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MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELLINCENDIO Generalità sulla combustione e sostanze pericolose Sostanze estinguenti TEST DI VERIFICA APPRENDIMENTO Corso base.

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1 MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELLINCENDIO Generalità sulla combustione e sostanze pericolose Sostanze estinguenti TEST DI VERIFICA APPRENDIMENTO Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 1

2 PRIMA PARTE - FISICA E CHIMICA DELL'INCENDIO PRINCIPI DELLA COMBUSTIONE E CARATTERISTICHE DELLE SOSTANZE PERICOLOSE IN RELAZIONE ALLE FONTI DINNESCO – Vengono analizzati, puntualmente, tutti i parametri, gli elementi coinvolti nell'innesco e nella propagazione dell'incendio (combustione, prodotti e reagenti, reazione di combustione, fonti di innesco ed energia di attivazione, campo di infiammabilità, temperatura di infiammabilità, temperatura di accensione, temperatura di combustione, prodotti della combustione, curva tempo-temperatura, sostanze pericolose combustibili ed infiammabili (caratteristiche e classificazione), esplosioni di miscele infiammabili di gas, vapori e polveri). Ing. Cristiano Cusin2 2 MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELLINCENDIO

3 SECONDA PARTE – SOSTANZE ESTINGUENTI Partendo dalla classificazione dei fuochi vengono descritti i meccanismi che influenzano l'estinzione dell'incendio e illustrate le peculiarità delle sostanze estinguenti (acqua, acqua frazionata/nebulizzata, schiume, polveri, gas inerti) effettuando le necessarie comparazioni fra le varie sostanze estinguenti. Completano l'argomento alcuni cenni sui nuovi prodotti e sulle procedure per la loro omologazione o approvazione ai fini antincendio. TEST VERIFICA APPRENDIMENTO Ing. Cristiano Cusin3 3 MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELLINCENDIO

4 …. doverosa precisazione … …. doverosa precisazione … Il presente elaborato è stato pensato solo per il supporto alla lezione dellAutore e quindi non altro valore che per memoria per i discenti presenti alla lezione. …. ciò che è riportato non potrà essere usato contro di me …. Ing. Cristiano Cusin4

5 non è solo farina del mio sacco! ma anche contributi di ….. Ing. Dino PoggialiVV.F.-Pesaro Ing. Alessandra BasciàVV.F.-Venezia Comando VVF Milano …… e tanti - tanti altri Ing. Cristiano Cusin5

6 Comando VF FerraraIng. C. CUSIN6 … in una parola su che cosa si basa il mio lavoro ?

7 Comando VF FerraraIng. C. CUSIN7

8 8 Lincendio Lincendio è un fuoco con caratteristiche tali da rendere deducibile, in via normale ed alla stregua di norme d'esperienza, il pericolo per l'incolumità pubblica per proporzione, violenza, possibilità di sviluppo o difficoltà di spegnimento. INCENDIO ---- FUOCO NON CONTROLLATO Ing. Cristiano Cusin

9 9 La combustione FUOCO Il FUOCO è una reazione chimica veloce nella quale una sostanza combustibile (sostanza ossidabile) reagisce con una sostanza comburente (sostanza ossidante) liberando energia INCENDIO – FUOCO N.C. – REAZIONE CHIMICA Ing. Cristiano Cusin

10 10 Parole chiave Sostanze (combustibile, comburente) Reazione chimica Ing. Cristiano Cusin

11 11 Una sostanza Ing. Cristiano Cusin

12 12 Molecola dacqua Ing. Cristiano Cusin

13 13 Molecole Ing. Cristiano Cusin

14 14 Gli atomi Sono gli elementi fondamentali della materia Tutta la materia, quindi, è costituita da atomi legati tra loro che formano molecole Ing. Cristiano Cusin

15 15 Gli atomi Gli atomi sono le più piccole particelle di cui è formata la materia Esistono in natura 92 atomi diversi, ognuno di questi appartiene ad un elemento chimico diverso Ing. Cristiano Cusin

16 16 Atomi Ing. Cristiano Cusin

17 17 Atomo Ing. Cristiano Cusin

18 18 Livelli energetici degli elettroni Gli elettroni occupano dei ben precisi livelli energetici nellatomo Quindi un elettrone può aver solo determinati valori energetici che corrispondono a determinati orbitali Ing. Cristiano Cusin

19 19 Sistema periodico degli elementi Ing. Cristiano Cusin

20 20 gli elementi vengono scritti in ordine crescente di numero atomico in righe orizzontali o periodi e andando a capo dopo il completamento dellultimo livello vengono raggruppati insieme gli elementi che hanno lo stesso numero di elettroni sull'ultima orbita Ing. Cristiano Cusin Sistema periodico degli elementi

21 21 Sistema periodico degli elementi Ing. Cristiano Cusin

22 22 le proprietà chimiche dell'elemento dipendono dal numero e dalla posizione degli elettroni di valenza, (nella maggior parte dei casi quelli del livello più esterno) Ing. Cristiano Cusin Sistema periodico degli elementi

23 23 Gli atomi tendono infatti a completare il loro livello energetico esterno riempiendolo con il massimo numero di elettroni che può contenere Ing. Cristiano Cusin

24 24 Atomi 1 protone 6 protoni Ing. Cristiano Cusin

25 25 Gli orbitali sono quindi dei livelli energetici che gli elettroni possono assumere Lidrogeno ha un elettrone nel primo orbitale che è completo con 2 Ing. Cristiano Cusin

26 26 Ecco in parte spiegato perché la molecola di idrogeno è formata da due atomi Perché gli elettroni vengono condivisi e vanno a completare lorbitale Ing. Cristiano Cusin

27 27 Lossigeno ha 6 elettroni nellorbitale più esterno che è completo con 8 elettroni Questo elemento tenderà ad attrarre 2 elettroni per raggiungere una configurazione energetica più stabile, detta ottetto Ing. Cristiano Cusin

28 28 Il metano Il carbonio attrae i 4 elettroni dellidrogeno formando 4 legami che permettono di raggiungere lottetto Ing. Cristiano Cusin

29 29 Gli ioni Gli atomi o le molecole sono generalmente neutri, cioè con uguale numero di protoni ed elettroni In determinate circostanze possono assumere un potenziale elettrico positivo o negativo Ing. Cristiano Cusin

30 30 IONE POSITIVO IONE NEGATIVO Difetto di elettroni Eccesso di elettroni Ing. Cristiano Cusin

31 31 Perdendo un elettrone latomo di idrogeno diventa uno ione positivo H + Esempio di ione Ing. Cristiano Cusin

