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La Combustione PRINCIPI DELLA COMBUSTIONE COMBURENTI COMBUSTIBILI LE SORGENTI D’INNESCO Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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La Combustione Nella letteratura di settore, la combustione viene definita come “una rapida reazione chimica esotermica (ossidazione molto veloce) di una sostanza combustibile, accompagnata da sviluppo di calore, fiamme, fumo e gas caldi”. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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La Combustione Tale reazione avviene normalmente in atmosfera di ossigeno. A riguardo infatti si evidenzia che la combustione di alcune sostanze può avvenire anche in presenza di atmosfere non contenenti necessariamente ossigeno: l’idrogeno e altri metalli bruciano in atmosfera di cloro, ossidi di sodio e di bario bruciano in atmosfera di anidride carbonica, polveri di uranio e di zirconio in atmosfera di azoto e anidride carbonica, mentre le polveri da sparo o la celluloide bruciano addirittura senza la presenza di alcuna atmosfera. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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La Combustione O2 COMBUSTIBILE COMBURENTE INNESCO o Fonte di calore Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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La Combustione Le condizioni necessarie per avere una combustione sono: presenza del comburente presenza del combustibile presenza di una sorgente di calore Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Tipi di combustione La combustione può essere classificate nel seguente modo: omogenea: combustione di sostanze gassose (sistema gas + gas); eterogenea: combustione di sostanze solide e liquide (sistema solido + gas o liquido + gas); sistemi condensati (esplosivi):combustione estremamente veloce con aumento istantaneo di volume. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Comburenti I comburenti sono quelle sostanze che contengono al loro interno Ossigeno o altri gas ossidabili durante la reazione chimica della combustione. In via generale si considera come comburente primario l’aria, dove l’ossigeno è presente per circa il 21%. O2 Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Combustibili solidi I combustibili solidi devono presentare determinate caratteristiche per scatenare un incendio: pezzatura e forma del materiale; grado di porosità del materiale; elementi che compongono la sostanza; contenuto di umidità del materiale. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Combustibili Liquidi Nei liquidi infiammabili la combustione avviene proprio quando, in corrispondenza della suddetta superficie i vapori dei liquidi, miscelandosi con l’ossigeno dell’aria in concentrazioni comprese nel campo di infiammabilità, sono opportunamente innescati. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

60 Categorie liquidi infiammabili
L’indice della maggiore o minore combustibilità di un liquido è fornito dalla temperatura di infiammabilità. In base alla temperatura di infiammabilità i liquidi infiammabili sono classificati come segue: Categoria A liquidi con punto di infiammabilità inferiore a 21°C Categoria B liquidi con punto d’infiammabilità compreso tra 21°C e 65°C Categoria C liquidi con punto d’infiammabilità compreso tra 65°C e 125°C Corso di specializzazione di prevenzione incendi

