dello schiumogeno utilizzati

Sono stati utilizzati due mezzi dotati di sistema CAFS entrambi in dotazione al Corpo Permanente di Trento.

  1. APS Scania Rosenbauer (2003);

Figura 1: APS Scania Rosenbauer VF Trento (Fonte VF Trento)

 

Tabella 2: Portate ed autonomia d’intervento APS Scania Rosenbauer (Luca Parisi)

2. ABP Man Gimaex (2013).

Figura 2 : ABP Man Gimaex VF Trento (fonte Gimaex)

 

Tabella 3: Portate ed autonomia d’intervento ABP Man Gimaex (Luca Parisi)

Caratteristiche dello schiumogeno

Oneseven AFFF B-AR

  • Synthetic Newtonian Aqueous Film Forming Foam;
  • Concentrazione d’uso 0,6 %;
  • tempo di drenaggio >3´;
  • Scadenza, dopo  20-25 anni.

 

Esecuzione delle prove

Modalità di erogazione e parametri della schiuma CAFS

Per le prove da 1 a 3 (DEAC e TiCl4) la schiuma ha un rapporto di espansione (RE) supersecca con concentrazione dello schiumogeno 1 %. Per le prove 4 e 5 rapporto di espansione schiuma bagnata e 0,6% schiumogeno mentre per la prova nr 6 rapporto di espansione schiuma secca e 0,6% schiumogeno;

La modalità di applicazione delle schiuma supersecca prevede di puntare con la lancia immediatamente all’esterno del contenitore. In questo modo la coltre che si va formando viene sospinta in avanti dalla schiuma stessa. Applicare la schiuma con questa tecnica fa si che la schiuma scivoli al di sopra del liquido con la massima delicatezza.

L’applicazione della schiuma bagnata avviene in modalità diretta.  L’unica accortezza è quella di evitare getti che entrino nel liquido causando degli spandimenti.

L’applicazione della schiuma secca per la protezione dal calore radiante avviene con applicazione dolce. L’operatore si posiziona ad una distanza tale che la schiuma arrivi già in fase discendente avendo già perso gran parte dell’energia prima di colpire la superficie del serbatoio.

Risultati prove

Avvertenza sulle difficoltà incontrate.

Vi sono delle criticità nella raccolta dei dati e nei parametri iniziali:

  • Le prove ed i test effettuati non sono stati realizzati con un metodo scientifico;
  • I test non sono stati riprodotti più volte al fine di verificare la ripetitiva dei dati;
  • Le misurazioni dei contenitori, delle quantità di estinguente e di alcuni dei prodotti coinvolti hanno un margine di approssimazione variabile;
  • I team che hanno effettuato le prove sono stati due. Uno dei quali non aveva esperienze precedenti con i sistemi CAFS;

Si può per contro affermare che:

Le prove effettuate, l’elaborazione  e l’interpretazione dei dati sono state realizzati con la massima onesta intellettuale.

 

Diethylaluminum Chloride (DEAC)

La prova nr 1 è effettuata facendo fuoriuscire del DEAC in una vasca in cemento aperta su di un lato, contenente un recipiente metallico delle dimensioni approssimative di 1×1 mt. Il DEAC (5 kg) è stoccato all’interno di un recipiente in pressione (bombola metallica). La sostanza è spinta all’esterno per effetto dell’azoto che mettendo in pressione il recipiente lo spinge all’esterno. Una volta aperto il contenitore, il liquido fluisce all’esterno attraverso una sottile tubazione metallica.

Figura 3: recipiente contenente il DEAC utilizzato per la prova nr 1 (Foto VF Trento)

Solitamente le perdite di DEAC vengono affrontate ricoprendo lo sversamento con sabbia e/o vermiculite. In questo modo si evita che la reazione esotermica generata dal contatto con l’umidità dell’aria possa innescare altri materiali combustibili presenti. Così facendo però il prodotto resta ancora attivo rappresentando ancora un potenziale pericolo. Questo perché non è in atto la reazione esotermica che lo consuma;

Scopo della prova con CAFS secco è di verificare se il basso tenore d’acqua della schiuma unito alla consistenza della schiuma è in grado di contenere la reazione evitando la propagazione.

Video 3: prova nr 1. Copertura di uno spandimento di DEAC con CAFS (Foto: VF Trento)

Prova numero 1

Nello svolgimento della prova la bombola contenente la sostanza è stata chiusa e riaperta due volte. Più precisamente aperta al minuto 00.0,1 chiusa al 00.58, riaperta al 01.26 e richiusa al 02.10 e aperta definitivamente al 03.07 fino ad esaurimento.

Questo spiega perché apparentemente in certi momenti vi sia la sparizione delle fiammate

Il test ha evidenziato che il DEAC reagisce con la schiuma CAFS con scoppi e fiammate.

Il contenuto d’acqua della schiuma CAFS, anche se in modalità supersecca, reagisce con il metallo organico favorendo una reazione esotermica.

La proiezione di fiamme e fumo durante la reazione rimane contenuta  e non si è riscontrato un fireball come avviene in presenza della sola acqua. I 5 kg di sostanza utilizzati si sono esauriti consumandosi completamente.

 

Titanium tetrachloride TiCl4

Le prove nr 2 e 3 sono realizzate in una vasca di cemento circolare del diametro di circa 2,5 mt con  all’interno un contenitore metallico delle dimensioni di 0,4 x 0,25 mt profondo 0,12 mt. Nella prova nr 2 il recipiente metallico è completamente asciutto per ridurre al minimo l’evaporazione del prodotto mentre nella prova nr 3 lo stesso presentava dell’acqua sul fondo prima della rottura della bocc.

La sostanza è contenuta in una boccia in vetro del volume di 2 litri che viene rotta permettendo di esporre il prodotto all’aria. Non appena il recipiente viene rotto il liquido incomincia ad emettere una grande quantità di vapori in atmosfera. L’obbiettivo delle prove è di verificare se in caso di spandimento di Titanium tetrachloride l’applicazione di schiuma CAFS permette di coprire lo spandimento evitando la dispersione dei vapori prodotti.

Nelle procedure di alcuni utilizzatori è previsto di realizzare un tappeto di schiuma a ME (Media Espansione) utilizzando uno schiumogeno denominato «Neutral Plus» prodotto dalla Bioex (http://www.bio-ex.com/images/Fiches_gamme/BioEx.Neutral_Anglais_Web.pdf). Il produttore indica una portata critica minima di 20 l/min∙mq.

Video 4: prova nr 2. Copertura di una pozza di TiCL4 con CAFS (Foto: VF Trento)

Prova numero 2

La prova numero 2 sul TCl4 ha consentito di coprire la vasca con uno strato di circa 10/15 cm di schiuma CAFS supersecca.

Dopo alcuni istanti che l’applicazione della schiuma è stata interrotta si è notato che in un punto localizzato i vapori bucavano la schiuma fuoriuscendo all’esterno. La successiva applicazione di schiuma interrompeva la fuoriuscita dei vapori.

 

Video 5: Vasca circolare contenente recipiente metallico per TiCL4 (Foto VF Trento)

 

Video 6: Prova nr 3, rottura ampolla contenente TiCL4 (Foto VF Trento)

Prova numero 3

La prova numero 3 sul TCl4 ha consentito di coprire la vasca con uno strato di circa 20/25 cm di schiuma CAFS supersecca. Dopo che l’applicazione della schiuma è stata interrotta non si notano vapori che buchino la schiuma fuoriuscendo all’esterno.

Lo strato di schiuma oltre che essere più spesso  del precedente risulta anche più omogeneo. La coltre di schiuma permane compatta impedendo l’evaporazione per un tempo significativo senza dover ripristinare il manto di schiuma.

 

Esano

La prova che ha coinvolto l’incendio dell’esano avviene all’interno di una vasca rettangolare delle misure approssimative di 10 mt x 3 mt.

L’esano viene versato all’interno della vasca manualmente prelevandolo da un tank. L’accensione avviene tramite un accenditore. Vi è un tempo di preaccensione di circa 30 secondi.