32 32 Le reazioni chimiche La combustione Ing. Cristiano Cusin

33 33 Le reazioni chimiche Gli atomi di molti elementi presenti in natura tendono ad interagire fra loro Queste interazioni avvengono se il livello energetico più esterno cioè lorbitale più esterno è riempito solo parzialmente Ing. Cristiano Cusin

34 34 Le reazioni chimiche Sono quindi gli elettroni situati sul livello energetico esterno che, interagendo fra loro, danno origine ai legami Lelettronegatività indica la misura con la quale un atomo esercita la sua influenza attrattiva sugli elettroni di altri atomi. Ing. Cristiano Cusin

35 35 Le reazioni chimiche L'elettronegatività è bassa fra atomi che hanno pochi elettroni nel livello esterno, particolarmente in quelli che ne hanno uno solo, mentre è alta negli atomi che hanno 6 o 7 elettroni e sono perciò vicini a completare l'ottetto. Ing. Cristiano Cusin

36 36 Interazione a)Sodio poco elettronegativo b) Cloro molto elettronegativo I due elementi reagendo formano due ioni con lultimo livello energetico completo Ing. Cristiano Cusin

37 37 comportano solitamente la rottura di alcuni legami nei reagenti e la formazione di nuovi legami, che andranno appunto a caratterizzare i prodotti Le reazioni chimiche Ing. Cristiano Cusin

38 38 reagenti prodotti Le reazioni chimiche energia Ing. Cristiano Cusin

39 39 Le reazioni chimiche Una reazione chimica che produce calore è detta esotermica Una reazione chimica che assorbe calore è detta endotermica Ing. Cristiano Cusin

40 40 L'energia di attivazione (a) è la barriera che si deve superare per poter liberare l'energia di reazione. Un catalizzatore (b) abbassa l'energia di attivazione, mentre un inibitore (c) l'aumenta Ing. Cristiano Cusin

41 41 La combustione reazione chimica nella quale un combustibile (sostanza ossidabile propensa a perdere elettroni) reagisce con un comburente (sostanza ossidante propensa a ricevere elettroni) liberando energia, in genere sotto forma di calore Ing. Cristiano Cusin

42 42 La combustione Comburente elettronegativo attrae gli elettroni (si riduce) Combustibile li perde ( si ossida) Ing. Cristiano Cusin

43 43 Esempio di combustione Due molecole di Idrogeno 2H 2 Una molecola di ossigeno O2O2 2(H 2 O) Due molecole di acqua Calore + Energia di attivazione 2x2= 4 grammi 32 grammi 2x18= 36 grammi 246x2= 492 kJ Ing. Cristiano Cusin

44 44 Esempio di combustione Una molecola di carbonio C Una molecola di ossigeno O2O2 CO 2 Una molecola di CO 2 Calore + Energia di attivazione 12 grammi 32 grammi 44 grammi 395 kJ Ing. Cristiano Cusin

45 45 La combustione è una reazione esotermica, che libera calore perché i reagenti possiedono più energia dei prodotti di reazione Ing. Cristiano Cusin

46 46 E sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? Ing. Cristiano Cusin ?

47 47 Maggiore è energia cinetica, maggiore è il valore della temperatura e della pressione E necessario che le molecole del combustibile e del comburente urtino fra loro con sufficiente energia Ing. Cristiano Cusin

48 48 E sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE Ing. Cristiano Cusin

49 49 TRIANGOLO DEL FUOCO CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO: 1. PRESENZA COMBUSTIBILE 2. PRESENZA COMBURENTE 3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco) Ing. Cristiano Cusin INNESCO

50 50 E sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE Ing. Cristiano Cusin ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla?

51 Ing. Cristiano Cusin51 NON SI DISPERDI

52 52 Quindi maggiore è la temperatura e la pressione, maggiore sarà la percentuale di molecole che urtando tra loro con sufficiente energia cinetica produrranno la reazione Un maggiore concentrazione dei reagenti determinerà una maggiore quantità di urti nellunità di tempo ENERGIA NON SI DISPERDE si mantiene velocità di combustione Ing. Cristiano Cusin

53 53

54 Ing. Cristiano Cusin54

55 55 La velocità di combustione Questa dipende da: temperatura pressione miscelazione e concentrazione dei reagenti catalizzatori ….. ambiente ……. Ing. Cristiano Cusin

56 56 E sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE Ing. Cristiano Cusin ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla? TEMPERATURA (pressione/velocità combustione)

57 La combustione: generalità *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 *O* *OH H* + O 2 *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 Ea + H 2 H* + H* Ea + O 2 *O* + *O*

58 La combustione: generalità *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 *O* *OH H* + O 2 *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 Ea + H 2 H* + H* Ea + O 2 *O* + *O* Ioni e Radicali liberi

59 59 AUTOCATALISI La presenza di catalizzatori determina un abbassamento della energia di attivazione. Ing. Cristiano Cusin *O* *OH H* + O 2 Ea + O 2 *O* + *O* SERVE MOLTA ENERGIA SERVE MENO ENERGIA

60 La combustione: generalità *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 *O* *OH H* + O 2 *OH + H 2 H* H 2 O + Er *O* + H 2 H* *OH *O* *OH H* + O 2 Ea + H 2 H* + H* Ea + O 2 *O* + *O* Ioni e Radicali liberi

61 61 E sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE Ing. Cristiano Cusin ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla? TEMPERATURA (pressione/velocità combustione) AUTOCATALISI

62 62 Propagazione della combustione Il propagarsi di un incendio e più in particolare di una fiamma richiede la presenza contemporanea di tre requisiti fondamentali: combustibile comburente temperatura autocatalisi Ing. Cristiano Cusin

63 63 QUADRILATERO DEL FUOCO CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI MANTENGA LA COMBUSTIONE SONO: Ing. Cristiano Cusin TEMPERATURA AUTOCATALISI TEMPERATURA AUTOCATALISI 1. PRESENZA COMBUSTIBILE 2. PRESENZA COMBURENTE 3. PRESENZA TEMPERATURA 4.PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi)

64 64 TRIANGOLO DEL FUOCO CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO: 1. PRESENZA COMBUSTIBILE 2. PRESENZA COMBURENTE 3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco) Ing. Cristiano Cusin INNESCO

65 Energia di accensione L'energia di accensione deve consentire che almeno una parte della miscela si porti alla temperatura di autoaccensione. Il valore dellenergia richiesta dipende, quindi, dalla concentrazione combustibile – comburente. L'energia di accensione è minima alla concentrazione stechiometrica. 65Ing. Cristiano Cusin

