Tecniche di estinzione incendi con tecnologia Water Mist per applicazioni aeronautiche

Introduzione 
Giunto alla conclusione di questo percorso universitario, guardando indietro agli 
studi di ingegneria che ho svolto, non posso fare a meno di notare la grande enfasi 
con cui sono sempre state introdotte e sviluppate le tematiche riguardanti la 
sicurezza, un vero cardine della progettazione aeronautica. Data la sua peculiarità e i 
rischi connessi al volo, l’ambiente aerospaziale è uno dei settori trainanti nello 
sviluppo di nuove tecnologie e procedure per l’incremento della sicurezza, e non è un 
caso se molte delle innovazioni più significative del mondo industriale del secolo 
scorso e di quello attuale affondano le loro origini nello strumento aereo e nella sua 
spesso complicata progettazione. 
Questo elaborato va quindi ad inserirsi in questo ambito, in particolare nella 
prevenzione incendi, uno dei nodi più spinosi. In particolare, è mia intenzione tentare 
l’impiego di una tecnologia relativamente recente nel mondo dell’antincendio: il 
Water Mist. Per quanto questo sistema si stia diffondendo rapidamente nel mondo 
dell’ingegneria civile e dei trasporti marittimi, esso resta ancora in parte una new 
entry, e molte delle sue caratteristiche e capacità restano ignote per una gran parte del 
mondo industriale, settore aeronautico incluso. 
Con questa breve riflessione intendo spiegare le ragioni che sono alla base della 
scelta di sviluppare impianti di bordo Water Mist a protezione integrale, non tanto 
per giustificare ad ogni costo ciò che ho scritto, quanto soprattutto per sottolineare le 
virtù di questa tecnologia, e quanti benefici essa potrebbe portare in futuro al mondo 
aeronautico. 
Nella mia esperienza personale, ho potuto constatare la diffidenza degli operatori 
verso i sistemi di estinzione ad acqua, impiegati sugli aeromobili o negli hangar di 
riparazione, in quanto è ben nota la loro scarsa efficacia su incendi di classe B 
(combustibili liquidi) o di classe E (elettricità), principale causa di fuoco in questi 
ambienti. E’ invece molto importante sottolineare come questo preconcetto non si 
adatti in alcun modo al Water Mist, in quanto le sue capacità di nebulizzare l’acqua 
lo pongono al di fuori della classificazione dei sistemi tradizionali, ad esempio gli 
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impianti spinkler; le sue caratteristiche di estinzione sono invece maggiormente 
simili a quelle di un gas, come l’Halon, che è uno degli estinguenti più utilizzati nel 
settore. 
In ogni caso ancora oggi la progettazione di un Water Mist risulta critica, tanto che 
non vi è norma che non preveda una dimostrazione pratica. Al di là di questo 
approccio “empirico” vi è una indubbia necessità di una modellistica di base, per 
mettere a fattor comune dei tecnici alcuni dati di progettazione. La complessità di 
questo sistema, e in molti casi la totale assenza di dati teorici da cui prendere spunto, 
ha messo alla prova le mie conoscenze in molteplici ambiti della mia esperienza 
università, primo fra tutti l’impiantistica, ma con ampi riferimenti di fluidodinamica, 
termodinamica e chimica, senza contare l’esperienza operativa del mondo 
aeronautico militare e industriale, fattore di primaria rilevanza. 
“Gas speciale” o “sprinkler” , questo è il dilemma a cui ho tentato di dare una 
risposta. E se, come si dice, la natura è scritta in termini matematici, questa tesi ha 
l’obiettivo di fornire alcuni criteri oggettivi per il dimensionamento dei Water Mist 
utilizzabili dai progettisti. Non è ovviamente detto che questo mi sia riuscito 
completamente, e non ho la presunzione, date le mie modeste esperienze sul campo, 
di dettare regole a nessuno, ma sono comunque sicuro che anche dalla confutazione 
delle mie ipotesi si potrà mettere a fattor comune la conoscenza. 