Video 7: Prova nr 4, poolfire di esano (Foto VF Trento)

Prova numero 4

La prova numero 4 consiste in un poolfire di esano. L’incendio è stato affrontato con una mandata CAFS  bagnato  Ø 45 mm, da una distanza di circa 10 mt;

Lo spegnimento del 90% delle fiamme è avvenuto in 40 sec;

Lo spegnimento totale vi è stato in 120 sec;

Acqua utilizzata: 434 litri;

Schiumogeno utilizzato: 3 litri.

 

Prova numero 5

Figura 4: prova nr 5, secondo tentativo poolfire di esano (Foto VF Trento)

La prova numero 5 consiste nella ripetizione della nr 4 (poolfire esano). Il test non si è potuto realizzare in quanto la copertura precedente con la schiuma ha impedito la riaccensione nonostante si sia provato a rimuovere lo strato di schiuma e si sia aggiunto nuovo combustibile.

Le caratteristiche dello schiumogeno utilizzato indicano una buona resistenza alla riaccensione secondo la norma EN 1568-3:

I: capacità di estinzione a getto diretto su idrocarburi;

B: resistenza alla riaccensione classificazione B tra A e D. Dove A è il migliore e D il peggiore.

 

Copertura di un serbatoio con schiuma CAFS

La prova numero 6 consiste nella copertura di un serbatoio metallico fuori terra a forma cilindrica. L’utilizzo della schiuma per la protezione di strutture dal calore radiante è uno delle azioni che più contraddistinguono il CAFS.

Il rapporto di espansione più indicato è la schiuma secca. Se la superficie presenta delle rugosità o è scabrosa la schiuma secca aderisce bene anche se in verticale (intonaco e legno). La schiuma CAFS secca è stata applicata con una mandata Ø 45 mm.

Video 8: prova nr 6, copertura di un serbatoio con CAFS secco (Fonte VF Trento)

Prova numero 6

La schiuma sulla verticale del serbatoio è ridiscesa dopo pochi istanti. Mentre la schiuma nella parte sommitale (meno verticale) è rimasta in posizione per alcuni minuti.

Il team alla lancia era al primo utilizzo assoluto di una mandata CAFS.

 

Riflessioni finali sulle evidenze emerse

A seguire alcune considerazioni sui test realizzati.

Diethylaluminum Chloride (DEAC)

L’utilizzo della schiuma CAFS in caso di perdita di DEAC attiva una reazione esotermica causata dal contenuto (seppur minimo) di acqua del CAFS. La reazione ha un intensità che è decisamente inferiore che  con applicazione della sola acqua o di schiumogeni NAFS (Normal Air Foam System). La coltre di schiuma CAFS che ricopre lo spandimento sembra in grado di contenere parzialmente e ridurre il rilascio d’energia della reazione.

Gli operatori vedono aumentata la propria sicurezza  in quanto l’applicazione avviene da una distanza maggiore che con altri sistemi di inertizzazione.

Al termine della prova il DEAC risulta completamente consumato.

 

Titanium tetrachloride TiCl4

La copertura di una pozza di TiCL4 con schiuma CAFS è in grado di impedire il rilascio di vapori. Affinché ciò venga assicurato lo strato a copertura deve avere uno spessore di almeno 20/25 cm. Anche in caso di evaporazione rapida a causa di un contenitore bagnato, la schiuma CAFS è in grado di contenere il rilascio di vapori.

La sicurezza del personale in intervento è maggiore che con altri sistemi di abbattimento e contenimento dei vapori (schiuma Media espansione) in quanto può avvenire ad una distanza maggiore (10/15 metri contro i 2/4 della schiuma in media espansione).

 

Esano

Il breve tempo di spegnimento del 90% delle fiamme riduce la possibilità di un effetto domino su altri impianti/strutture. L’impossibilità di riaccensione, nonostante il ripristino di nuovo combustibile, rende estremamente più sicura l’area per i soccorritori e riduce la quantità di scorte di schiumogeno necessarie per mantenere intatto il mantello di schiuma.

Un mantello di schiuma che si richiude velocemente anche se disturbato, limita il rilascio di vapori infiammabili dovuti alla temperatura del liquido molto al di sopra del proprio Flashpoint. Minor tempo di spegnimento implica avere strutture meno calde con minor probabilità di riaccensione.

 

Copertura di un serbatoio con schiuma CAFS

La schiuma secca del CAFS non rimane a sufficienza sulle pareti verticali di serbatoio in metallo cilindrico. L’applicazione dolce di schiuma secca rimane sulla parte sommitale del cilindro ma appena si raggiunge la verticalità ricade a terra a breve.

L’uso della schiuma al posto della sola acqua consente di ridurre la portata di flusso e di individuare più facilmente punti caldi e copertura. Se la superficie della struttura da proteggere fosse ruvida, il rivestimento ad intonaco di un edificio ad esempio, la schiuma rimarrebbe sulla superficie verticale per un tempo significativamente maggiore.

 

Proposte per il futuro

Alla luce dei risultati emersi e delle potenzialità che si sono riscontrate, sarebbe auspicabile ripetere i test. Al fine di raccogliere dati che possano rispondere alle esigenze delle squadre d’emergenza, le prove dovrebbero:

  • utilizzare un metodo scientifico nella raccolta dei dati;
  • prendere in esame quantità maggiori di sostanze da testare;
  • diversificare le tipologie di schiumogeno utilizzate;

Ringraziamenti

Si desidera ringraziare per l’ottima collaborazione e le sinergie che si sono evidenziate:

  • IFM Ferrara S.C.p.A;
  • Comando Provinciale Vigili del Fuoco di Trento;
  • Comando Provinciale Vigili del Fuoco di Ferrara;
  • Eni Versalis;
  • Basell Poliolefine Italia Spa.

Simulatori a combustibile solido, obbiettivi formativi e layout

Quando si decide la realizzazione di un simulatore a combustibile solido bisogna chiedersi innanzitutto quali obbiettivi formativi si vogliono conseguire. Dopo aver risposto a questa domanda si può scegliere la struttura più indicata. E’ evidente che nel momento che si vorrebbe un simulatore completo, in grado cioè di soddisfare esigenze diverse, bisogna giungere ad un compromesso.

Il seguente documento elenca le diverse tipologie di simulatore con gli obbiettivi formativi che possono essere raggiunti.

Flat Straight Cell.

Questo simulatore permette di erogare dei corsi formativi che consentono di sviluppare le abilità tecniche (skill) del personale operativo e in parte le competenze tattiche. All’interno di questa struttura si possono erogare essenzialmente due tipologie di esercizio:

  • Osservazione. Tipologia di addestramento che permette di avvicinare il personale alla conoscenza del fenomeno incendio al chiuso. Il personale all’interno mantiene una posizione statica e passiva rispetto a quanto avviene. La conduzione è di pertinenza esclusiva degli istruttori, 2 all’interno + uno  all’esterno. Il ratio all’interno del container tra istruttori e allievi è di 1:3 elevabile fino a 1:5. La buona riuscita dell’esercizio è completamente nelle mani dei conduttori. Questa tipologia di container non è provvista di camini. Il fumo viene quindi gestito tramite le porte posteriori del container;
  • Attacco. Tipologia di addestramento che prevede una partecipazione attiva da parte degli allievi. Il personale all’interno si muove al fine di poter dar modo a tutti di operare con la lancia per apprendere le corrette tecniche. Il ratio tra istruttori e allievi è di 1:2 (tre istruttori con sei allievi).

Criticità:

  • gli allievi sono passivi rispetto all’incendio;
  • quando gli allievi sono attivi effettuano il “flame cooling” e non il più appropriato “smoke cooling”;
  • se il conduttore non è sufficientemente preparato il carico termico subito dagli allievi è notevole;
  • praticamente nulla la possibilità di allenare le competenze tattiche.

Flat Straight cell. Credit Pierre-Louis Lamballais

 

Split Level Cell.