66 Energia di accensione Alcuni valori: Acetilene0.02 mJ Carbone60 Idrogeno0.02 Metano0.2 Ossido di etilene0.087 Polipropilene 30 Propano0.3 Propilene0.282 Zolfo15 66Ing. Cristiano Cusin

67 Energia di accensione Es. di fonti di ignizione: - fiamme, calore diretto, superfici calde; - saldature e taglio alla fiamma; - scintille di origine meccanica; - energia chimica; - surriscaldamento; - elettricità statica; - archi elettrici 67Ing. Cristiano Cusin

68 Ing. Cusin Cristiano68 Classificazione degli inneschi

69 Ing. Cusin Cristiano69 ACCENSIONE DIRETTA FIAMMA, SCINTILLA, CORPO INCANDESCENTE IN CONTATTO CON MATERIALE COMBUSTIBILE ESEMPI: OPERAZIONI DI TAGLIO E SALDATURA FIAMMIFERI, MOZZICONI, LAMPADE E RESISTENZE ELETTRICHE SCARICHE ELETTROSTATICHE

70 Ing. Cusin Cristiano70 ACCENSIONE INDIRETTA AVVIENE PER EFFETTO DELLA PROPAGAZIONE DEL CALORE ESEMPI: STRUTTURE CHE CONDUCONO IL CALORE PASSAGGIO DI FUMI ATTRAVERSO VANI SCALA EFFETTO DELLIRRAGGIAMENTO

71 Ing. Cusin Cristiano71 CAUSE DINCENDIO PIÙ COMUNI UTILIZZO NON CORRETTO DI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO PORTATILI O DI ALTRE FONTI DI CALORE OSTRUZIONE DELLA VENTILAZIONE DI APPARECCHI DI RISCALDAMENTO, MACCHINARI O DI APPARECCHIATURE ELETTRICHE E DI UFFICIO FUMARE IN AREE OVE E PROIBITO, NON USARE IL PORTACENERE NEGLIGENZE DI APPALTATORI O DI ADDETTI ALLA MANUTENZIONE

72 Ing. Cusin Cristiano72 Altre CAUSE DINCENDIO INADEGUATA PULIZIA DELLE AREE DI LAVORO IMPIANTI ELETTRICI O UTILIZZATORI DIFETTOSI SCARSA MANUTENZIONE DELLE APPARECCHIATURE APPARECCHIATURE ELETTRICHE LASCIATE SOTTO TENSIONE ANCHE QUANDO INUTILIZZATE

73 I comburenti Sono le sostanze che provocano lossidazione (si riducono). Nella maggior parte dei casi, lOssigeno dellaria, ma anche: Nitriti e Nitrati (NO x ), Cloro, Fluoro, Ozono, Ossidi, Perossidi, Permanganati… Alcuni sono instabili: la reazione può essere violenta. 73Ing. Cristiano Cusin

74 I comburenti In alcuni casi, durante la reazione si forma Ossigeno, che a sua volta contribuisce alla combustione. 74Ing. Cristiano Cusin ESPLOSIVI

75 Domande ? Ing. Cristiano Cusin75

76 76 CLASSIFICAZIONE DEI FUOCHI Norma EN 2 Ing. Cristiano Cusin

77 77 La recente norma EN2 del 2005 ha portato da 4 a 5 le classi di fuoco prese a riferimento per la qualificazione dei mezzi estinguenti aggiungendo la classe "F" che prevede i fuochi che interessano mezzi di cottura (oli e grassi vegetali o animali) in apparecchi di cottura. LA COMBUSTIONE degli oli e grassi vegetali Classe F: fuochi da oli e grassi vegetali o animali. Ing. Cristiano Cusin

78 78

79 Ing. Cristiano Cusin79

80 COSIDDETTO FUOCO DI CLASSE E (incendi di apparecchiature elettriche in tensione) A tale categoria di fuochi si intendono appartenere tutte le apparecchiature elettriche ed i loro sistemi di servizio che, anche nel corso della combustione, potrebbero trovarsi sotto tensione. La dicitura, anche se non garantita da esplicita norma, fornisce un elemento utile per valutare i limiti di un estintore, anche in riferimento alla tensione dichiarata.

81 81 La maggior parte delle combustioni avviene in fase gassosa Ing. Cristiano Cusin

82 82 COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI

83 83 GAS COMBUSTIBILE GAS COMBURENTE INNESCO Ing. Cristiano Cusin BASTA QUESTO PER AVERE COMBUSTIONE VELOCITA DI REAZIONE

84 84 La velocità di propagazione della combustione varia notevolmente in relazione: alla natura del gas al rapporto tra combustibile e comburente alla temperatura e pressione alle dimensioni dellambiente di combustione Ing. Cristiano Cusin

85 85 Limite inferiore di infiammabilità rappresenta la minima concentrazione di combustibile nella miscela aria- combustibile a pressione e temperatura standard, che consente a quest'ultima, se innescata, di reagire dando luogo ad una combustione in grado di propagarsi a tutta la miscela. Ing. Cristiano Cusin

86 86 Limite superiore di infiammabilità Il limite superiore di infiammabilità rappresenta la concentrazione massima di combustibile nella miscela aria- combustibile a pressione e temperatura standard che consente a quest'ultima, se innescata, di reagire dando luogo ad una combustione in grado di propagarsi a tutta la miscela Ing. Cristiano Cusin

87 87 0% 100 % Limite inferiore Limite superiore COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI CAMPO INFIAMMABILITA CONCENTRAZIONE COMBUSTIBILE IN UN DATO COMBURENTE AD UNA DATA PRESSIONE E TEMPERATURA

88 88 CombustibileLimite InferioreLimite Superiore Benzina0,97,5 Gas naturale315 Gasolio16 Butano1,58,5 Metano515 I valori dei limiti di infiammabilità sono diversi a seconda del combustibile e condizioni (PRESSIONE E TEMPERATURA) * I valori rappresentano le percentuali di combustibile in volume nella miscela combustibile/comburente Ing. Cristiano Cusin

89 89 Domande! Siamo sicuri, che in una stanza dove la concentrazione di gpl è inferiore al limite di infiammabilità, non si possa manifestare la combustione? E in una dove è superiore? Ing. Cristiano Cusin

90 90 Attenzione ai gas infiammabili!! ARIAMETANOGPL PiU LEGGERO DELLARIA PIU PESANTE DELLARIA Ing. Cristiano Cusin

91 91 Sotto il campo di infiammabilità Dentro il campo di infiammabilità Al di sopra del campo di infiammabilità Risposta GPL Più pesante dellaria Ambiente chiuso Ing. Cristiano Cusin