La grande mole di risultati teorici o numerici ricavati nel corso dell’elaborato sono 
stati integrati e in gran parte confrontati con i dati sperimentali della ditta MARIOFF 
Italia, tra i leader mondiali nella costruzione di Water Mist, con cui ho collaborato 
assiduamente nel corso delle analisi e della stesura del testo, e senza la quale non 
sarebbe stato possibile un approfondimento di così alto livello. Pur muovendosi in un 
settore nuovo e innovativo, con tutti i problemi del caso, la sostanziale convergenza 
tra quanto da me ricavato e i dati operativi di comune utilizzo della MARIOFF 
conferma e rafforza l’ipotesi di aver centrato, o quantomeno essermi avvicinato alla 
fisica del problema. 
VI 
Aspetti importantissimi, validi a maggior ragione nel mondo dei trasporti, sono 
l’operabilità, l’affidabilità e la manutenibilità degli impianti. Nonostante il Water 
Mist sia frutto di una sofisticata tecnologia, la sua installazione e impiego risulta 
invece molto semplice. Inoltre, i suoi componenti sono pochi e facilmente reperibili, 
se si eccettua forse gli speciali erogatori, che comunque sono una tecnologia 
ampiamente sperimentata. Inoltre, uno dei più grandi vantaggi è l’utilizzo di acqua, 
estremamente diffusa e praticamente senza costo. E’ inoltre importante sottolineare 
che, al contrario di moltissimi prodotti a schiuma attualmente impiegati, l’acqua non 
è corrosiva, ed è facilmente intuibile quanto la corrosione delle strutture rappresenti 
un altro parametro critico nel mantenimento dell’aeroplano. 
C’è poi da considerare un nuovo fattore, che sta fortemente condizionando la 
progettazione moderna: il rispetto dell’ambiente. E’ fatto noto che l’Halon, ottimo 
estinguente sotto ogni punto di vista, abbia la sfortunata caratteristica di essere un 
prodotto chimico altamente fluorurante e quindi con un alto ODP (Ozone Depleting 
Potential) , e per questo estremamente dannoso per l’atmosfera. Per questa ragione la 
sua produzione è stata interrotta, e dalle ultime normative il suo uso è permesso 
esclusivamente per alcuni enti, come le forze armate, o in taluni settori considerati 
critici. Si pone quindi una doppia domanda: come dovranno comportarsi in futuro le 
compagnie civili o i velivoli di linea? Per quanto riguarda invece le forze armate, per 
quanto ancora potranno durare le riserve accumulate, e quanto diventerà costoso un 
prodotto la cui disponibilità sul mercato si sta rapidamente esaurendo? Resta quindi 
indispensabile cercare un alternativa per il futuro, e in questo contesto il Water Mist 
è sicuramente una possibilità da prende in considerazione. 
In conclusione, lancio una piccola provocazione. Quante volte nel passato è stato 
l’incidente grave ad innescare il meccanismo di prevenzione? E’ sempre necessario 
arrivare al disastro prima di rendersi conto che un certo problema necessita di una 
più profonda analisi? Gli esempi sono talmente tanti e in ogni campo che citarne 
alcuni a supporto è del tutto superfluo. 
Questo meccanismo molto umano, noto come “blood priority” può essere interrotto 
se si sviluppa una mentalità sempre più portata alla gestione del rischio e alla 
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prevenzione. Senza perdere di vista l’operatività e i costi, fattori sicuramente di 
primo piano, è importante sforzarsi di prevedere le inefficienze di sistema prima che 
il loro verificarsi comporti un danno a persone e cose, cambiando gradualmente 
l’approccio con cui affrontiamo alcune questioni considerate “spinose”, o peggio 
ancora “superflue”, che poi spesso superflue non sono per nulla. 
VIII 
Capitolo 1 
Il pericolo d’incendio negli aeromobili 
1.1. Sicurezza e Gestione del Rischio 
L’Aviazione è da sempre caratterizzata da un continuo avanzamento tecnologico, 
sistemistico e procedurale, atto a migliorare e incrementare sempre di più le 
prestazioni, ridurre e ottimizzare i costi, e ovviamente rendere il mezzo aerospaziale 
sempre più sicuro per l’utenza e gli addetti. In quest’ottica, la ricerca e 
l’avanzamento nel campo della Sicurezza sono uno dei pilastri fondamentali di tutta 
l’industria aeronautica, in primo luogo per ovvie ragioni umane e morali, ma anche 
per l’esigenza di mantenere al massimo livello l’operatività, l’efficienza e 
l’affidabilità delle macchine. 