Questa tipologia di simulatore permette di replicare le possibilità del container flat straight cell elevando il livello di sicurezza grazie alla modalità costruttiva specifica. La specificità di questo simulatore risiede nel fatto che la camera di combustione è posizionata ad un livello superiore rispetto alla quota del container dove sono posizionati allievi e conduttori. Questo è probabilmente il layout più diffuso da quando si è sviluppata la formazione CFBT. Questa tipologia di container è stata adottata dal Corpo Nazionale Vigili del Fuoco. Le tipologie di corso erogabili sono:

  • Osservazione. Tipologia di addestramento che permette di avvicinare il personale alla conoscenza del fenomeno incendio al chiuso. Il personale all’interno mantiene una posizione statica e solo osservatore rispetto a quanto avviene. La conduzione è di pertinenza esclusiva degli istruttori (2 all’interno + uno all’esterno). Il ratio all’interno del container tra istruttori e allievi è di 1:3 elevabile fino a 1:4. A differenza del Flat gli allievi subiscono un carico termico inferiore. Il simulatore è dotato di un camino che permette di modificare le condizioni dello strato di gas (sia la concentrazione rispetto al campo di infiammabilità che la temperatura). Adottando una giusta sequenza di apertura e chiusura si possono settare questi parametri al fine di avere una buona riproducibilità del fenomeno;
  • Attacco. Tipologia di addestramento che prevede una partecipazione attiva da parte degli allievi. Il personale all’interno si muove al fine di poter dar modo a tutti di operare con la lancia per apprendere le corrette tecniche. La rotazione degli allievi è diversa rispetto al container Flat. Il fatto poi che talvolta la camera di camera di combustione sia coibentata permette di mantenere per un tempo maggiore le condizioni necessarie per permettere a tutti di esercitarsi nelle giuste condizioni ambientali;
  • Simulatore Smoke explosion e Fire Gas Ignition. Con delle piccole modifiche possono essere riprodotti anche questi fenomeni.

Criticità:

  • la conduzione da parte dell’istruttore è più complessa;
  • non consente di formare un grande numero di allievi per sessione;
  • se utilizzato per riprodurre l’FGI richiede allievi che abbiano un’ottima conoscenza dello sviluppo dell’incendio, altrimenti rischia di passare dei falsi messaggi;
  • praticamente nulla la possibilità di allenare le competenze tattiche.

 

Container split level posizionati alla SFO di Montelibretti. Credit Antincendio-Italia.it

 

Multifloor Cell.

Il Multifloor Cell è un simulatore che permette di addestrare tutte e due le abilità, tecniche e tattiche. In un’unica struttura si possono realizzare diverse unità didattiche :

  • Prova di affaticamento: si deve tenere presente che anche in intervento si giunge sul luogo dell’incendio dopo essersi notevolmente affaticati: si fanno rampe di scale, si fa stendimento manichette ecc.; in container come in intervento si deve apprendere a saper dosare le proprie forze al fine di non arrivare esausti sul target;
  • Essere orientati nello spazio: è importante, soprattutto in intervento, avere coscienza degli ambienti che si attraversano e degli oggetti che ci circondano (in particolare anche con lo scopo di individuare eventuali fonti di pericolo che si potrebbero lasciare alle spalle). In intervento si deve sempre sapere dove ci si trova e avere coscienza di cosa sta attorno;
  • Finalità pedagogica del percorso a ritroso in uscita: sempre in funzione del saper dosare le proprie forze si deve tenere presente che in caso di necessità o a fine intervento si deve sempre essere in grado di ritornare in zona sicura senza difficoltà; anche in relazione al consumo di aria si deve poter tornare in zona sicura senza aver intaccato la riserva di aria.

A titolo esemplificativo si possono elencare:

  • Multifloor level 1. In questa unità didattica l’allievo si approccia per la prima volta ad una simulazione più complessa ed articolata rispetto al semplice container. In questa prima fase l’esplorazione principale sarà nei propri stessi confronti. Durante la progressione l’allievo sperimenterà condizioni che andranno via e via modificandosi man mano che si addentra nella struttura. Inizialmente si ha una sezione all’interno della quale la temperatura è relativamente bassa mentre è abbastanza impegnativo l’aspetto emotivo (buio e con passaggi tecnici) e quello fisico prestazionale. Una volta superata questa prima fase l’impegno fisico va un po’ scemando mentre aumenta la temperatura. La terza e ultima fase prevede nessun impegno fisico, visibilità migliore ma temperatura decisamente maggiore. L’esercizio termina uscendo direttamente all’esterno da quest’ultima sezione;
  • Mutlifloor level 2. Stesso esercizio rispetto a prima con la differenza che gli allievi non escono all’esterno direttamente dal container caldo ma tornano indietro ripercorrendo i propri passi. La valenza formativa risiede nella gestione dell’aria (Air management). Gli allievi saranno impegnati a calcolare la quantità d’aria residua in maniera tale da poter uscire da dove sono entrati senza intaccare la riserva d’aria di emergenza. Gli altri tasks sono medesimi rispetto all’esercizio base;
  • Mutlifloor level 3. In questa unità didattica gli allievi compiono una simulazione di attacco all’incendio. Dopo che tutto il personale ha conseguito le competenze di base sui fenomeni legati all’incendio al chiuso si può passare alla formazione sulle altre abilità necessarie in un intervento. Le competenze che si devono possedere sono definite in due grandi famiglie:
    • Competenze tattiche;
    • Competenze tecniche.

Nella esercitazioni precedenti si sono sviluppate essenzialmente quelle tecniche e poco quelle tattiche. Ora si provvederà a ricomporre tutte le competenze effettuando delle simulazioni di attacco all’incendio. Le esercitazioni pratiche consistono in sessioni realistiche di formazione con fuoco reale ed esercitazioni pratiche di utilizzo delle attrezzature.

  • Mutlifloor level 4. Incendio scantinato. Questa unità didattica permette di sviluppare tutte le abilità di cui sopra in un ambiente che in intervento rappresenta uno degli scenari più impegnativi e pericolosi per le squadre in intervento. Tutto questo mantenendo sempre uno standard elevato di sicurezza.

Criticità:

  • la qualità della formazione alla lettura dei fenomeni dell’incendio è mediocre;
  • dopo la prima squadra in entrata vi è difficoltà a mantenere l’altezza del piano neutro e consistenza del fumo.

 

Multifloor level Scuola Provinciale Antincendi di Trento. Credit Ing Gabriele Pilzer

 

T-Cell.

Il layout di questo simulatore permette di completare la formazione del personale operativo. Le caratteristiche principali sono:

  • Corrispondenza alla realtà per quanto riguarda la realtà interventistica in situazioni di incendio regolato dal comburente;
  • Un ambiente che permette di avere scenari multipli con finalità operative diverse;
  • Riproducibilità della formazione.

Per creare le giuste condizioni, l’istruttore deve avere sempre sotto controllo la combustione (che sta fornendo l’energia e il fumo). La comprensione di quali saranno le conseguenze a breve termine di quello che sta avvenendo e la capacità di mantenere il controllo determinano il successo dell’evoluzione.

  • Long Attack. Questa evoluzione è un evoluzione del container base Flat straight introducendo le seguenti caratteristiche aggiuntive:
    • Mandata di attacco molto più lunga;
    • Scarsa visibilità;
    • Passaggio di due porte (una in condizioni di visibilità quasi nulle);
    • Punti di attrito multipli;
    • Focolaio protetto (non attaccabile direttamente per errore dagli allievi).
  • Fire Attack e Search & Rescue. Questa evoluzione segue il Long Attack introducendo le seguenti caratteristiche aggiuntive:
    • Ricerca primaria e salvataggio (Primary Search & Rescue) nelle tre stanze di cui è dotato il simulatore;
    • Tecniche di ricerca;
    • Due squadre che operano allo stesso tempo;
    • Rimozione delle vittime.

Criticità

  • molto impegnativo per allievi alle prime armi;
  • richiede un gran numero di istruttori per sessione;
  • gli istruttori debbono possedere un bagaglio tecnico e d’esperienza notevole.

 

Conclusioni

Da quanto scritto sopra si evidenzia che le tipologie sopra descritte hanno degli aspetti positivi e alcuni meno. Per poter raggiungere tutti gli obbiettivi formativi auspicabili bisognerebbe averne a disposizione la maggior parte di essi. Vi è però una tipologia di simulatore che non è stata descritta sopra che è in grado di cogliere gli aspetti positivi di ciascuno di essi racchiudendoli in un unica struttura. La descrizione di questo simulatore sarà l’oggetto del prossimo articolo. Stay tuned

Tattiche e tecnologie per l’attacco all’incendio: come rispondere al cambiamento dei moderni scenari. Atti del convegno

“La qualità delle nostre decisioni è la misura del nostro coraggio”

          Presentazione utilizzata durante il seminario

 

Il casco Dräger HPS 7000 dalla viva voce dei protagonisti

Quello che segue è uno stralcio dell’intervista rilasciata a Dräger.