92 92 In alto o in basso? Ing. Cristiano Cusin

93 93 CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILI In funzione delle loro caratteristiche fisiche GAS LEGGERO Gas avente densità rispetto allaria 0,8 Un gas leggero quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare verso lalto. Gas leggeri sono: (idrogeno, metano, etc.) GAS PESANTE Gas avente densità rispetto allaria 0,8 Un gas pesante quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare ed a permanere nella parte bassa dellambiente ovvero a penetrare in cunicoli o aperture praticate a livello del piano di calpestio. Gas pesanti sono: (GPL, acetilene, etc.) Ing. Cristiano Cusin

94 94 Gas compressi Gas liquefatti Gas Disciolti Gas criogenici o refrigerati GAS COMPRESSO Sono i gas con temperatura critica (*) < -10 o C Gas che vengono conservati allo stato gassoso ad una pressione superiore a quella atmosferica in appositi recipienti detti bombole o trasportati attraverso tubazioni. Appartengono a questa categoria: Idrogeno (H 2 ) (gas con il maggior campo dinfiammabilità) Metano (CH 4 ) Ossido di carbonio (CO) (*) Temperatura critica = temperatura al di sopra della quale i gas non possono essere liquefatti qualunque sia la pressione CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILI In funzione delle loro modalità di conservazione Ing. Cristiano Cusin

95 95 GAS LIQUEFATTI Il vantaggio della conservazione di gas allo stato liquido consiste nella possibilità di detenere grossi quantitativi di prodotto in spazi contenuti, in quanto un litro di gas liquefatto può sviluppare nel passaggio di fase fino a 800 litri di gas. Appartengono a questa categoria: butano propano ammoniaca cloro etilene I contenitori di gas liquefatto debbono garantire una parte del loro volume geometrico sempre libera dal liquido per consentire allo stesso lequilibrio con la propria fase vapore; pertanto è prescritto un limite massimo di riempimento dei contenitori detto grado di riempimento. Ing. Cristiano Cusin

96 96 GAS DISCIOLTI Gas che sono conservati in fase gassosa disciolti entro un liquido ad una determinata pressione Appartengono a questa categoria: acetilene (C 2 H 2 ) GAS REFRIGERATI Gas che possono essere conservati in fase liquida mediante refrigerazione alla temperatura di equilibrio liquido-vapore con livelli di pressione estremamente modesti, assimilabili alla pressione atmosferica. Ing. Cristiano Cusin

97 97 COMBUSTIONE DI LIQUIDI

98 98 Gasolio Aria (21% O 2 ) T = 20 °C Innesco Ing. Cristiano Cusin COMBUSTIONE DI LIQUIDI NO COMBURENTE

99 99 Gasolio Aria (21% O 2 ) T = 20 °C Innesco Ing. Cristiano Cusin COMBUSTIONE DI LIQUIDI NO COMBUSTIBILE

100 Ing. Cristiano Cusin100 COMBUSTIONE DI LIQUIDI COME E POSSIBILE LA COMBUSTIONE DEI LIQUIDI ?

101 101 Gasolio Aria (21% O 2 ) T = 20 °C Innesco Ing. Cristiano Cusin COMBUSTIONE DI LIQUIDI MISCELA COMBUSTIBILE COMBURENTE

102 Ing. Cristiano Cusin102 PERCHE NON BRUCIA ? COMBUSTIONE DI LIQUIDI

103 Ing. Cristiano Cusin103 Miscela sotto il limite inferiore infiammabilità COMBUSTIONE DI LIQUIDI Devo arricchire la miscela di vapori innalzando la temperatura

104 Ing. Cristiano Cusin104 0 Vapori % Campo di infiammabilità Limite inferiore di infiammabilità Limite superiore di infiammabilità Zona povera di vapori Zona satura di vapori Liquido infiammabile COMBUSTIONE DI LIQUIDI

105 105 PUNTO DINFIAMMABILITA La temperatura di infiammabilità è la più bassa temperatura alla quale un combustibile liquido,a pressione atmosferica, emette vapori sufficienti a formare con laria una miscela che, se innescata, brucia Ing. Cristiano Cusin

106 106 SostanzaTemperatura di infiammabilità (°C) Valori indicativi Acetone-18 Benzina-20 Gasolio65 Alcol etilico13 Alcool metilico11 Toluolo4 Olio lubrificante149 Temperature di infiammabilità Ing. Cristiano Cusin

107 107 Bassi valori della temperatura di infiammabilità indicano una maggiore pericolosità del liquido combustibile: se la temperatura di infiammabilità è inferiore a 21°C il liquido è di categoria A se la temperatura di infiammabilità è compresa tra 21°C e 65°C il liquidi è di categoria B se la temperature di infiammabilità è superiori ai 65°C il liquidi è di categoria C Ing. Cristiano Cusin

108 108 BENZINA Temperatura atmosferica 24°C PERCHE NON HA PRESO FUOCO PERCHE SCHIUMA ?

109 109 PUNTO DINFIAMMABILITA La temperatura di infiammabilità è la più bassa temperatura alla quale un combustibile liquido,a pressione atmosferica, emette vapori sufficienti a formare con laria una miscela che, se innescata, brucia Ing. Cristiano Cusin

110 110 Temperatura di accensione (o autoaccensione) La temperatura di accensione rappresenta la temperatura minima alla quale un combustibile in presenza di aria, brucia senza necessità di innesco Ing. Cristiano Cusin

111 111 SostanzaTemperatura di accensione (°C) Valori indicativi Acetone540 Benzina250 Gasolio220 Idrogeno560 Alcool metilico455 Carta230 Legno Gomma sintetica300 Metano537 Ing. Cristiano Cusin

112 Fattori che influenzano le T. di autoaccensione ed infiammabilità: Il tenore di ossigeno: un suo aumento abbassa la temperatura di accensione. 112Ing. Cristiano Cusin

113 La temperatura influenza il grado di infiammabilità agendo sulla velocità di reazione, sui limiti di infiammabilità, sulla tensione di vapore, sulla velocità di propagazione della fiamma, ecc. Solitamente, aumentando la temperatura, la zona di infiammabilità si allarga, attraverso la diminuzione del limite inferiore e, soprattutto, l'aumento del limite superiore. 113Ing. Cristiano Cusin Fattori che influenzano le T. di autoaccensione ed infiammabilità:

114 La pressione: un suo incremento corrisponde quasi ad una maggior quantità di ossigeno nel senso che abbassa il valore della temperatura di accensione. L'andamento non è lineare. 114Ing. Cristiano Cusin