61 Categorie liquidi infiammabili
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Gas Combustibili I gas infiammabili risultano i più pericolosi tra i combustibili presenti in natura, poiché sono già allo stato richiesto per incendiarsi. Nelle applicazioni civili ed industriali i gas, compresi quelli infiammabili, sono generalmente contenuti in recipienti atti ad impedirne la dispersione incontrollata nell’ambiente. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Modalità di conservazione (in recipienti) Gas compressi – sono conservati allo stato gassoso a pressione superiore di 1 Atm (metano, aria …) Gas liquefatti – sono conservati allo stato liquido mediante compressione (G.P.L., cloro, ammoniaca...) Gas refrigerati – sono conservati allo stato liquido mediante riduzione di temperatura a pressione atmosferica. Gas disciolti – sono conservati allo stato gassoso in liquidi (es acetilene in acetone, CO2 in acqua…) Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Il limite inferiore di infiammabilità è la minima concentrazione di vapori infiammabili e aria che supportano una combustione. Sotto tale limite la combustione non può avvenire. Il limite superiore di infiammabilità è la più alta concentrazione di vapori infiammabili al di sopra della quale non si ha combustione. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Fra i combustibili gassosi naturali, i più importanti sono senza dubbio gli idrocarburi gassosi: metano, etano, propano e butano (il primo è il comune gas da cucina usato nelle grandi città, l’ultimo il gas contenuto, ad esempio, nelle bombole dei fornelletti da campeggio). Possono essere trasportati e distribuiti con facilità allacciando le abitazioni direttamente alla rete delle società del gas, evitando pericolosi e costosi depositi ed immagazzinamenti. Altro vantaggio è la facilità di regolazione del flusso di gas e quindi della quantità di calore prodotta Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Il metano è molto diffuso nel sottosuolo di un gran numero di paesi, inclusa l’Italia, e spesso si trova associato ai giacimenti petroliferi. Come si può facilmente intuire l’uso principale del metano è nelle attività domestiche (fornelli ed impianti di riscaldamento a gas), ma non mancano naturalmente gli impieghi industriali. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili H Fra i combustibili gassosi artificiali merita un cenno l’idrogeno, ottenuto a partire dall’acqua attraverso un procedimento chiamato idrolisi ed attualmente oggetto di un gran numero di studi per il suo possibile impiego come combustibile pulito (l’unico prodotto della sua combustione è l’acqua e non c’è il rischio della possibile formazione di monossido di carbonio Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Gas avente densità rispetto all’aria inferiore a 0,8 (idrogeno, metano, etc.) Un gas leggero quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare verso l’alto. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas Combustibili Gas avente densità rispetto all’aria superiore a 0,8 (GPL, acetilene, etc.), un gas pesante quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare ed a permanere nella parte bassa dell’ambiente ovvero a penetrare in cunicoli o aperture praticate a livello del piano di calpestio Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Le sorgenti d’innesco Accensione diretta Quando una fiamma, una scintilla entra in contatto con un materiale combustibile in presenza di ossigeno. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Le sorgenti d’innesco Accensione indiretta. Quando il calore d’innesco avviene nelle forme della convezione, conduzione e irraggiamento termico. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Le sorgenti d’innesco Attrito Quando il calore è prodotto dallo sfregamento di due materiali Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Le sorgenti d’innesco Trasmissione del calore per convezione, conduzione irraggiamento (Es.: corrente di aria calda generata da un incendio e diffusa attraverso un vano scala o un cavedio; propagazione del calore attraverso elementi metallici strutturali dell’edificio; superfici calde) Fiamma, mozzicone di sigaretta, fiammifero, scintille di origine meccanica operazioni di taglio e saldatura alla fiamma, arco elettrico, lampade, resistenze elettriche, scariche elettrostatiche, attrito apparecchi elettrici. Indirette Dirette Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Classi di fuoco Tale classificazione è effettuata conformemente a quanto stabilito dalla norma EN 2. Incendi di metalli (magnesio, potassio, fosforo) D Incendi di gas C Incendi di liquidi o solidi che liquefanno B Incendi di materiale solido di natura organica, la cui combustione avviene normalmente con produzione di braci A Natura del fuoco Classe di fuoco Corso di specializzazione di prevenzione incendi

75 CLASSIFICAZIONE DEI FUOCHI
Classificazione secondo il Comitato Europeo di Normalizzazione – C.E.N. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Esempi di materiali attribuiti alle quattro classi di fuoco Carta - Legna - Segatura - Trucioli - Stoffa - Rifiuti - Cere - Cartoni - Libri - Pece - Carboni - Bitumi grassi - Paglia - Stracci unti - Fuliggine - Torba - Carbonella - Celluloide - Vernici alla nitro - Materie plastiche Pellicole cinematografiche - - Solidi combustibili Nafta - Benzine - Petrolio - Alcool - Oli pesanti - Etere solforico - Glicerina - Vernici - Gomme - Resine - Fenoli - Zolfo - Trementina - Solidi che si possono liquefare - Liquidi infiammabili Metano - Cloro - Gas illuminante - Acetilene - Propano - Idrogeno - Cloruro di metile - Gas infiammabili Magnesio - Potassio - Fosforo - Sodio - Metalli infiammabili - Carburi - Electron (Al-Mg) Corso di specializzazione di prevenzione incendi

77 Prodotti della Combustione
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78 Prodotti della Combustione
I prodotti della combustione sono suddivisibili in quattro categorie: Fiamme Calore Gas di combustione (CO2, CO, HCN, Idrogeno solforato e/o H2SO4, HN3, HCL, Perossido di Azoto, Aldeide Acrilica, Fosgene, atc) Fumi Particelle solide (aerosoli) o liquide (nebbie) o vapori condensati Corso di specializzazione di prevenzione incendi

79 Colorimetria della fiamma in funzione del calore
Colore della fiamma Temperatura °C Fiamme. Le fiamme sono costituite dall’emissione di luce conseguente alla combustione di gas sviluppatisi in un incendio. Rosso nascente 500 Rosso scuro 700 Rosso ciliegia 900 Giallo scuro 1100 Giallo chiaro 1200 Bianco 1300 Bianco abbagliante 1500 Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Calore Il calore è la causa principale della propagazione degli incendi. Determina l’aumento della temperatura di tutti i materiali e i corpi esposti, provocandone il danneggiamento, fino alla distruzione. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