Intervista a Luca Parisi, Vigile del fuoco del Comando Provinciale di Trento e istruttore della Scuola Provinciale Antincendi di Trento nell’ambito del CFBT (Compartment Fire Behavior Training)

Dräger: Corsico. „Dimmi e dimenticherò, mostrami e forse ricorderò, coinvolgimi e comprenderò”. Questa frase di Confucio ben si addice al suo ruolo di istruttore di Vigili del Fuoco, e molto si può capire dalla foto del casco Dräger HPS 7000 utilizzato in condizioni estreme: oltre 150 volte nella “casa a fuoco” per 25 minuti ogni volta, con una temperatura superiore ai 500°C! Ci parli della sua esperienza come istruttore dei Vigili del fuoco e quali sono i temi che affronta con gli allievi prima di una prova pratica.
LP : “Il nostro obiettivo è quello di far vivere ai nostri allievi un’esperienza più vicino possibile ad un incendio reale, mantenendo elevati standard di sicurezza. Questo richiede un impegno totale da parte degli istruttori. Nei nostri simulatori non vi è un pulsante di emergenza che possa spegnere l’incendio, ventilare i fumi e raffrescare l’ambiente. Abbiamo dei sistemi di evacuazione di calore e fumo che però richiedono un certo tempo. Vi è quindi la necessità di garantire la sicurezza basandosi sulle procedure di lavoro, sulla preparazione degli istruttori e sulla fiducia reciproca che si instaura tra allievo e istruttore. Nel tentativo di creare questo clima di fiducia, l’istruttore trascorre del tempo insieme agli allievi spiegando a grandi linee quello che avverrà all’interno del simulatore e cosa ci si aspetta da loro….per completare la lettura clicca qui.

 

                                     Simulatore a combustibile solido 

 

 

Seminario: Tattiche e tecnologie per l’attacco all’incendio.

 

 

Seminario divulgativo

Bolzano, sabato 24 marzo 2018 dalle ore 15.00 alle 17.00

 

Gli ultimi vent’anni hanno visto un cambiamento importante nell’evoluzione dell’incendio all’interno degli edifici. A questo cambiamento non sempre ha fatto eco un adeguamento della lotta all’incendio. Qual è lo stato dell’arte delle tattiche d’intervento? Quali tecnologie meglio rispondono a quest’evoluzione?

 

 

“Se lo sviluppo dell’incendio è cambiato così tanto in questi ultimi anni, le tecniche e le tattiche devono adeguarsi a questo cambiamento”
Steve Kerber Director of the UL Firefighter Safety Research Institute

 

           Credit: http://www.seganosa.com/

Cosa è cambiato

Edifici con volumi interni maggiori che in passato, coibentazioni molto più efficienti, serramenti che resistono più a lungo durante l’incendio, combustibili che producono molto più fumo e richiedono grandi quantità d’aria per bruciare. Questa in estrema sintesi la trasformazione che è avvenuta negli ultimi anni. Alla luce dei cambiamenti avvenuti non sempre vi è stata una risposta adeguata nella lotta agli incendi. Si vedono ancora ad oggi metodologie di attacco che si riferiscono ad incendi che di fatto non esistono più.

Le conseguenze sulla salute dei soccorritori

Oltre ai possibili problemi acuti che possono avvenire durante le fasi dell’attacco all’incendio, vi sono anche delle problematiche croniche. In questi ultimi tempi si è stabilito in alcuni casi un nesso causa effetto tra l’attività di spegnimento degli incendi e lo sviluppo nei vigili del fuoco di alcune forme tumorali. In altre nazioni alcune sentenze hanno stabilito una correlazione diretta. Numerosi sono gli studi che sempre più sottolineano che l’attività di lotta agli incendi può avere conseguenze dirette sulla salute dei vigili del fuoco nel medio e lungo termine.

Impatto ambientale

Da non dimenticare poi i problemi ambientali, quanto incidono le attività di spegnimento dell’incendio sull’ambiente? Ci si è mai chiesti se le scelte operate siano in linea con la difesa dell’ecosistema? Se in parte è giustificabile che durante l’emergenza delle operazioni di spegnimento altre priorità prendano il sopravvento, non è giustificabile una scarsa attenzione all’ambiente in “tempo di pace”. Quali azioni combinano l’efficacia di spegnimento con la riduzione del danno correlato? Quali decisioni sarebbero da prendere? Siamo pronti ad un approccio culturale che comprenda anche queste attenzioni per l’ambiente?

Le possibili soluzioni

Anche se la filiera completa ( scuole di formazione, reparti operativi e produttori di attrezzature) sta lentamente adeguandosi, vi è ancora molta strada da percorrere. Solo facendo rete, creando sinergie tra tutti gli attori interessati vi è la possibilità di affrontare la sfida e uscirne vincitori. In questo contesto si inseriscono alcune metodologie di attacco all’incendio che utilizzando delle tattiche adeguate e con il supporto delle nuove tecnologie sono in grado di meglio rispondere alle esigenze dei giorni nostri.

 

 

Iscrizioni mandando una mail a civilprotect@fierabolzano.it entro venerdì, 16 marzo.

Schiume antincendio e sistemi CAFS caratteristiche e modalità d’uso.

L’11 ed il 12 di ottobre si è tenuto presso il Comando provinciale dei Vigili del Fuoco di Brescia un seminario dal titolo: Utilizzo delle schiume antincendio.

Il tutto organizzato dal Comando di Brescia con il placet del Capo del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco che ha altresì delegato il personale del Centro di Documentazione del Piemonte di redigere i documenti filmati che potranno essere utilizzati dalla Direzione Centrale della Formazione.

Il comando di Trento ha risposto positivamente alla richiesta di inviare due rappresentanti per fare da relatori e portare la propra esperienza.

Il seminario ha visto il ripetersi nei due giorni dello stesso programma al fine di favorire la partecipazione del maggior numero  possibile di personale operativo con l’aggiunta, nella sola giornata di giovedì 12 ottobre, di un momento di confronto dedicato ai  Funzionari..

Da sottolineare la presenza di rappresentanti dei Comandi della Lombardia che hanno favorevolmente risposto all’invito.

Qui sotto la presentazione utilizzata durante il seminario. e un piccolo estratto video (grazie al cs Mauro Lai per la ripresa video) ed un foglio di calcolo con impostate le formule per il calcolo del concentrato schiumogeno in funzione delle portate critiche e delle dimensioni dell’incendio.

 

 

 

https://luparisi.files.wordpress.com/2017/10/calcolo-consumi-schiumogeni.xlsx

 

La respirazione ideale per il vigile del fuoco in intervento

 

Disclaimer: prima di cominciare desidero avvisare che le informazioni contenute in questo scritto non hanno alcuna pretesa di sostituirsi alle informazioni che possono essere date da un medico. Io non ho alcuna competenza medica. Le informazioni riportate sono il frutto degli anni di esperienza come formatore in ambito di protezione delle vie respiratorie e dei mie studi. Nella prima parte vi è una sintesi di come agisce il nostro organismo. A mio giudizio è utile avere una conoscenza di base dei fenomeni fisici. Questo perché permette di avere un approccio più pragmatico. Per quanti non sono invece interessati a ciò, possono saltare la prima parte ed andare direttamente all’ultimo paragrafo.

Quando si parla di respirazione nell’ambito della lotta agli incendi non è sempre facile reperire le giuste informazioni. Si trovano facilmente indicazioni generiche sull’argomento (alcune estremamente interessanti), ma con il difetto di fondo di non essere specifiche alle attività di soccorso. A questo punto ai più attenti potrà sorgere un dubbio. “Ma come, non è la stessa cosa respirare in aria aperta o con un apparecchio di protezione delle vie respiratorie (APVR)?” La risposta è no, non è la stessa cosa. O quanto meno se i processi fisiologici sono i medesimi non lo deve essere l’atteggiamento dell’utilizzatore. Sono tante le differenze tra il respirare con o senza un APVR. Quella che ha il maggiore impatto è sicuramente il fatto che si ha a disposizione una riserva d’aria limitata! Questa consapevolezza deve accompagnare il soccorritore costantemente.