115 115 COMBUSTIONE DI SOLIDI

116 Ing. Cristiano Cusin116 COMBUSTIONE DI SOLIDI ?

117 117 PIROLISI: Fenomeno per il quale una sostanza solida portata ad una determinata temperatura emette vapori infiammabili. Ing. Cristiano Cusin COMBUSTIONE DI SOLIDI

118 118 I principali fattori che influenzano la combustione dei solidi sono: natura; grado di porosità del materiale pezzatura e forma (rapporto tra il volume e la superficie esterna); contenuto di umidità; Ing. Cristiano Cusin COMBUSTIONE DI SOLIDI

119 119 riscaldamento superficiale, distillazione (pirolisi) delle frazioni liquide combustione delle parti carboniose Il legno (solido eterogeneo) COMBUSTIONE DI SOLIDI

120 120 La gomma (solido omogeneo) Pirolisi Combustione Materiale indisturbato Fiamma Avanzamento del fronte di fiamma Aria COMBUSTIONE DI SOLIDI

121 121 Anche le polveri bruciano, anzi addirittura spesso esplodono Ing. Cristiano Cusin

122 Combustione di polveri Il processo è influenzato dalla dimensione, dalla porosità e dalla forma del materiale. Più è piccola la pezzatura, maggiore è la facilità con cui avviene la combustione. Materiali in polvere, come carbone, segatura, farina, grano, zucchero, cacao, possono addirittura esplodere. 122Ing. Cristiano Cusin

123 Limite inf. (mg/litro) Caffè85 Carbone55 Zolfo35 Legno20 Cellulosa30 Polipropilene20 Zolfo35 123Ing. Cristiano Cusin Combustione di polveri

124 Autocombustione 124Ing. Cristiano Cusin Materiale combustibile di piccola pezzatura, accumulato in mucchi o cataste in condizioni particolari (in carenza di O 2, presenza umidità), può decomporsi, fermentare, producendo vapori infiammabili e calore. La temperatura può aumentare fino oltre la temperatura di autoaccensione ed un improvviso apporto daria può dunque provocare lincendio.

125 125 I PARAMETRI FISICI DELLA COMBUSTIONE 1.TEMPERATURA DI ACCENSIONE 2.TEMPERATURA TEORICA DI COMBUSTIONE 3.ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE 4.POTERE CALORIFICO Ing. Cristiano Cusin

126 Temperatura teorica di combustione Temperatura raggiunta dai prodotti della stessa combustione, cioè dai fumi, nell'ipotesi che non vi siano perdite di calore per convezione, conduzione e irraggiamento (T. di combustione adiabatica) e che la combustione sia completa ed avvenga con la quantità teorica di aria. 126Ing. Cristiano Cusin

127 Temperatura teorica di combustione Nella pratica i fumi non raggiungeranno mai la temperatura teorica, perché le perdite di calore sono inevitabili e perché è sempre necessario impiegare un certo eccesso di aria al fine di completare la combustione ed evitare la presenza di incombusti nei fumi 127Ing. Cristiano Cusin

128 Temperature di combustione (combustione completa) Combustibili Valori teorici calcolati, °C Idrogeno2205 Ossido di carbonio2430 Metano2050 Etano2085 Acetilene2635 Benzene2200 Petrolio1800 Carbone amorfo2040 Litantrace Ing. Cristiano Cusin

129 Temperatura di combustione negli incendi Nel caso di incendi la temperatura di combustione effettiva è molto più bassa di quella teorica: si hanno perdite di calore sensibile per conduzione, alle quali si aggiungono le perdite per irraggiamento difetto di aria: si verificano forti perdite per calore latente, dovute alla combustione incompleta, che ha come conseguenza la presenza di incombusti nei fumi (CO, particelle carboniose, gas prodotti dalla pirolisi,ecc.) 129Ing. Cristiano Cusin

130 130 Temperatura della combustione Sostanza TEMPERATURA DI COMBUSTIONE Massima teoricaMassima reale Metano2.218°C1.880°C Etano2.226°C1.895°C Propano2.232°C1.925°C Butano2.237°C1.895°C Fiammifero-Oltre 1.000°C Ing. Cristiano Cusin

131 131 ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE E la quantità minima di aria necessaria per raggiungere la combustione completa di tutti i materiali combustibili

132 132 CombustibileAria teorica Nm 3 /kg Legna secca5,7 Gas naturale9,5 Gasolio11,8 Coke8,2 Olio combustibile11,2 Idrogeno28,6 Cellulosa4,0 Benzina12,0 Propano13 Ing. Cristiano Cusin ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE

133 133 Si definisce come la quantità di calore (kcal - MJ ) sviluppata dalla combustione di una quantità unitaria di combustibile (kg per solidi e liquidi, in m 3 in condizioni normali, cioè a pressione atmosferica e a 0°C). Potere calorifico 1 Kg legna eq. = kcal = 18,48 MJ 1 MJ = 238 Kcal Ing. Cristiano Cusin

134 134 il potere calorifico superiore, per il quale si considera il calore sviluppato dalla reazione allorché tutti i prodotti della combustione sono alla temperatura ambiente e quindi lacqua prodotta è allo stato liquido il potere calorifico inferiore, per il quale invece si considera lacqua prodotta allo stato di vapore Ing. Cristiano Cusin Potere calorifico

135 135 Combustibile Potere Calorifico Inferiore Potere calorifico Superiore MJ/k g MJ/N m 3 MJ/d m 3 MJ/ kg MJ/N m 3 MJ/d m 3 Benzina--31,4--33,8 Coke29,0--30,0-- Gas naturale-34,5--38,5- Gasolio--35,5--37,9 G.P.L.46,0-25,050,0-27,2 Legna secca16,7--18,4-- Olio combustibile 41,0--43,8--

136 Domande ? Ing. Cristiano Cusin136

137 PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 137

138 138 COMBUSTIONE CALORE FIAMMA FIAMMA FUMO FUMO GAS DI COMBUSTIONE GAS DI COMBUSTIONE REAZIONE CHIMICA DI UNA SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO DI: Ing. Cristiano Cusin

139 139 PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE CALORE FIAMMA FIAMMA FUMO FUMO GAS DI COMBUSTIONE GAS DI COMBUSTIONE Ing. Cristiano Cusin

140 140 Fiamme Il calore generato innalza la temperatura a valori tali per cui i partecipanti alla reazione irradiano energia elettromagnetica con lunghezze d'onda comprese nel campo del visibile. Le zone di reazione ci appaiono allora luminose e si parla di fiamme Ing. Cristiano Cusin

141 Fiamme 141Ing. Cristiano Cusin La colorazione dipende: – dalla composizione chimica della sostanza che brucia e dal tenore di ossigeno. – dalla temperatura:

