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Le sostanze utilizzate nei sistemi di estinzione Prof. Ing. Barbara Mazzarotta Dip. Ing. Chimica, Materiali e Ambiente.

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Presentazione sul tema: "Le sostanze utilizzate nei sistemi di estinzione Prof. Ing. Barbara Mazzarotta Dip. Ing. Chimica, Materiali e Ambiente."— Transcript della presentazione:

1 Le sostanze utilizzate nei sistemi di estinzione Prof. Ing. Barbara Mazzarotta Dip. Ing. Chimica, Materiali e Ambiente

2 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Le sostanze estinguenti hanno il compito di contrastare le reazioni di combustione – combustibile + comburente (ossigeno) n la reazione procede attraverso la formazione di specie chimiche molto reattive (radicali liberi). n Le reazioni di combustione sono esotermiche – sviluppano calore La fase di formazione dei radicali è endotermica – richiede che al sistema sia fornita energia n inizialmente attraverso un innesco n successivamente, attraverso il calore generato dalla reazione

3 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Le condizioni che devono essere tutte soddisfatte contemporaneamente perché si abbia una combustione sono: (1) presenza di combustibile (2) presenza di un comburente n combustibile e comburente devono essere tra loro in proporzioni adeguate (3) un apporto di calore (4) che la “catena” delle reazioni di formazione dei radicali non si interrompa

4 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Meccanismi di azione degli estinguenti: – Riduzione dell’apporto di combustibile – Riduzione dell’apporto di comburente – Riduzione dell’apporto energetico – Interruzione della catena di reazione n I vari estinguenti possono agire secondo uno o più di questi meccanismi in funzione di: – caratteristiche chimico-fisiche – stato fisico – modalità di erogazione

5 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Riduzione dell’apporto di combustibile – riduzione del flusso di combustibile liquido o gassoso – rimozione del combustibile solido dal percorso del fuoco – raffreddamento del combustibile solido o liquido altobollente – diluizione del combustibile liquido per miscelazione con un altro liquido – “soffocamento”, ricoprendo il combustibile con uno strato di gas inerte, di schiuma, o di liquido più leggero.

6 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Riduzione dell’apporto di comburente – Per sostenere la combustione, la concentrazione del combustibile in aria, in cui l’ossigeno è il 21%, deve ricadere nell’intervallo di infiammabilità n riducendo la concentrazione di ossigeno si porta la miscela al di fuori delle condizioni di infiammabilità. – La riduzione del tenore di ossigeno si può ottenere n introducendo in un ambiente, chiuso, un gas inerte n per “soffocamento”, ossia limitando, o impedendo, il contatto tra combustibile e aria. – È inefficace per i combustibili auto-ossidanti n contengono ossigeno all’interno della propria molecola

7 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Riduzione dell’apporto energetico – Raffreddando la fiamma si riduce l’energia disponibile per la reazione di formazione dei radicali n si riduce la velocità con cui procede la reazione di combustione – Il metodo di raffreddamento più efficace è quello di utilizzare un liquido che abbia n elevata capacità termica n soprattutto, elevato calore di vaporizzazione – il liquido vaporizza per l’elevata temperatura della fiamma.

8 Generalità sulla combustione e sui meccanismi di estinzione n Interruzione della catena di reazione – L’agente estinguente realizza una inibizione chimica della fiamma liberando delle sostanze in grado di reagire preferenzialmente con i radicali su cui si basa la reazione di combustione – La concentrazione di radicali disponibili per il mantenimento della combustione si riduce o si annulla – La reazione rallenta o si arresta

9 Tipologie di incendi e di sostanze estinguenti n Gli incendi sono classificati in base alle caratteristiche del combustibile coinvolto : – classe A incendi di materiali solidi; – classe B incendi di liquidi infiammabili; – classe C incendi di gas infiammabili; – classe D incendi di metalli combustibili – classe E incendi connessi ad apparecchiature e impianti elettrici.