Dobbiamo imparare a respirare con l’autorespiratore sfruttando ogni singolo litro di aria contenuto nella bombola e non semplicemente facendolo passare attraverso la valvola di esalazione della maschera.

Assodato quindi che ci sono delle differenze e che le dobbiamo tenere in considerazione, prendiamo in esame gli elementi principali dell’apparato respiratorio e soprattutto rispondiamo ad una domanda fondamentale: perché dobbiamo respirare?

Si deve respirare per fornire costantemente uno dei reagenti della reazione che è alla base della vita, la respirazione cellulare.

Qui troviamo la prima sorpresa, per respirazione abbiamo sempre inteso l’atto di introdurre aria all’interno del nostro organismo. Scopriamo invece che vi è una definizione di respirazione che non collima con quanto abbiamo sempre pensato. Andiamo quindi a definire esattamente i vari termini:

Ventilazione

La ventilazione è un processo fisico meccanico ed automatico. Mediante l’azione diretta dei muscoli respiratori permette all’aria di entrare ed uscire dai polmoni. Questo processo è controllato dal nostro organismo a livello centrale.

La ventilazione è divisa in due azioni distinte. Le due fasi sono l’inspirazione e l’espirazione. L’espansione e successiva contrazione della gabbia toracica avvengono grazie all’azione dei muscoli respiratori. Gli stessi si dividono in primari (muscoli involontari, che non sotto il controllo diretto della nostra volontà) e secondari o accessori (muscoli volontari, che possiamo controllare).

I muscoli respiratori primari sono:

Diaframma: si contrae in modo involontario abbassandosi causando la diminuzione della pressione nei polmoni, i quali tendono a espandersi e, dunque, richiamano aria dall’esterno: in tal modo si verifica l’inspirazione;

Muscoli intercostali;

Muscoli sternocleidomastoidei: innalzano lo sterno;

Muscoli scaleni: sollevano le prime due costole.

L’espirazione avviene in modo passivo per rilassamento del diaframma e degli altri muscoli. L’espirazione può avvenire in modo volontario. In questo caso sono coinvolti i muscoli addominali (obliqui, retto e trasverso) che sono per questo definiti muscoli respiratori accessori (volontari)

 

Respirazione

Per respirazione, fisiologicamente parlando, si intende un termine molto ampio che comprende:

  • Respirazione esterna
  • Respirazione interna o cellulare

Respirazione esterna

La respirazione esterna è il processo deputato a conservare il giusto ratio tra ossigeno e CO2 all’interno delle cellule. La respirazione esterna caratterizza tre differenti azioni:

1) L’azione meccanica di entrata ed uscita dell’aria dall’organismo;

Elementi che permettono il trasporto dell’aria verso i polmoni

1) Naso: Al fine di proteggere le vie respiratorie da agenti patogeni estranei, di agevolare il passaggio dell’aria e di massimizzare l’efficacia dell’aria introdotta il naso svolge molteplici funzioni:

Filtra. Forse la caratteristica meno importante durante l’utilizzo degli autorespiratori a circuito aperto (essendo l’aria filtrata a monte);

Riscalda. L’aria dell’autorespiratore è fredda a causa dell’espansione dei gas. La sensazione di aria fresca è sicuramente piacevole in determinate situazioni ma non è la condizione migliore ai fini della cessione dell’ossigeno. Respirare con il naso comporta un aumento di temperatura dell’aria sino a raggiungere all’incirca la temperatura corporea;

Umidifica. L’aria contenuta nella bombola è secca. Il contenuto di acqua nelle bombole deve essere inferiore a pochi milligrammi per metro cubo, pena il rischio che ghiacci durante l’uso intenso. L’aria per poter essere assimilata in modo ottimale richiede che sia satura. Se l’aria viene inspirata dal naso la stessa ha modo di potersi arricchire di umidità;

2) Faringe. La faringe è una camera comune al sistema respiratorio e a quello digerente in quanto stabilisce una comunicazione sia con la laringe sia con l’esofago;

3) Laringe. L’aria passata attraverso la faringe si immette nella laringe. All’ingresso della laringe si trova l’epiglottide, un lembo di tessuto cartilagineo che regola il passaggio dell’aria;

4) Trachea; Alla laringe segue la trachea, un tubo rigido ma allo stesso tempo flessibile. Essa è costituita da una serie di anelli cartilaginei (una ventina circa) Gli anelli impediscono alle vie aeree di collassare durante l’ispirazione. All’estremità inferiore, circa all’altezza della quarta vertebra toracica, la trachea si biforca in due grossi bronchi che riforniscono d’aria i due polmoni

5) Bronchi. Hanno una struttura simile alla trachea. Man mano che la loro ramificazione procede, la forma degli anelli cartilaginei diviene sempre più irregolare. Nella parete bronchiale si trovano placche cartilaginee sempre più distanziate e più piccole. I bronchi si ramificano in diversi tipi di bronchioli di diametro decrescente all’interno dei polmoni.

Il naso, la faringe, la laringe, la trachea e gli stessi bronchi e bronchioli non partecipano alla seconda fase, quella dello scambio dei gas, ma hanno solo il compito di trasportare aria ossigenata agli alveoli polmonari e di rimuovere da questi l’aria satura di biossido di carbonio.

 

2) La cessione della CO2 e dell’ossigeno dal sangue all’alveolo e viceversa;

Alveoli: La più piccola unità polmonare visibile a occhio nudo è il lobulo. Un lobulo è costituito da uno o più bronchioli, da rami arteriosi e venosi del circolo bronchiale e da migliaia di alveoli. L’alveolo, delle dimensioni di circa 1/10 mm, possiede una esilissima parete intorno alla quale capillari estremamente sottili trasportano sangue povero di ossigeno.

Nell’ottica di massimizzare l‘efficienza della respirazione bisogna considerare che la parte alta dei polmoni è meno vascolarizzata e non ha la stessa fitta rete di capillari che circonda gli alveoli della parte bassa. Questa spiega perché è così importante far affluire l’aria nella parte bassa dei polmoni.

Gli alveoli, distribuiti a grappolo d’uva attorno a un bronchiolo terminale, sono completamente avvolti da un fittissimo intreccio di microscopici capillari. Poiché lo spessore delle pareti alveolari e dei capillari non è mai superiore a quello di una cellula, l’aria viene a trovarsi vicinissima al sangue circolante. Le cellule epiteliali degli alveoli sono ricoperte in permanenza da una sottile pellicola liquida, nella quale i gas possono sciogliersi e diffondere così attraverso le membrane. Il sangue che irrora gli alveoli è quello pompato ai polmoni dal cuore dopo aver completato il suo giro per tutto il corpo. Provenendo dalla periferia del corpo è povero di ossigeno e ricco di biossido di carbonio. Il processo chimico dello scambio di gas avviene “per diffusione”: una sostanza “diffonde” sempre dà A verso B se la sua concentrazione è più alta in A che in B. Negli alveoli la concentrazione di ossigeno è più bassa di quella dell’aria inspirata e più alta di quella del sangue dei capillari circostanti. Nel caso del biossido di carbonio la differenza è piccola, ma è sufficiente, grazie alla buona diffusibilità di questo gas, a eliminare il biossido di carbonio prodotto.

Sangue arterioso:

  • Contenuto O2, ± 95 mm Hg
  • Contenuto CO2, ± 40 mm Hg

Sangue venoso:

  • Contenuto O2, ± 40 mm Hg
  • Contenuto CO2, ± 46 mm Hg

Da notare come il contenuto di ossigeno nel sangue venoso sia ancora notevole. Pertanto quello che è stato introdotto nei polmoni con l’aria, che è passato nel sangue arterioso, non è rilasciato tutto alle cellule dei vari tessuti, che ne avrebbero un grande bisogno, ma resta in parte nel sangue e, con il sangue venoso torna ai polmoni da dove viene in buona parte restituito all’aria con l’espirazione. Questa affermazione riveste grande importanza nel momento in cui l’aria disponibile è in quantità limitata. Molto dell’ossigeno che è contenuto nell’aria delle bombole non viene adeguatamente utilizzato dall’organismo.