142 142 Gas di combustione I gas di combustione sono quei prodotti della combustione che rimangono allo stato gassoso anche quando raggiungono, raffreddandosi, la temperatura ambiente di riferimento (15°C) Ing. Cristiano Cusin

143 143 Gas di combustione Nelle combustioni in aria si ha la formazione di acqua liquida o vaporizzata,e di anidride carbonica dovuta alla presenza di carbonio e idrogeno nei combustibili Ma non solo !!! Ing. Cristiano Cusin

144 144 GAS di combustione Se l'aria non è sufficiente ad ossidare completamente il carbonio si ha presenza, più o meno elevata, di ossido di carbonio, prodotto tipico delle combustioni in atmosfera povera di ossigeno Ing. Cristiano Cusin

145 145 Da altri elementi presenti nel combustibile saranno prodotti altri gas di combustione C COCO 2 H H 2 O S SO 2 SO 3 N NO 2 NO 3 Cl HCl C H N HCN ……………… Ing. Cristiano Cusin GAS di combustione

146 Gas di combustione e fumi Fra i principali: – Ossido di carbonio (CO) – è tossico perché si lega allemoglobina del sangue – è incolore e inodore. – Anidride carbonica (CO 2 ) – è asfissiante perché riduce il quantitativo di ossigeno ma non tossica. – Acido cianidrico (HCN) – è velenoso e odora come le mandorle amare. – Fosgene (CCl 2 O) – è tossico – si libera con la combustione di materie plastiche. 146Ing. Cristiano Cusin

147 147 SostanzaProdotti tossiciProdotti maggiormente tossici PVCCO-CO2-HCl-Benzene- Toluene HCl-CO PoliammidiCO-CO2-HCNHCN-CO PoliesteriCO-CO2- HCN –HCl(per i materiali clorurati) HCN-CO Resine fenolicheCO-CO2-Fenolo e derivatiCO-Fenolo PoliacriliciCO-CO2-Metacrilato di metile CO-Metacrilato di metile PolistireneCO-CO2-Toluene-Stirene- Benzene-Idrocarburi aromatici CO -Idrocarburi aromatici Legno e derivatiCO-CO2CO LanaCO-CO2-HCNCO-HCN Prodotti di combustione

148 148 Effetti sulluomo Ing. Cristiano Cusin

149 149 Altri gas presenti gas inerti già presenti nelaria come l'azoto di gas derivanti dalla decomposizione termica di eventuali sostanze organiche non combusti Ing. Cristiano Cusin GAS di combustione

150 150 e infine vi sono incombusti solidi o liquidi e residui minerali che vanno a formare i fumi Ing. Cristiano Cusin Prodotti di combustione

151 Fumi Formati dalle particelle solide e liquide (aerosol) incombuste, disperse nei gas di combustione. ColoreCombustibile BiancoFosforo, Paglia Giallo – MarroneNitrocellulosa, Polvere da sparo, Acido Nitrico, Zolfo, Acido solforico Grigio – MarroneCarta, Legno, Stoffa MarroneOlio da cucina Marrone – NeroNafta, Diluente per vernici NeroBenzina, Carbone, Catrame, Plastica, Cherosene, Olio lubrificante ViolaIodio 151

152 152 COMBUSTIONE CALORE FIAMMA FIAMMA FUMO FUMO GAS DI COMBUSTIONE GAS DI COMBUSTIONE REAZIONE CHIMICA DI UNA SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO DI: Ing. Cristiano Cusin

153 Calore: effetti sulle strutture Lenergia termica rilasciata durante lincendio, inoltre, alterare in modo significativo le caratteristiche meccaniche delle strutture: ENERGIA (kW/m 2 ): CONSEGUENZE 12DANNEGGIAMENTO CAVI ELETTRICI 13DANNEGGIAMENTO SERBATOI METALLICI 33IGNIZIONE STRUTTURE IN LEGNO 153Ing. Cristiano Cusin

154 Calore: effetti sulle strutture 154Ing. Cristiano Cusin

155 Calore-fiamme: effetti sulle strutture 155Ing. Cristiano Cusin

156 Effetti sulluomo 156Ing. Cristiano Cusin

157 157 Effetti sulluomo LE AZIONE SONO: - Tossica Irritante Fumi - Tossica Gas - Insufficienza di ossigeno - Riduzione visibilità -Termica - Meccanica -Psicofisica

158 158 Effetti della carenza di ossigeno sulluomo Ing. Cristiano Cusin incoscienza

159 CONDIZIONI VIBILITA Temperatura Concentrazione O2 Opacità aria Concentrazione CO ed altri gas Altezza strato fumi

160 Ing. Cusin Cristiano160 SVILUPPO DELLINCENDIO

161 Ing. Cusin Cristiano161 I FATTORI DELLO SVILUPPO 1) CARATTERISTICHE DEI COMBUSTIBILI 2) VENTILAZIONE 3) CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEL LOCALE 4) CARATTERISTICHE DEI MATERIALI COSTITUENTI STRUTTURE ED INFRASTRUTTURE (compartimentazione)

162 Caratteristiche combustibile quantità di calore rilasciata nellunità di tempo quantità di gas (CO) rilasciati nellunità di tempo quantità di ossigeno consumata nellunità di tempo quantità di fumi rilasciata nellunità di tempo velocità avanzamento fiamma

163 Ing. Cusin Cristiano163 VELOCITA DI COMBUSTIONE Indica la quantità di materiale che brucia nellunità di tempo e si esprime in kg / min.

164 velocità propagazione fiamma

165

166 calore COO2O2 fiamma fumo PER OGNI ELEMENTO COMBUSTIBILE IGNIZIONE

167 Ing. Cusin Cristiano167 PROPAGAZIONE DEL CALORE IL FLUSSO DI CALORE FA IN MODO CHE DOPO UN CERTO TEMPO, I DUE CORPI ABBIANO LA STESSA TEMPERATURA

168 Ing. Cusin Cristiano168 PROPAGAZIONE DEL CALORE CONDUZIONE CONVEZIONE IRRAGGIAMENTO dQ=-KA (dT/dx) dt Q=hA t

169 Ing. Cusin Cristiano169 IRRAGGIAMENTO COEFFICIENTE DASSORBIMENTO A=E(assorbita)/E(incidente) COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE R=E(riflessa)/E(incidente) COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE T=E(trasmessa)/E(incidente) A+R+T=1

170 Ing. Cusin Cristiano170 CORPI IDEALI CORPO NERO: A=1, R,T=0 => ASSORBONO TUTTA LENERGIA!!! CORPO GRIGIO: A, R, T 0,

171 Ing. Cusin Cristiano171 EMISSIVITÀ CORPO NERO (A=1): A SEGUITO DELLASSORBIMENTO DI ENERGIA, I CORPI LA EMETTONO SOTTO FORMA DI ONDE ELETTROMAGNETICHE. CORPO GRIGIO (A, R, T) 0: Q N = N T 4 N =costante di Stephan - Boltzmann EMISSIVITÀ =Q REALE /Q NERO < 1 I CORPI GRIGI EMETTONO QUINDI Q N < Q N

172 propagazione

173

174 CONDIZIONI AMBIENTE Temperatura Concentrazione O2 Opacità aria Concentrazione CO

175 Ing. Cusin Cristiano175 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEI LOCALI La forma dei locali, nonché la superfici delle pareti, del pavimento e del soffitto influenzano sensibilmente landamento dellincendio. Il tipo di materiale costituente le pareti (capacità di assorbire, trasmettere, riflettere il calore) influenza sensibilmente landamento dellincendio.