Fornire una definizione di sicurezza globalmente accettata e compresa è però cosa 
molto complessa, in quanto le differenti filosofie progettuali e operative nel mondo 
sono evolute secondo linee talvolta significativamente differenti, e questo è spesso 
causa di confusione e problematiche connesse quando tali realtà tentano di 
interfacciarsi. In generale però, per Sicurezza del Volo si può ritenere tutto il 
complesso di tecnologie, procedure e norme atte a garantire la salvaguardia al 
massimo grado di persone e cose. 
In genere, il raggiungimento di un determinato livello di Safety è strettamente legato 
ad una serie di eventi accidentali, quali possono essere failure e malfunzionamenti, 
eventi esterni non collegati al velivolo come le condizioni atmosferiche, o comunque 
in generale accadimenti involontari e accidentali. Sono invece solitamente escluse le 
azioni volontarie mosse contro il sistema aerospaziale, con lo scopo di sabotarlo o 
metterlo fuori uso. Se si pensa alle procedure anti-terrorismo negli aeroporti, è 
preferibile parlare di Security. 
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Ogni tentativo di garantire un adeguato livello di sicurezza si basa su alcuni principi 
base che non possono essere ignorati. Per prima cosa, è essenziale che lo sforzo sia 
effettuato su tutti i livelli, non solo dagli esperti di sicurezza: la loro funzione di 
supervisori deve essere integrata con il lavoro della manutenzione, degli operatori di 
volo, del personale a terra, in modo tale da garantire la massima attenzione in ogni 
attività ed escludere trascuratezze di ogni genere. La sicurezza di un sistema è quindi 
operata a monte, ossia prima che il velivolo sia effettivamente operativo, in modo 
tale da pianificare correttamente ogni azione ed eventuale correzione; quanto meno è 
lasciato al caso, tanto più sicuro sarà il sistema. 
Nella progettazione di un sistema sicuro si deve intervenire su ogni aspetto della vita 
del velivolo in modo tale da ridurne al massimo i rischi connessi. Il livello di rischio 
residuale (che non si può mai annullare del tutto) deve essere quindi opportunamente 
valutato e conosciuto a priori. La fase di collaudo è poi una parte necessaria, in modo 
tale da garantire l’eliminazione di eventuali errori o difetti in corso d’opera 
1.1.1. Strumenti per la sicurezza 
Il conseguimento della sicurezza nel corso del tempo, spesso portato avanti con 
metodologie non ortodosse, ha spesso portato a criteri piuttosto frammentari, cui oggi 
si sta cercando di sostituire un approccio più generale e globale, mirato 
all’organizzazione dell’intero sistema; si sono così affermati diversi modelli di 
analisi del sistema, incentrati molto sugli aspetti organizzativi, per costruire vere e 
proprie strategie di prevenzione degli incidenti. Non è un caso che la gran parte degli 
incidenti degli ultimi anni possano essere ricondotti a casi già visti, con le stesse 
cause e con modalità di accadimento similari; questo sottolinea quanto detto prima, 
in quanto non è tanto l’aspetto tecnico, che di solito è noto, a procurare l’incidente, 
bensì i difetti societari, logistici e di organizzazione che generano un effetto a catena 
e che finiscono con il causare una catastrofe. Si è soliti individuare in questi casi le 
latent failures, o carenze latenti, che non comportano un immediato incidente, ma 
che sono i precursori di una serie di attività non normali e non programmate, che 
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possono causare delle active failures, ossia inconvenienti di volo veri e propri. Le 
scorciatoie di gestione, sebbene spesso vantaggiose e molto in voga nei periodi di 
crisi economica, possono aumentare la diffusione delle aree di rischio. Senza 
presunzione di essere esaustivi, si riportano nel seguito alcune delle più diffuse, a 
titolo di esempio 
Una delle strategie per il controllo organizzativo è il cosiddetto sistema delle 4P: 
Philosophiae, Policy, Procedures, Practices. 