3) Il trasporto della CO2 e dell’ossigeno per mezzo del sangue verso e da i tessuti;

Il sistema cardiovascolare è formato dal cuore e dai vasi sanguigni che sono responsabili del continuo flusso di sangue in tutto il corpo. Il sangue circola nel sistema cardiovascolare e la sua funzione principale è quella di trasportare ossigeno alle cellule che compongono l’organismo.

Questo sistema è formato da una serie di vasi sanguigni, le arterie e le vene. L’energia per far circolare il sangue viene fornita dal cuore, che durante la fase di contrazione si spreme come una spugna e spinge il proprio contenuto nelle arterie principali. Terminata la contrazione, il cuore si rilascia e il sangue ritornando attraverso le vene lo riempie di nuovo preparandosi ad una nuova contrazione.

Il sangue viene spinto fino alla più estrema periferia, nel letto capillare, dove può svolgere la sua funzione di nutrimento dei tessuti. Una persona adulta ha circa 5 litri di sangue che circolano nel proprio corpo in circa 1 minuto.

Nelle arterie scorre il sangue ricco di O2. Esse si ramificano nel corpo in vasi sempre più piccoli sino a formare una rete di vasi piccolissimi, detti capillari sanguigni, che si trovano tra le cellule dei vari organi. È proprio nella rete dei vasi capillari che il sangue rilascia l’O2 alle cellule e queste cedono la CO2 al sangue.

I capillari poi convergono in una serie di vasi sanguigni di dimensioni crescenti chiamati vene e che riportano il sangue al cuore.

La respirazione cellulare

Per trasformare l’energia delle sostanze nutritive come lo zucchero, le cellule utilizzano un processo biochimico conosciuto con la definizione di respirazione cellulare. La respirazione cellulare è un processo esotermico di ossidoriduzione, una combustione controllata, che consta di una catena di reazioni.

La produzione di energia per mezzo della respirazione cellulare richiede un rifornimento continuo di ossigeno e genera, come prodotto anche del biossido di carbonio. Il sistema respiratorio permette la respirazione cellulare prelevando l’ossigeno dall’aria inspirata ed eliminando il biossido di carbonio dall’organismo.

Cibo +O2 → CO2 + H2O + ATP*

* ATP= Adenosintrifosfato (cioè energia)

L’ ATP è la molecola nella quale viene temporaneamente immagazzinata l’energia ottenuta dalla respirazione cellulare. E’ presente in piccolissima quantità all’interno della cellula e viene continuamente prodotta. La quantità totale presente, in un dato momento nel corpo umano è nell’ordine di 1 grammo (non soddisfa le esigenze di un lavoro muscolare intenso di pochi secondi). Nell’arco di 24 ore senza che vi siano sforzi importanti ne vengono prodotti indicativamente alcune decine di kg (40/50 kg).

I muscoli traggono principalmente la loro energia da questa sostanza.

 

Produzione di ATP

La produzione di ATP può derivare da:

  • Utilizzando un meccanismo aerobico, nel quale vi è una combustione di zuccheri e grassi in presenza di ossigeno (come prodotti finali, oltre all’energia, si hanno biossido di carbonio ed acqua). Questo sistema è il meno dispendioso perché non vi è formazione di scorie. Infatti, con la respirazione polmonare la CO2 può essere facilmente estratta dal sangue;
  • Dagli zuccheri senza la presenza di O2 (meccanismo anaerobico). Energeticamente parlando più dispendioso perché con l’utilizzo della stessa quantità di zuccheri si ottiene meno ATP, rispetto all’attività aerobica e inoltre perché vi è produzione e accumulo di acido lattico (elemento limitante la prestazione).

L’acido lattico, che abbiamo visto essere un sottoprodotto dell’attività anaerobica dei muscoli, si riversa da quest’ultimi nel sangue. Veicolato dal sangue raggiunge cuore, fegato e muscoli inattivi, dove viene riconvertito in glucosio. Nondimeno, durante un esercizio fisico impegnativo (per intensità e/o per durata), è possibile che i muscoli producano nell’unità di tempo più acido lattico di quanto si riesca a metabolizzare. La concentrazione di acido lattico nel sangue aumenta fino al punto in cui i muscoli attivi non riescono più a metabolizzarlo. Questo genera affaticamento e successiva incapacità di sostenere lo sforzo, talvolta accompagnato da bruciore. Tuttavia nel momento in cui i muscoli riprendono la loro normale attività aerobica, l’acido lattico viene eliminato dal circolo sanguigno (nel giro di qualche decina di secondi o di pochi minuti). La gran parte di quanto se n’era accumulato nei muscoli attivi viene smaltito. Questa è un operazione che richiede tutt’al più un paio di ore dall’inizio dell’attività fisica.

Qualcuno si potrebbe chiedere che importanza rivestono queste informazioni al vigile del fuoco. La domanda è lecita ma richiede un ulteriore approfondimento prima di essere evasa.

Qualcuno di voi ha mai provato a misurare la saturazione dell’ossigeno nel sangue? Solitamente si usa uno strumento conosciuto con il nome di saturimetro o di ossimetro. Molto spesso disponendo anche di un misuratore del battito cardiaco assume la definizione di pulsiossimetro. Questo strumento permette il monitoraggio non invasivo della saturazione di ossigeno dell’emoglobina arteriosa (SpO2) e della frequenza cardiaca. I valori sono espressi in percentuale per quanto riguarda l’ossigenazione e in bpm per il battito. Un interpretazione speditiva (laica e non medica) dei valori è la seguente:

  • In un adulto in condizioni normali l’emoglobina legata è compresa tra il 96% e il 99%;
  • Se 100% si potrebbe essere in presenza di una possibile iperventilazione. La ragione potrebbe essere un attacco d’ansia, tachicardia o attacchi di panico;
  • Se il valore è tra il 93% e il 95% vi potrebbe essere una leggera ipossia;
  • Al di sotto del 92% indica un insufficienza di ossigeno nel sangue.

Da quando sono solito monitorare la saturazione degli allievi non ne ho trovato nemmeno uno che fosse al di sotto del 93%. Questo nonostante il fatto tutti abbiamo ben presente la sensazione di fatica legata alla sensazione di non “avere abbastanza aria”. Come possono coincidere le due cose? Quantità adeguata di ossigeno legato all’emoglobina in circolo nel sangue arterioso con l’oggettiva difficoltà a portare a termine l’esercizio proposto? Per avere tutti gli elementi per rispondere al quesito serve fare un ulteriore precisazione. Bisogna in effetti conoscere le dinamiche che regolano la frequenza degli atti respiratori nell’organismo?

La frequenza degli atti respiratori è governata dalla quantità di CO2 prodotta dai processi di respirazione cellulare.

Nel midollo allungato, (conosciuto anche come medulla oblongata o mielencefalo), che è parte del tronco cerebrale risiedono i centri bulbari della respirazione. Il midollo allungato è l’organo che contiene al suo interno i neuroni recettori che controllano la concentrazione del CO2 nel sangue. La quantità di CO2 prodotta quindi regola l’ampiezza e la profondità degli atti respiratori. Infatti un livello elevato di biossido di carbonio segnala un aumento dell’attività cellulare e quindi un maggior fabbisogno di ossigeno. I recettori perciò reagiscono immediatamente ordinando un’intensificazione del ritmo e della profondità del respiro. Questi recettori sono molto sensibili, lo 0.3% in più di biossido di carbonio comporta un aumento significativo (può arrivare al doppio) degli atti respiratori.

Vi sono anche altri “sensori”. I chemiocettori, situati nell’arco aortico e alla biforcazione delle carotidi sono sensibili alle variazioni della PCO2 (pressione parziale della CO2), ma anche alla diminuzione della PO2 e del pH; quando si esegue uno sforzo muscolare intenso, i muscoli consumano molto O2 e producono CO2, determinando, inoltre, una diminuzione del pH del sangue. Queste tre azioni combinate (aumento della PCO2, diminuzione della PO2 e variazione del pH) determinano una scarica di impulsi nervosi, che, da questi recettori convergono sia al centro respiratorio, aumentando la frequenza e la profondità del respiro, sia al centro cardio-regolatore, aumentando la frequenza e l’ampiezza del battito.