81 EFFETTI DELLA FIAMMA E DEL CALORE
La fiamma provoca ustioni Il calore della fiamma provoca ustioni già dopo un minuto dal raggiungimento della temperatura di 65 °C della superficie della cute. Quando i gas caldi della combustione determinano una temperatura di 70 °C nell’ambiente si hanno condizioni di invivibilità. Quando la temperatura dell’aria si avvicina a 150 °C il tempo di sopravvivenza è molto breve se l’aria è sufficientemente secca e decresce con l’aumentare dell’umidità relativa (sono presenti in genere notevoli quantità di vapore acqueo) Corso di specializzazione di prevenzione incendi

82 EFFETTI DELL’ENERGIA IRRADIATA
Il metodo Eisemberg individua i seguenti effetti dell’energia irradiata (Kw/m2) Limite di esposizione su lungo periodo per persone vestite normalmente 1,4 Ustioni di 1° 1,8 Ustioni di 2° 2,0 Danni ad operatori con strumenti di protezione 5,0 Probabilità di sopravvivenza 5% 19,0 Innesco di sostanze infiammabili 26,0 Probabilità di sopravvivenza 1% 40,0 Effetti sull’uomo Energia Corso di specializzazione di prevenzione incendi

83 Effetti del calore sull’uomo
ustioni di I grado superficiali facilmente guaribili ustioni di II grado formazione di bolle e vescicole consultazione struttura sanitaria ustioni di III grado profonde urgente ospedalizzazione Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Ustioni L'ustionato, specialmente se grave, deve essere immediatamente trasportato in ospedale possibilmente con una ambulanza. In ogni caso si danno alcuni consigli utili per non aggravare la situazione. Se i vestiti sono in fiamme avvolgere la persona con una coperta o farla rotolare per terra. Non togliere gli abiti agli ustionati Detergere con acqua fresca e proteggere con panni e teli sterili Dissetare se necessario solo con acqua Non applicare pomate, unguenti, olio Corso di specializzazione di prevenzione incendi

85 EFFETTI DELLA CARENZA DI OSSIGENO
Il comportamento umano in ambienti con differenti concentrazioni di ossigeno è riassumibile nella seguente tabella Morte per asfissia entro circa 6 min. 0 – 5 Collasso 5 - 10 Mantenimento dello stato di coscienza, valutazioni errate Diminuzione dell’attività muscolare e difficoltà di movimento Attività normale 20 Comportamento umano Concentrazione O2 (%) Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Gas di combustione Ossido di Carbonio Anidride Solforosa Aldeide Acrilica Anidride Carbonica Fosgene Idrogeno Solforato Ammoniaca Ossido e Perossido di Azoto Acido Cianidrico Acido Cloridrico Nella stragrande maggioranza dei casi, la mortalità per incendio è da attribuire all’inalazione di questi gas che producono danni biologici per anossia o per tossicità. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

87 Concentrazione dei gas nell’aria
In genere, la concentrazione dei gas nell’aria è espressa in peso (mg/mc di aria) o in volume (parti per milione ppm). I due valori sono legati dalla relazione: _mg _ = _ppm _x _M_ m ,450 Corso di specializzazione di prevenzione incendi

88 Esempio di conversione da mg/mc a ppm
Una concentrazione di monossido di carbonio (Mco = 28 g/mol) pari a ppm corrisponde a 1145,2 mg/mc. Una concentrazione volumetrica dell’1% corrisponde a ppm Corso di specializzazione di prevenzione incendi

89 I.D.L.H. “Immediately Dangerous to Life or Healt”
Indica il valore della concentrazione di una data sostanza tossica nell’aria inalata che un adulto sano può respirare per 30’ senza riportare danni irreversibili e significativi. Tale valore evidenzia quindi che, nonostante l’assorbimento del predetto valore di dose, una persona in normali condizioni di salute è ancora in grado di potersi allontanare con i propri mezzi dall’ambiente tossico. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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VALORI DI IDLH DI ALCUNE SOSTANZE TOSSICHE CHE POSSONO LIBERARSI DURANTE UN INCENDIO 2 Fosgene (COCl2) 2.000 Acetaldeide (C2H4O) 300 Ammoniaca (NH3) 100 Anidride Solforosa (SO2) 50 Acido Cianidrico (HCN) 40.000 Anidride carbonica (CO2) 1.200 Monossido di Carbonio (CO) IDLH (ppm) Sostanza Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Ossido di carbonio Gas presente nell’atmosfera in concentrazione di 10 ppm, innocuo sino a 100 ppm, produce nausea a 200 ppm e mal di testa a 300 ppm. Alla concentrazione di ppm (1,2%) si registra il limite di sopravvivenza: 2 o 3 inspirazioni sono sufficienti a far perdere conoscenza e, dopo un paio di minuti, sopravviene il decesso. È il principale responsabile dei decessi in caso d’incendio Corso di specializzazione di prevenzione incendi