In pratica, si stabilisce una Filosofia della struttura aeronautica, i suoi scopi e le sue 
strategie per la loro realizzazione. La Policy è invece una serie di soluzioni per la 
realizzazione degli obiettivi parziali, necessari al raggiungimento dell’obiettivo 
finale. Da questi due primi tasselli nascono le Procedures, una precostituita serie di 
specifiche operazioni che si devono svolgere in ogni compito, e che sono di immenso 
aiuto al personale nelle proprie Practices, operazioni di tutti i giorni. Si possono così 
evitare molti errori di interpretazione, improvvisazioni poco adatte e, di conseguenza, 
molte latent failures. 
Con questo sistema si può quindi limitare gli sforzi dell’azienda o dell’ente al 
raggiungimento degli obiettivi, senza dispersioni di risorse materiali e umane. 
Inoltre, attraverso periodici controlli, è possibile verificare lo stato di salute di tutta 
l’organizzazione. 
Un altro strumento di grande diffusione per l’analisi dei difetti di sistema è il 
cosiddetto Albero dei Guasti, di cui è riportata una raffigurazione esemplificativa di 
seguito. Il failure di un sistema accade quando si verificano uno o più eventi 
visualizzati nei quadrati. Osservando lo sviluppo dell’albero verso il basso si possono 
avere moltissime informazioni sul funzionamento del sistema, sulle sue 
problematiche e su come operare nel caso uno o più eventi problematici si 
verifichino. 
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Figura 1.1 – Esempio di albero dei guasti 
1.1.2. Analisi del rischio 
Parlare di rischio in ambito di prevenzione significa analizzare la probabilità che 
accada un certo incidente e la gravità del danno che esso arrecherebbe al sistema. Le 
attività di analisi del rischio consistono nell’identificazione, valutazione e controllo, 
e quindi riduzione dei pericoli correlati ad una particolare attività. 
Come già detto, la totale eliminazione del rischio è spesso impossibile, ragione per 
cui è necessario ricorrere ad opportuni sistemi di controllo, in modo da ridurne il 
livello più possibile. Tra questi strumenti, ruolo di primo piano è rivestito dal Risk 
Assesment Code (RAC), mediante il quale si costruiscono matrici di rischio, nelle 
quali si mette in evidenza un numero, che sia significativo della gravità e della 
pericolosità di un certo avvenimento. 
La scaletta operativa seguita da questo sistema comprende 
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- Indicazione e valutazione dei vari Hazard 
- Accertamento iniziale del rischio 
- Confronto con dei criteri di accettabilità 
- Applicazione di controlli per ridurre il rischio a livelli accettabili. 
- Accettazione formale e documentata del rischio residuale 
Uno dei programmi di analisi più utilizzato è il Facility Risk Assessment Program; 
Una prima categorizzazione del rischio è redatta sulla base di parametri a 
disposizione o facilmente reperibili, come posizione del sistema, quantità di energia 
in gioco, missione dell’apparato, data-base di dati reali già esistenti. 
Dopo aver svolto questa analisi, è necessario per ogni evento valutarne la probabilità 
di accadimento e la gravità del danno provocato, e assegnare opportuni valori in 
modo da quantificare. 
Dopodiché, è possibile disegnare una matrice come quella in figura sottostante, e 
prendere le dovute precauzioni. 
Figura 1.2 – Matrice di Risk Assessment 
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Analogamente è possibile per parametri molteplici e molto più numerosi sviluppare 
un opportuno grafico, del tutto analogo alla precedente. 
Figura 1.3 – Grafico di Risk Assessment 
1.1.3. Prevenzione degli incidenti 
Tutte le considerazioni fatte prima sono nell’ottica della prevenzione degli incidenti, 
anche se è ovviamente impossibile pensare di rimuoverli completamente. Al 
contrario della sicurezza e della gestione del rischio, l’incidente non è prevedibile a 
priori, né sono prevedibili le conseguenze. Ad ogni modo, una corretta analisi degli 
incidenti è importantissima da integrare con gli strumenti di prevenzione appena 
elencati. 