La frequenza respiratoria, dunque, è determinata soprattutto dalla quantità di CO2 che è necessario espellere dall’organismo.

Il problema è che molto spesso la soglia di tolleranza dell’organismo nei confronti della concentrazione di CO2, sia molto bassa e ciò comporta che vi sia l’impulso di espirare anche se i valori sono tutt’altro che eccessivi, anzi sono molto bassi. Di conseguenza si respira troppo e si elimina una quantità eccessiva di CO2.

Qui vi è l’ennesimo colpo di scena. Cosa comporta una bassa soglia di tolleranza alla CO2?

Comporta che l’organismo sia meno efficiente negli scambi O2-CO2 a livello cellulare. Vediamo nel dettaglio come avviene questo scambio e cosa lo favorisce.

Per farlo ci aiutiamo facendo un parallelo con l’alimentazione[i]. È cosa nota che per nutrirsi bene non basta riempire lo stomaco con la maggior quantità possibile di cibo; occorre invece che gli elementi nutritivi del cibo (mangiato in quantità giusta) passino nel sangue e da questo nei vari tessuti dell’organismo. Se qualcosa in questi meccanismi di assimilazione non funziona, si può morire di fame pur mangiando il giusto. E’ questo ad esempio quello che accadeva ai diabetici prima della scoperta dell’insulina. Il loro sangue era pieno di zucchero ma mancava dell’elemento (l’insulina) che permette che possa essere rilasciato ai tessuti, che di conseguenza “morivano di fame”. Al contrario quando si pensa alla necessità di respirare si è quasi tutti portati a pensare che “tanto è meglio”. Da qui il detto di prendere un bel respiro, fare un respiro a bocca piena e così via.

Cosa succede una volta introdotto l’O2 nei polmoni? Innanzitutto l’O2 deve passare dai polmoni al sangue (e, salvo casi di malattie polmonari o bronchiali, questo quasi sempre funziona bene). Dal sangue, l’ossigeno deve poi essere assimilato dalle cellule dei tessuti dei vari organi. E qui invece si verificano molto spesso dei problemi. Cosa succede? Accade che le particelle di ossiemoglobina del sangue (e cioè l’emoglobina che, dopo avere assimilato l’ossigeno, si è appunto trasformata in ossiemoglobina) trattengono strettamente l’ossigeno, rifiutando di cederlo e lasciarlo passare nei tessuti. Gli organi soffrono di carenza di ossigeno, pur in presenza di un sangue saturo di ossigeno, esattamente come gli organi dei diabetici soffrono di mancanza di zucchero pur in presenza di un sangue saturo di zucchero! Come mai? Perché per consentire il passaggio dell’ossigeno dal sangue ai tessuti è necessaria la presenza di biossido di carbonio in quantità sufficiente. In assenza di CO2 nella giusta concentrazione, l’ossiemoglobina nel sangue non può liberare l’ossigeno e lasciarlo passare nei tessuti in misura sufficiente!

La necessità della CO2 per il passaggio dell’O2 dal sangue ai tessuti è stata scoperta agli inizi del secolo scorso e prende il nome di “effetto Verigo-Bohr”[ii]. L’atmosfera ha una concentrazione di ossigeno del 21%, potenzialmente alle nostre cellule ne potrebbe bastare anche un po’ meno. Le nostre cellule hanno invece bisogno di una concentrazione di biossido di carbonio al 6,5% mentre l’atmosfera ne contiene solamente lo 0,03%. Siamo ancora molto lontani dal 6,5% presente nell’organismo dei bambini nel grembo materno e all’interno delle nostre cellule da adulti. La CO2 non è quindi soltanto un prodotto di scarto dei processi di respirazione cellulare ma è necessaria per molte funzioni nell’organismo umano; è tra l’altro essenziale per consentire il passaggio dell’ossigeno dal sangue alle cellule dei tessuti. In assenza di CO2 questo passaggio non avviene. E’ indispensabile quindi che nell’organismo vi sia la quantità giusta di CO2. Una respirazione eccessiva, profonda e rapida, provoca, con l’espirazione, una perdita eccessiva di CO2, e questa perdita provoca a sua volta degli scompensi nell’organismo.

Ora abbiamo tutti gli elementi per poter formulare le risposte e possiamo quindi tornare alla domanda principe.

Qual è l’aspetto che ha maggiore impatto durante gli interventi con autorespiratori?

La risposta non può essere altro che: l’autonomia limitata dal fatto di non avere una riserva d’aria infinita.

Quali sono le situazioni che ingenerano i comportamenti più virtuosi?

  1. Avere un alta soglia di tollerabilità della CO2;
  2. Attivare il centro respiratorio in maniera tale che, scaricando la CO2 in eccesso, esso riduca la frequenza respiratoria.

La cosa sembra impossibile da ottenere. L’efficienza più elevata si ha quando il nostro organismo sopporta elevati livelli di CO2. Cosa che favorisce la cessione di ossigeno dal sangue ai tessuti. Al tempo stesso però si dovrebbe favorire la fase di espirazione per scaricare la CO2 prodotta al fine di ridurre la frequenza respiratoria.

Quale è la situazione nella quale invece è molto più frequente imbattersi?

  1. Bassa soglia di tollerabilità alla CO2;
  2. In caso di aumentato fabbisogno di O2 da parte del nostro corpo, una iperventilazione spinta generata dalla preponderanza della fase di inspirazione sull’espirazione.

 

Cosa comporta questo?

Si ingenera una reazione a catena che fa sì che si elimini la CO2 prima che raggiunga i valori ottimali e che vi sia una preponderanza dell’inspirazione rispetto all’espirazione. Più introduco O2, più devo compiere un lavoro.

Durante l’intervento con gli autorespiratori se questo circolo non viene interrotto, porta a “buttare via” tutta la riserva d’aria a disposizione.

Questo è un aspetto molto importante e da tenere nella giusta considerazione. Significa che in caso di uno sforzo che comporta un aumento degli atti respiratori, per ridurre la frequenza bisogna agire sulla profondità e l’efficacia della fase di espirazione.

Normalmente si è portati a privilegiare l’inspirazione accorciando la fase di scarico. Si ottiene però l’effetto contrario perché, aumentando la frequenza si svolge un lavoro maggiore che richiede più ossigeno e di conseguenza una maggiore CO2 che viene rilevato dai ricettori del centro respiratorio che ordinano di aumentare la frequenza respiratoria, si entra quindi in un circolo vizioso che potrebbe avere conseguenze pericolose.

Più O2 per compiere il lavoro, meno tollerabilità alla CO2 = frequenza respiratoria elevatissima.

Ultimo elemento utile da conoscere è la definizione esatta di iperventilazione. Cosa significa “iperventilare?” Più che “respirare troppo” in assoluto, significa invece respirare in modo non adeguato ed eccessivo rispetto alle esigenze dell’organismo impegnato in una determinata attività. Una respirazione che sarebbe adeguata se si stesse correndo o comunque svolgendo attività fisica, (e durante l’attività fisica l’organismo produce una grossa quantità di CO2, che deve in effetti essere in parte eliminata) è invece eccessiva e dannosa se non si sta compiendo un intensa attività fisica (per i vigili del fuoco per esempio potrebbe essere al momento della ricezione dell’allarme). In questo caso l’organismo reagisce, in base ad un istinto primordiale, (la cosiddetta “risposta adrenergica, spavento = combatti o fuggi”) come se si fosse in presenza di un pericolo che richiederà un’intensa attività fisica e che scatena l’impulso a respirare molto, appunto in previsione dell’attività fisica con accumulo di CO2 che invece in genere non avviene, perché si resta seduti (falso allarme, attività che non richiede dispendio fisico, ecc.). Il frequente ripetersi di questi episodi di stress quotidiano porta allo sfasamento del ritmo respiratorio, che diviene in permanenza, anche quando si dorme, un po’ più intenso del necessario.

Tecniche di respirazione conservative dell’aria

Ora che abbiamo la conoscenza dei meccanismi dell’organismo possiamo ipotizzare delle risposte operative. Quando si usa un apparecchio di protezione delle vie respiratorie, quale tipologia di respirazione è più idoneo utilizzare?