176 Ing. Cusin Cristiano176 VENTILAZIONE DURANTE L'INCENDIO LA VENTILAZIONE PERMETTE - L'INTRODUZIONE DI NUOVO COMBURENTE - L'ALLONTANAMENTO DEI PRODOTTI DI COMBUSTIONE (gas, fumi, calore) AERAZIONE PRIMA DELL'INNESCO PERMETTE - LA DILUIZIONE DI VAPORI INFIAMMABILI (sotto il Limite d'Inferiore d'Infiammabilità)

177 Ing. Cusin Cristiano177 ESEMPI AEREAZIONE

178 Ing. Cusin Cristiano178 ESEMPI AEREAZIONE

179 Ing. Cusin Cristiano179 ESEMPI VENTILAZIONE

180 Ing. Cusin Cristiano180 ESEMPI VENTILAZIONE

181 Ing. Cusin Cristiano181 LA VENTILAZIONE La ventilazione naturale è generata dalle aperture del fabbricato (porte, finestre, lucernari). Il gradiente termico dei fumi ed il vento (se presente) provvede al ricambio di aria delledificio in fiamme. La Ventilazione può essere: - NATURALE - ARTIFICIALE

182 Ing. Cusin Cristiano182 VENTILAZIONE NATURALE IN EDIFICI ALTI

183 Ing. Cusin Cristiano183 essere o non essere VENTILARE O NON VENTILARE..... questo è il dilemma

184 Fasi dell'incendio Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile.

185 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura LINCENDIO: La dinamica

186 Fasi dell'incendio Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile. Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi.

187 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura LINCENDIO: La dinamica

188 Ing. Cusin Cristiano188 PROPAGAZIONE FILM

189 Fasi dell'incendio Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile. Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi. Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione. Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile.

190 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura LINCENDIO: La dinamica

191 Ing. Cusin Cristiano191 FLASH OVER FILM

192 Fasi dell'incendio Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile. Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi. Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione. Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile. Estinzione: fase di conclusione della combustione per esaurimento del combustibile (termine della pirolisi dei combustibili solidi); presenza di braci

193 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura LINCENDIO: La dinamica

194 Fasi dell'incendio Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile. Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi. Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione. Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile. Estinzione: fase di conclusione della combustione per esaurimento del combustibile (termine della pirolisi dei combustibili solidi); presenza di braci Raffreddamento: fase post-conclusiva del incendio che comporta il raffreddamento della zona interessata ed è in concomitanza con il solidificarsi al suolo delle sostanze volatili più "pesanti" dei residui della combustione.

195 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura LINCENDIO: La dinamica Raffreddamento

196 Ing. Cusin Cristiano196 VENTILARE IN UN INCENDIO ? Migliorare la visibilità Allontanare le fiamme ed i fumi Abbassare la temperatura LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:

197 Ing. Cusin Cristiano197 Prima del FLASH OVER FLASHOVER ELIMINARE FUMI E CALORE ABBASSARE TEMPERATURA EVITARE IL LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:

198 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura Raffreddamento INCENDIO GOVERNATO DAL COMBUSTIBILE INCENDIO GOVERNATO DAL COMBURENTE

199 Ing. Cusin Cristiano199 dopo il FLASH OVER BACKDRAF Introdurre comburente che alimenta la combustione FLIM! LA VENTILAZIONE CONSENTE DI: FILM 2

200 Ignizione Propagazione Incendio generalizzato Estinzione Flash-over (o incendio generalizzato) Tempo Temperatura Raffreddamento INCENDIO GOVERNATO DAL COMBUSTIBILE PROBLEMI PERSONE INCENDIO GOVERNATO DAL COMBURENTE PROBLEMI ELEMENTI STRUTTURALI

201 Domande ? Ing. Cristiano Cusin201

202 MECCANISMI DI ESTINZIONE Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 202

203 Ing. Cristiano Cusin203 INNESCO 203Ing. Cristiano Cusin TEMPERATURA AUTOCATALISI PER PREVENIRE INCENDIO DEVO ROMPERE IL ………. ? TRIANGOLOQUADRILATERO

204 204 QUADRILATERO DEL FUOCO CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI MANTENGA LA COMBUSTIONE SONO: 1. PRESENZA COMBUSTIBILE 2. PRESENZA COMBURENTE 3. PRESENZA TEMPERATURA 4.PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi) Ing. Cristiano Cusin TEMPERATURA AUTOCATALISI TEMPERATURA AUTOCATALISI

205 Ing. Cristiano Cusin205 perché lacqua spegne il fuoco ?

206 Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi: ESAURIMENTO DEL COMBUSTIBILE allontanamento o separazione della sostanza combustibile dal focolaio d'incendio INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

207 Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi: SOFFOCAMENTO separazione del comburente dal combustibile o riduzione della concentrazione di comburente in aria; INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

208 Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi: RAFFREDDAMENTO sottrazione di calore fino ad ottenere una temperatura inferiore a quella necessaria al mantenimento della combustione. INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

209 Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi: ANTICATALISI Catturo i radicali liberi bloccando la catene della reazione INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

210 Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi: RAFFREDDAMENTO Normalmente per lo spegnimento di un incendio si utilizza una combinazione delle operazioni di esaurimento del combustibile, di soffocamento e di raffreddamento. SOFFOCAMENTO ESAURIMENTO DEL COMBUSTIBILE RICAPITOLANDO INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI ANTICATALISI

211 SOSTANZE ESTINGUENTI INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI Scelte sbagliate possono portare ad amplificare l'entità dell'incidente

212 SOSTANZE ESTINGUENTI INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI Le sostanze estinguenti normalmente utilizzate sono: ACQUA SCHIUMA POLVERI GAS INERTI IDROCARBURI ALOGENATI (HALON) agenti estinguenti alternativi all'halon