10 Tipologie di incendi e di sostanze estinguenti n Le sostanze estinguenti possono essere classificate come segue: – acqua – schiume – gas inerti – polveri – fluidi che interferiscono con la reazione di combustione – aerosol

11 Tipologie di incendi e di sostanze estinguenti n Non tutte le sostanze estinguenti possono essere utilizzate per tutte le tipologie di incendi: – va evitato l’uso di estinguenti incompatibili n ad esempio, acqua, per incendi di quadri elettrici – la scelta va indirizzata in base a n natura e caratteristiche dei prodotti combustibili n caratteristiche degli ambienti da proteggere

12 Acqua n Meccanismi di azione – riduzione apporto energetico n la vaporizzazione di 1 kg di acqua asporta 540 kcal – riduzione apporto comburente n 1 litro di acqua forma 1.7 m 3 di vapore d’acqua inerte – riduzione apporto comburente n raffredda il combustibile (solido o liquido alto bolente) n può diluire il combustibile liquido (se miscibile) n può soffocare il combustibile liquido (se immiscibile e più leggera) – può creare problemi se è immiscibile e più pesante del combustibile liquido

13 Acqua n Impiego – incendi di classe A e B (solidi e liquidi) – idranti e impianti sprinklers con getti di varia potenza n water mist: goccioline finissime n Incompatibilità – apparecchiature elettriche in tensione; – sostanze che reagiscono in modo violento con l’acqua n metalli alcalini, carburi, composti metallorganici e idruri, magnesio, zinco e alluminio a alta T, metalli fusi; – sostanze che reagiscono con l’acqua originando composti tossici o corrosivi – oggetti che si danneggiano a contatto con l’acqua

14 Schiume n Sono formate a partire da soluzioni di schiumogeni (3-6%) in acqua n Meccanismi di azione – inizialmente, soffocamento n la schiuma forma un velo sulla superficie del combustibile – successivamente, raffreddamento n l’acqua scola dalla schiuma e raffredda il combustibile n Classificazione – bassa espansione: 1:5-1:20 – media espansione: 1:20-1:200 – alta espansione: 1:200-1:1000

15 Schiume n Tipologie – chimiche: si forma CO 2 che espelle la schiuma – meccaniche: aerate meccanicamente n a base di agenti proteici, fluoro-proteinici, sintetici, fluoro- sintetici, resistenti agli alcoli n Impiego – incendi di classe A e B (solidi e liquidi) – sistemi fissi e mobili in getti a bassa potenza n a bassa e media espansione: soprattutto all’aperto n ad alta espansione: soprattutto al chiuso n Incompatibilità – le stesse dell’acqua

16 Gas inerti n Azoto (N 2 ), anidride carbonica (CO 2 ), argon (Ar), vapore d’acqua e miscele commerciali – Argonite (50% N % Ar) – Inergen (52% N % Ar - 8% CO 2 ) n Meccanismi di azione – riduzione dell’apporto del comburente n l’ossigeno viene diluito dall’inerte fino a portarsi al di sotto della concentrazione necessaria a mantenere la combustione n sono più efficaci in ambienti chiusi o con scarsa ventilazione – utilizzando CO 2 c’è un effetto di raffreddamento n la temperatura si porta a -79°C e si forma anidride carbonica solida (ghiaccio secco)

17 Gas inerti n Il quantitativo necessario dipende dalle caratteristiche di gas inerte e combustibile

18 Gas inerti n Impiego – soprattutto su incendi di classe B e C (liquidi e gas) e su incendi di classe E (apparecchi elettrici in tensione) – sistemi fissi ed estintori portatili (anidride carbonica) n Incompatibilità – praticamente nessuna per estinguenti gassosi – per l’anidride carbonica  oggetti che non resistono a brusche variazioni di temperatura e a temperature molto basse;  presenza di metalli alcalini e idruri metallici;  incendi di prodotti che contengano direttamente nella loro molecola ossigeno sufficiente a mantenere la combustione.