La risposta prevede tre metodologie diverse in funzione dello sforzo che si sta compiendo e dello scenario operativo.

I tre sistemi sono elencati in ordine decrescente di frequenza di utilizzo e di “preferibilità” di adozione.

1) Naso in – naso out. È senza ombra di dubbio la tecnica di respirazione che permette di massimizzare l’efficienza respiratoria. Vediamo nel dettaglio perché questo avviene.

Essa consiste in:

  • Inspirare normalmente con il naso;
  • Espirare normalmente con il naso.

Inspirazione dal naso. Favorisce:

  1. Aumento del tasso di umidità dell’aria;
  2. Aumento della temperatura dell’aria;
  3. Favorisce la respirazione diaframmatica. L’uso del diaframma a sua volta consente:
    1. Una respirazione più profonda andando ad interessare la parte più vascolarizzata dei bronchi;
    2. Una respirazione che richiede meno energia. Il movimento del diaframma non richiede di innalzare o muovere altre parti del corpo come invece succede con la respirazione toracica (spostamento all’esterno della gabbia toracica e verso l’alto della testa);
  4. Riduce di molto le possibilità di entrare in affanno. L’affanno è probabilmente il pericolo maggiore per quanti utilizzano degli APVR;
  5. Ha il vantaggio di favorire una respirazione più capiente rispetto a quella toracica, con conseguente diminuzione del ritmo cardiaco e aumento della resistenza all’affaticamento, un aspetto molto importante durante gli interventi con autorespiratori;
  6. Mediamente un individuo che utilizza la respirazione addominale esegue circa 10 atti respiratori al minuto. Chi invece utilizza la respirazione toracica, esegue mediamente 15/16 atti respiratori al minuto;
  7. Porta una maggiore quantità di sangue agli organi inferiori.

Espirazione con il naso. Favorisce:

  1. Riduzione della quantità di CO2 dispersa per effetto dell’espirazione. Abbiamo visto che la CO2 è indispensabile per favorire lo scambio O2-CO2 a livello cellulare. Espirando con il naso quindi aiuta a mantenere elevata la quantità di CO2 prodotta dalle cellule;
  2. Riduce la quantità di vapor d’acqua disperso per effetto della Perspiratio insensibilis. A causa della ridotta efficienza del sistema che consente la termoregolazione (a causa del DPI EN 469 il sudore prodotto dal nostro corpo non può evaporare) è indispensabile mantenere elevati livelli di idratazione dell’organismo. Espirando con il naso si dimezza la quantità d’acqua espirato rispetto a quanto avviene con la bocca.

Adottare sempre questo sistema permette di raggiungere due obbiettivi diversi:

  • Obbiettivo a breve termine. Il risultato a breve termine è quello di utilizzare la tecnica di respirazione che permette il massimo dell’efficienza in termini di consumo di aria e produzione energetica;
  • Obbiettivo a medio-lungo termine. Utilizzare questa tecnica abitua l’organismo a sopportare livelli più elevati di CO2. Un po’ alla volta quindi si sposta verso l’alto l’asticella del livello di CO2

Nel momento in cui non è più sostenibile respirare utilizzando il solo naso si hanno di fronte due possibili scelte. La prima è quella di ridurre il carico di lavoro. Molto spesso sarebbe sufficiente semplicemente rallentare un po’ mantenendo livelli elevati di efficienza respiratoria. Qualora questo non fosse possibile la seconda possibilità prevede di utilizzare la seconda metodologia di respirazione.

2) Naso in-bocca out. Conosciuta come R-EBT. Questa tecnica è stata sviluppata da KEVIN J. REILLY membro del consiglio del Fire Safety Directors Association of New York City[iii];

R-ebt sta per: Reilly Emergency Breathing Tecnique (tecnica di respirazione in emergenza Reilly).

Essa consiste in:

  • Inspirare normalmente con il naso;
  • Espirare con la bocca, parzializzando l’apertura e prolungando l’espirazione;

Come si può notare non è richiesto nulla di complicato da realizzare. La particolarità consiste nel inspirare con il naso (scaldando e inumidendo l’aria) ed espirare con la bocca. Con la parzializzazione dell’apertura della bocca si ottiene il duplice scopo di forzare leggermente la fuoriuscita dell’aria e conseguentemente di prolungare la fase di scarico.

I vantaggi dell’inspirazione con il naso sono i medesimi della tecnica precedente. Mentre utilizzare l’apertura della bocca per espirare permette di ridurre il livello di CO2. Livello elevato che obbliga il nostro organismo ad aumentare la frequenza degli atti respiratori. L’azione ragionata di espirare con la bocca impedisce di inspirare con la stessa bocca come prima risposta ad uno stimolo di “mancanza d’aria”. Cosa che abbiamo visto essere deleteria per la durata della riserva d’aria.

Quindi in risposta ad un carico di lavoro maggiore che non consente di mantenere il profilo di respirazione ottimale, naso-naso, si può rispondere aumentando la durata della fase di scarico utilizzando la bocca.

3) Naso in – bocca out in emergenza. Skip breathing o “salto del respiro”

Essa consiste in:

  • Inspirare normalmente con il naso;
  • Effettuare una piccola pausa (non deve essere stressante);
  • Inspirare normalmente con il naso;
  • Effettuare una piccola pausa (non deve essere stressante);
  • Espirare con la bocca, parzializzando l’apertura e prolungando l’espirazione

Deve essere chiarite sin dall’inizio che questa metodologia di respirazione può essere utilizzata solo in caso d’emergenza. Deve essere “l’estrema ratio”.

Originariamente sviluppato per la subacquea, può essere utilizzato anche dal singolo pompiere. Il primo passo consiste nell’inspirare e trattenere il respiro. Quando si sente il bisogno di espirare, si prende un respiro supplementare e poi si espira lentamente. Dopo aver esalato, si deve trattenere di nuovo il respiro fino a quando non si ha bisogno di respirare. Tuttavia, la persona non deve trattenere il respiro fino a provare disagio. La durata della pausa può durare solo pochi secondi e varia da persona a persona.

Ci si può chiedere: “Perché non utilizzare questa tecnica ogni volta che si usa un autorespiratore?” Perché per i vigili del fuoco, il solo e unico scopo di questa tecnica, è quello di essere uno “strumento salvavita”, non un metodo per migliorare le prestazioni di lavoro. I vigili del fuoco impegnati nel salto del respiro devono concentrarsi sul proprio respiro, non possono pensare agli altri compiti. Inoltre, trattenere il respiro può avere conseguenze fisiche, come l’ipossia. Oltre a ciò, durante le normali operazioni di lotta contro l’incendio, i vigili del fuoco consumano un sacco di energia e hanno bisogno di ossigeno supplementare per soddisfare questa condizione. Anche se la tecnica è relativamente semplice, la concentrazione mentale necessaria è notevole.

In primo luogo, il vigile in difficoltà deve attuare le normali procedure di Mayday, come chiedere aiuto tramite la radio personale, indicare la propria posizione (se nota), posizionarsi lungo il perimetro delle pareti, e così via. Se il vigile è intrappolato e in attesa di soccorso, dovrebbe cominciare ad utilizzare lo Skip Breathing al più presto per conservare quanta più aria possibile. Facendo ciò si aumenterà il tempo a disposizione delle squadre di soccorso per individuarlo.

Anche se questa tecnica è relativamente semplice, deve essere provata più volte in addestramento per poterla utilizzare efficacemente in caso d’emergenza.

Conclusioni

La conoscenza e la consapevolezza delle specificità di un intervento con gli APVR sono la miglior arma a disposizione di un vigile del fuoco. Come preso in esame sopra, le competenze da conoscere e da sperimentare in tempo di pace non sono molte.

L’improvvisazione non deve essere una scelta ma solo la conseguenza dell’accadimento di un evento imponderabile.

 

[i] Attacco all’asma di Fiamma Ferraro, editore Macro Edizioni

[ii] www.buteyko.it

[iii] http://www.fireengineering.com/articles/print/volume-161/issue-4/features/rethinking-emergency-air-management-the-reilly-emergency-breathing-technique.html