Sebbene non siano prevedibili, è possibile ad un’attenta analisi identificare alcuni 
segnali chiave che possono prevedere una potenziale situazione di pericolosità. E’ 
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stato riportato da statistiche recenti che ogni incidente catastrofico porta con sé oltre 
60 incidenti minori e fino a 600 malfunzionamenti secondari, tutti legati dalla stessa 
causa scatenante. Si pone quindi in evidenza quanto sia importante l’analisi di questi 
incidenti minori, in modo da mettere in moto un processo correttivo che possa tentare 
di evitare il disastro. 
Le tappe in cui si sviluppa l’investigazione sono essenzialmente comuni ad ogni 
evento, e si possono riassumere in: 
- Determinazione dei fatti 
- Analisi di tutte le informazioni derivanti dai fatti 
- Integrazione con le informazioni relative a precedenti analoghi 
- Definizione delle cause e conclusione 
- Redazione di opportuni accorgimenti e soluzioni correttive 
Le azioni di genesi dell’incidente, analisi dei dati e prevenzione sono strettamente 
collegate da un anello sequenziale, di cui il disastro è la punta. 
Nonostante le apparenze, è comunque spesso difficile la risoluzione di un certo 
problema e la chiusura dell’anello, ragione per cui accade spesso che un certo ciclo si 
ripeta più volte, con le ovvie conseguenze di più disastri aerei similari. 
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1.2. Fire Safety e prevenzione del rischio di incendio 
Il fuoco è una delle principali minacce alla sicurezza e integrità del velivolo. Le 
cause che possono scatenare un incendio all’interno di un sistema possono essere 
così tante che l’attività di prevenzione è spesso molto complessa, talvolta infruttuosa. 
Con il progresso tecnologico, gli apparati di estinzione sono diventati più precisi ed 
efficienti, ma allo stesso tempo anche i sistemi di bordo sono diventati più complessi, 
aumentando notevolmente le possibilità di un failure e infiammabilità dei 
componenti. 
Sebbene nel tempo ci siano stati ritardi nello sviluppo di questo settore della 
sicurezza, oggi è diventato un aspetto di primo piano nel settore aerospaziale, e molti 
passi avanti sono stati fatti anche nel campo dell’aviazione civile. 
In generale, si distinguono due macro scenari: incendio a bordo durante il volo e 
incendio post-crash, generato a cause del violento collasso delle strutture e dei 
serbatoi, con rilascio di tutto il combustibile a terra. Le filosofie di prevenzione sono 
ovviamente molto differenti tra loro; nel primo caso, requisito progettuale primario è 
l’individuazione di tutti i principali rischi di incendio connessi all’operatività del 
velivolo, e la relativa progettazione di contromisure atte a minimizzarli. D’altra 
parte, una volta che l’incendio si fosse sviluppato, è necessario disporre di una serie 
di strumenti e apparati di estinzione per stroncare il fenomeno sul nascere, prima che 
possa causare danni a cose e persone. 
Nel caso invece di incendio post-crash, il problema è più complesso, data la difficoltà 
di operare in quelle condizioni e lo stato delle strutture dopo l’impatto; ciò che si 
vuole è essenzialmente di eliminare, o almeno ritardare l’accensione del combustibile 
fuoriuscito dai serbatoi e dall’impianto a seguito dell’impatto, in modo da permettere 
ai soccorsi un rapidissimo intervento per salvare il personale e i passeggeri. 
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1.2.1. Le Fire Zones e gli scenari di fuoco 
Come si vedrà abbondantemente nel corso dell’elaborato, sebbene il fuoco sembri 
sempre simile, le caratteristiche del materiale infiammabile rendono le tecniche e gli 
strumenti di estinzione molto differenti tra loro, a seconda che si tratti per esempio di 
un incendio elettrico, di metallo o di combustibile. Ci si accorge quanto sia 
importante, prima di discutere di prevenzione e progettare un eventuale sistema 
antincendio, rendersi conto di quali siano gli scenari che ci si troverà ad affrontare. 