19 Polveri n Tipologie – polveri chimiche (standard o polveri B-C) n costituite essenzialmente da bicarbonato di sodio e di potassio. – polveri polivalenti (multiuso o polveri A-B-C) n costituite da sali di ammonio (in prevalenza fosfati e solfati). – polveri inerti: (polveri D) n costituite da prodotti inerti, come grafite e allumina. n Meccanismi di azione – inibizione chimica della combustione – soffocamento n si decompongono generando prodotti che interferiscono con la reazione di combustione e inerti

20 Polveri n Requisiti – elevata superficie specifica n l’inibizione chimica si esplica per adsorbimento delle specie radicaliche sulla superficie del solido; – buona fluidità e una certa idrorepellenza n per evitarne l’impaccamento. n Impiego – incendi di classe E (apparecchiature elettriche) n in funzione del tipo di polvere, incendi di classe A, B, C e D – prevalentemente in estintori mobili n Incompatibilità – oggetti delicati in cui la polvere possa penetrare

21 Fluidi che interferiscono con la reazione di combustione n Meccanismi di azione – terminazione della reazione a catena di combustione; – soffocamento; – nel caso di liquidi, che vaporizzano alla temperatura dell’incendio, anche un certo raffreddamento. n Tipologie – halons (halogenated hydrocarbons) n CFC clorofluorocarburi: vietati – clean agent halocarbons n HCFC idroclorofluorocarburi: vietati a partite dal 2015 n HFC idrofluorocarburi n FC fluorocarburi n FK fluorochetoni

22 Fluidi che interferiscono con la reazione di combustione n Alcuni clean agent halocarbons

23 Fluidi che interferiscono con la reazione di combustione n Impiego – su tutti incendi, in particolare quelli di classe B ed E, in ambienti chiusi o con poca ventilazione; n non lasciano residui e non provocano brusco raffreddamento; n non causano riduzione del livello di ossigeno nell’ambiente. – per lo più allo stato di gas liquefatto in bombole a pressione munite di gas propellente per la scarica. n Incompatibilità: – prodotti che contengano nella molecola ossigeno sufficiente a mantenere la combustione; – materiali ossidanti o soggetti a decomposizione termica; – presenza di metalli o idruri reattivi.

24 Aerosol n Miscele di gas inerti e sali di metalli alcalini n Meccanismi di azione – interferenza con la reazione di combustione per inibizione chimica sulla superficie del solido; n il solido è (circa il 40% in massa dell’aerosol) è in forma di particelle finissime che offrono una notevole superficie. – soffocamento da parte del gas inerte n azoto, anidride carbonica o vapore d’acqua.

25 Aerosol n Impiego – tutti gli incendi, tranne quelli di classe D (metalli combustibili). n Incompatibilità – metalli reattivi, come magnesio o alluminio; – sostanze piroforiche, quali il fosforo bianco e composti metallorganici; – prodotti ossidanti, come clorato o nitrato di sodio; – prodotti che contengano nella molecola ossigeno sufficiente alla combustione.

26 Conclusioni n Nella scelta di una sostanza estinguente occorre tenere ben presenti – le caratteristiche dei beni da proteggere; – la tipologia di ambiente in cui essi si trovano. n In ambito museale – i beni da proteggere possono essere danneggiati da n agenti estinguenti a base d’acqua, polveri e shock termici; – le dimensioni e le caratteristiche degli ambienti n possono rendere poco efficace l’utilizzo di gas inerti. – Sembrano più adatti i fluidi inibitori della combustione

27 Conclusioni n Occorre verificare sempre attentamente la loro compatibilità con i manufatti da proteggere – contengono fluoro e cloro n Soluzioni alternative – impiego di aerosol – sistemi di protezione fissa basati su sprinklers n Per minimizzare i danni da bagnamento si può ricorrere alla tecnica water mist, con goccioline finissime che vaporizzano molto rapidamente


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