Come si sviluppa un incendio in un luogo chiuso: il modello a cinque fasi

La tragedia di Crans-Montana, in Svizzera, sta colpendo particolarmente l'opinione pubblica alla luce di una domanda apparentemente molto semplice: come può un piccolo incendio localizzato diventare così vasto e così rapidamente da provocare decine di vittime in pochi minuti? In un filmato che sta girando molto in queste ore, e che alleghiamo a questo articolo, si vede un fuoco tutto sommato contenuto nel soffitto del locale teatro della tragedia, che non sembra preoccupare particolarmente i ragazzi nella sala. Entro una manciata di minuti, però, ci sarebbero stati 47 morti accertati e oltre 100 feriti. In realtà, lo sviluppo di un incendio in un ambiente chiuso è molto più complesso di quanto possa sembrare a prima vista, e conoscerne la dinamica può aiutarci ad affrontare una situazione di emergenza e anche salvarci la vita nei casi peggiori.

Dal punto di vista puramente scientifico esistono diversi modelli che descrivono l'evoluzione di un fuoco in un ambiente delimitato in assenza di alcun intervento. Concettualmente, però, un incendio confinato prevede 5 fasi:

1. accensione;
2. crescita;
3. flashover;
4. completo sviluppo;
5. decadimento.

Quantitativamente, le fasi sono delimitate dal comportamento della temperatura in funzione del tempo, come potete vedere nel grafico qui sotto.

L'accensione può essere provocata da una scintilla, una fiamma, un tizzone, un fulmine o in generale qualunque elemento in grado di fornire una grande quantità di calore molto concentrata. La superficie sede dell'accensione deve contenere materiali in grado di agire da combustibili, generalmente in forma solida. Inizialmente però non avviene combustione: il calore decompone parte di questi materiale senza produrre  fiamme, in un processo chiamato pirolisi che non coinvolge l'ossigeno e produce gas volatili che si disciolgono nell'aria.

A questo punto c'è la fase di crescita, il cui le fiamme si diffondono e la temperatura aumenta. Questo avviene perché il calore prodotto dalle fiamme raggiunge (anche grazie ai gas caldi sviluppati nella fase di accensioni) superfici circostanti che, scaldate a sufficienza, cominciano a prendere fuoco. Il tasso di crescita di un incendio dipende da molte variabile, tra cui il tipo di materiale combustibile, la quantità di ossigeno necessario per fare avvenire la combustione, e così via. I gas caldi, e dunque poco densi, salgono per galleggiamento e si accumulano nella parte alta dell'ambiente. Si produce anche fumo dovuto a combustione incompleta di svariati materiali.

La fase di flashover è il “punto di svolta” di un incendio di questo tipo, e spesso anche il punto di non ritorno. I gas caldi, aumentando ulteriormente la loro temperatura (fino a circa 600 °C), emettono quantità sempre maggiori di radiazione termica, che finiscono per colpire tutte le superfici infiammabili nella stanza. A un certo punto questi materiali non possono più accumulare calore: la fase di crescita finisce e tutte le superfici di materiale combustibile sono interessate dalle fiamme. L'incendio è diventato generalizzato. Questa è la parte forse meno intuitiva del processo: l'irraggiamento termico porta l'intera superficie combustibile dell'ambiente a venire avvolta dalle fiamme simultaneamente, in tempi che possono andare da pochi secondi a qualche minuto a seconda delle situazioni specifiche. Se questo fosse successo nel bar di Crans-Montana, spiegherebbe – almeno in parte – come il fuoco relativamente contenuto che vediamo nel filmato abbia portato alla morte di quasi cinquanta persone. Insomma, in un ambiente chiuso e isolato – come la sala seminterrata del bar svizzero – anche un piccolo fuoco all'apparenza non troppo minaccioso può diventare da un momento all'altro un rogo mortale.

Nella fase di completo sviluppo tutto quello che può bruciare sta bruciando. La temperatura raggiunge il suo valore massimo (tipicamente tra i 700 °C e i 1200 °C) e anche il tasso di emissione di calore raggiunge il suo massimo. Entrambi i valori dipendono generalmente dalla disponibilità di ossigeno presente nell'ambiente oltre che dalla quantità e dal tipo di materiali che subiscono la combustione. Per esempio, una stanza chiusa ma ben ventilata può sempre contare su nuovo ossigeno in ingresso dall'ambiente esterno, permettendo così alla fase di completo sviluppo di estendersi anche notevolmente nel tempo.

Abbiamo infine la fase di decadimento, in cui la temperatura e il tasso di emissione di calore diminuiscono fino ad azzerarsi completamente. Questa fase inizia quando cominciano a scarseggiare uno o più dei tre “ingredienti” necessari per sostenere un incendio: il comburente (cioè l'ossigeno), il combustibile (ciò che sta bruciando) e il calore. In una stanza ben isolata, per esempio, la concentrazione di ossigeno cala progressivamente, poiché questo elemento reagisce con i combustibili. La percentuale di ossigeno nell'aria è del 21% in condizioni normali; quando scende sotto il 16%, la fiamma tendenzialmente non è più in grado di sostenersi. In fondo, i dispositivi antincendio sono strumenti che anticipano o accelerano la fase di declino, togliendo calore e/o combustibile e/o comburente dal luogo dell'incendio.

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