213 213 ACQUA Lacqua è la sostanza estinguente per antonomasia conseguentemente alla facilità con cui può essere reperita a basso costo. Azione antincendio La sua azione estinguente si esplica con le seguenti modalità: raffreddamento del combustibile per assorbimento del calore; azione di soffocamento per sostituzione dellossigeno con il vapore acqueo; diluizione di sostanze infiammabili solubili in acqua fino a renderle non più tali; imbevimento dei combustibili solidi. Lacqua quale agente estinguente è consigliato per incendi di combustibili solidi Attenzione Lacqua non può essere usato: su apparecchiature elettriche sotto tensione su idrocarburi e liquidi infiammabili più leggeri dellacqua su sostanze che reagiscono con lacqua dando origine ad esplosioni o altre pericolose reazioni (es. sodio e potassio a contatto con lacqua liberano idrogeno, il carburo di calcio a contatto con lacqua libera acetilene, sodio, etc.)

214 214 SCHIUMA La schiuma è un agente estinguente costituito da una soluzione in acqua di un liquido schiumogeno. Sono disponibili diversi tipi di liquidi schiumogeni che vanno impiegati in relazione al tipo di combustibile Esse sono impiegate normalmente per incendi di liquidi infiammabili. In base al rapporto tra il volume della schiuma prodotta e la soluzione acqua- schiumogeno dorigine, le schiume si distinguono in: alta espansione1: :1000 media espansione1:30 - 1:200 bassa espansione1:6- 1:12 Azione antincendio Lazione estinguente delle schiume avviene per: separazione del combustibile dal comburente raffreddamento. Attenzione La schiuma non può essere usata: su apparecchiature elettriche sotto tensione

215 215 liquidi schiumogeni fluoro-proteinici Sono formati da una base proteinica addizionata con composti fluorurati. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa espansione, hanno un effetto rapido ed molto efficace su incendi di prodotti petroliferi. liquidi schiumogeni sintetici Sono formati da miscele di tensioattivi. Essi sono adatti alla formazione di tutti i tipi di schiume e garantiscono una lunga conservabilità nel tempo, sono molto efficaci per azione di soffocamento su grandi superfici e volumi. liquidi schiumogeni fluoro-sintetici (AFFF - Acqueous Film Forming Foam) Sono formati da composti fluorurati. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa e media espansione che hanno la caratteristica di scorrere rapidamente sulla superficie del liquido incendiato. Limpiego degli schiumogeni AFFF realizza una più efficace azione estinguente in quanto consente lo spegnimento in tempi più rapidi con una minore portata di soluzione schiumogena per metro quadrato di superficie incendiata. liquidi schiumogeni per alcoli Sono formati da una base proteinica additivata con metalli organici. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa espansione e sono molto efficaci su incendi di alcoli, esteri, chetoni, eteri, aldeidi, acidi, fenoli, etc.

216 216 POLVERI Le polveri sono costituite da particelle solide finissime a base di bicarbonato di sodio, potassio, fosfati e sali organici. Azione antincendio Lazione estinguente delle polveri, in seguito alla decomposizione delle stesse per effetto delle alte temperature raggiunte nellincendio, determina: effetto chimico sulla fiamma e inibizione del processo di combustione con azione anticatalitica soffocamento (separazione del combustibile dal comburente) raffreddamento del combustibile incendiato Attenzione Le polveri sono adatte per fuochi di classe A, B e C, mentre per incendi di classe D devono essere utilizzate polveri speciali. Da usare in luoghi aperti Danni alle apparecchiature

217 217 GAS INERTI I gas inerti utilizzati per la difesa dagli incendi di ambienti chiusi sono generalmente lanidride carbonica e in minor misura lazoto. Lanidride carbonica non risulta tossica per luomo, è un gas più pesante dellaria perfettamente dielettrico, normalmente conservato come gas liquefatto sotto pressione. Azione antincendio Lazione estinguente dellanidride carbonica si esplica: soffocamento, riducendo la concentrazione del comburente fino ad impedire la combustione raffreddamento del combustibile, dovuto allassorbimento di calore generato dal passaggio dalla fase liquida alla fase gassosa. 1 Kg di anidride carbonica (0 0 C e 1 Atm) = 509 litri di gas Nella seguente tabella sono riportate le percentuali in volume di anidride carbonica e di azoto necessarie per inertizzare latmosfera in modo tale da renderla incapace di alimentare la combustione di alcune sostanze infiammabili:

218 218 IDROCARBURI ALOGENATI - HALON Gli idrocarburi alogenati, detti anche HALON (HALogenated - hydrocarbON), sono formati da idrocarburi saturi in cui gli atomi di idrogeno sono stati parzialmente o totalmente sostituiti con atomi di cromo, bromo o fluoro. Gli HALON sono efficaci su incendi che si verificano in ambienti chiusi scarsamente ventilati e producono unazione estinguente che non danneggia i materiali con cui vengono a contatto Azione antincendio Lazione estinguente degli HALON avviene attraverso : azione chimica (interruzione chimica della reazione di combustione tramite catalisi negativa) effetto inertizzante, riduce il campo di infiammabilità azione secondarie :soffocamento e raffreddamento Attenzione HALON per effetto delle alte temperature dellincendio si decompongono producendo gas tossici per luomo già a basse concentrazioni, facilmente raggiungibili in ambienti chiusi e poco ventilati. Il loro utilizzo è stato vietato da disposizioni legislative (Legge 28/12/93 n. 549) emanate per la protezione della fascia di ozono stratosferico.

219 219 AGENTI ESTINGUENTI ALTERNATIVI ALLHALON Gli agenti sostitutivi degli HALON generalmente combinano al vantaggio della salvaguardia ambientale lo svantaggio di una minore capacità estinguente rispetto agli HALON. Esistono sul mercato prodotti inertizzanti e prodotti che agiscono per azione anticatalitica. Agenti sostitutivi degli HALON che sono trattati nello standard NFPA 2001 (edizione 1994):

220 220 TIPI DI ESTINTORI Estintori ad Acqua Estintori a schiuma Estintori a polvere Estintori ad Anidride Carbonica Estintori a Idrocarburi Alogenati Ormai in disuso Soluzione di acqua e sostanze schiumogene miscelata con aria Miscela di polveri a base di Bicarbonato di sodio o di potassio o di solfato di ammonio o fosfato di ammonio Gas incolore, inodore, non nocivo per concentrazioni < 22 % Attualmente in disuso. Il più usato è stato il bromotrifluorometano (HALON 1301)

221

222 Domande ? Ing. Cristiano Cusin222


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