Nella letteratura si è ampiamente affermato il termine di Fire Zones, ossia quelle 
zone in cui un eventuale malfunzionamento di un sistema possa generare un 
principio di incendio. Tipicamente si individuano alcune aree critiche principali. 
- Serbatoi del combustibile, degli oli idraulici, bombole di ossigeno 
- Tubi e aree di passaggio del combustibile 
- Impianto di condizionamento e tubazioni idrauliche 
- Vani motore e relativi accessori meccanici 
- Vani avionici 
- Cabina e vano di carico in caso di materiale infiammabile 
E’ evidente che le tipologie di accensione di un focolare possono essere di natura 
elettrica nelle zone avioniche, di natura liquida per oli e combustibili, e così via per 
ogni area. La cosa importante da sottolineare è che l’impianto antincendio di bordo 
dovrà essere composto di diversi segmenti, ognuno impiegato in un’area precisa, con 
un opportuno sistema di prevenzione ed estinzione. E’ inoltre buona norma fornire 
ogni impianto di opportuni sistemi di rilevazione e autoaccensione, soprattutto in 
quelle aree dove è impossibile avere un controllo diretto a vista, o dove l’impiego di 
sistemi portatili è impossibile. 
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Figura 1.4 – Esempio di sistema antincendio ad Halon per vani motore 
Nel caso di velivoli militari, è poi necessario soffermarsi anche sull’eventualità di un 
incendio del carico, cosa non remota e da prendere in considerazione, soprattutto se 
si trasporta materiale infiammabile, armi, munizioni, ecc. 
Alcuni velivoli, come i C-130 Hercules, vengono impiegati per il trasporto 
praticamente di tutto, anche in aree disagiate o teatri di guerra. Alcuni modelli 
vengono poi utilizzati nel combattimento ravvicinato e operazioni CAS nella 
modalità cannoniera Spectre, cosa che rende il vano di carico ulteriormente esposto a 
eventuali principi d’incendio. Ci si è volutamente soffermati su questo particolare 
velivolo in quanto estremamente diffuso nelle aeronautiche mondiali, e perché si 
presta molto bene ad alcune considerazioni e sperimentazioni, come si approfondirà 
meglio nel seguito. 
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1.2.3. Le modalità di intervento 
La filosofia progettuale antincendio è solitamente basata su quattro comportamenti 
nei confronti del fuoco. 
- Prevenzione 
- Contenimento 
- Allarme 
- Estinzione 
Della prevenzione in gran parte si è già parlato: essa consiste nella rimozione delle 
cause che possono scatenare un incendio nell’area di interesse. Il contenimento 
consiste nell’isolare alcune parti vitali dell’aeromobile allontanandole il più possibile 
dalle Fire Zones; laddove ciò non fosse possibile, si può ricorrere a paratie, isolanti e 
speciali sistemi di chiusura dell’area protetta. Il contenimento può poi essere svolto 
da alcuni sistemi antincendio appositi, che consentono di controllare il fuoco senza 
essere in grado di spegnerlo, ma impedendogli comunque di raggiungere dimensioni 
critiche. 
Allarme ed Estinzione sono due operazioni che comunemente si verificano insieme, 
quando si genera un incendio ed entra in funzione l’impianto di spegnimento. 
L’allarme è lanciato da un sistema di rilevazione, che può avvisare il pilota oppure 
azionare direttamente il sistema antincendio. La seconda modalità è sicuramente più 
sicura, ma lascia aperta la possibilità di falsi allarmi. 
L’estinzione, come il termine suggerisce, è infine la soppressione dell’incendio e il 
ritorno alle condizioni standard; la progettazione di un tale sistema non è affatto 
semplice, in quanto non è noto a priori dove e come si svilupperà un certo incendio, e 
devono essere analizzate a fondo tutte le ipotesi prima di prendere qualsiasi decisione 
progettuale in merito. Come si vedrà per i sistemi Water Mist, la modellazione di un 
opportuno scenario di fuoco è indispensabile per regolare portate, posizione degli 
ugelli ed eventuale presenza di ostruzioni sul cammino del getto. La strada maestra 
rimane comunque una soddisfacente campagna di prove, indispensabile al fine della 
verifica della bontà delle scelte fatte. 
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