92 Ossido di carbonio Concentrazione di CO (ppm) Tempo max di esposizione (sec) 500 240 1000 120 2500 48 5000 24 10000 12 Caratteristiche: incolore inodore non irritante negli incendi risulta il più pericoloso tra i tossici del sangue sia per l’elevato livello di tossicità, sia per i notevoli quantitativi generalmente sviluppati. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

93 Altri gas di combustione -1
Anidride carbonica (CO2) Gas asfissiante oltre la concentrazione del 5% - Acido cianidrico (HCN) Gas velenosissimo, nocivo già in concentrazioni di 100 ppm Idrogeno solforato (H2S) Gas dal caratteristico odore di uova marce, produce vertigini e vomito in mezz’ora di esposizione ad atmosfere con concentrazione oltre 400 ppm (0,04%) Anidride solforosa (SO2) Gas irritante già a bassissime concentrazioni è pericolosissimo in presenza di disturbi polmonari o cardiaci Corso di specializzazione di prevenzione incendi

94 Altri gas di combustione -2
Ammoniaca (NH3) Gas che può provocare disfunzioni gravi o la morte in mezz’ora di esposizione ad atmosfere con concentrazioni fra 2500 e 6500 ppm (0, ,65%) Acido cloridrico (HCl) Gas fatale in pochi minuti in concentrazioni di 1500 ppm Perossido d’azoto (NO) Gas che attacca essenzialmente il sistema nervoso centrale ed è mortale già in concentrazioni dello 0, ,07% Aldeide acrilica Gas altamente tossico e irritante, mortale in concentrazioni oltre 10 ppm Fosgene Gas altamente tossico soprattutto al chiuso Corso di specializzazione di prevenzione incendi

95 REAZIONI FISIOLOGICHE E PSICOLOGICHE CARATTERIZZATE DA:
RIEPILOGO DEGLI EFFETTI DELL’INCENDIO SULL’UOMO Sull’uomo INCENDIO AGITAZIONE ANSIA PAURA PANICO REAZIONI FISIOLOGICHE E PSICOLOGICHE CARATTERIZZATE DA: aumento del battito cardiaco; deflusso del sangue dagli organi digestivi; aumento delle pulsazioni al cervello; aumento della formazione di adrenalina; aumento della capacità organica di assorbire tossine. PROVOCA Nell’ambiente CALORE + PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE CO2 + CO + altri IRRAGGIAMENTO CONDUZIONE CONVENZIONE TERMICA aumenta il ritmo respiratorio; in concentrazione del 2% fa aumentare del 50% la velocità e profondità di respirazione; in concentrazione del 3% fa aumentare del 100% la velocità e profondità di respirazione; INNALZAMENTO TEMPERATURA La Resistenza umana alle Temperature è: a 120 C° ’ a 143 C° ’ a 177 C° ’ L’aumento della concentrazione di CO2 rende sempre più irrespirabile l’aria; l’ambiente diviene invivibile con concentrazioni di CO2 inferiore al 15% Corso di specializzazione di prevenzione incendi

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Fumi I fumi sono formati da piccolissime particelle solide e liquide derivanti da combustioni incomplete (catrame, carbonio, vapore d’acqua), opache, visibili, irritanti per le mucose degli occhi e le vie respiratorie Le particelle che si formano quando la combustione avviene in carenza di ossigeno vengono trascinate dai gas caldi prodotti dalla combustione stessa. L’opacità dei fumi riduce la visibilità, con conseguente grave ostacolo all’evacuazione dalle zone a rischio e all’intervento dei soccorritori Limite teorico di visibilità: non visibilità di una lampada di sicurezza da 40 W distante 4 m Corso di specializzazione di prevenzione incendi

97 Dinamica dell’incendio
FASI DELL’INCENDIO: IGNIZIONE PROPAGAZIONE INCENDIO GENERALIZZATO (FLASH OVER) ESTINZIONE E RAFFREDDAMENTO Corso di specializzazione di prevenzione incendi

98 Corso di specializzazione di prevenzione incendi
FASI DELL’INCENDIO 1. IGNIZIONE 3. INCENDIO GENERALIZZATO 2. PROPAGAZIONE 4. SPEGNIMENTO Corso di specializzazione di prevenzione incendi

99 Dinamica dell’incendio
Corso di specializzazione di prevenzione incendi

100 Dinamica dell’incendio
Le fasi descritte sono una descrizione di una reazione complessa che avviene quando un incendio si sviluppa in uno spazio confinato senza che vengano messe in opera dei tentativi di spegnimento. L’ignizione e lo sviluppo di un incendio in un luogo chiuso sono fasi molto complesse ed influenzate da diverse variabili che non prenderemo in considerazione in questa sede Corso di specializzazione di prevenzione incendi

101 Corso di specializzazione di prevenzione incendi
Fase di ignizione L’ignizione descrive il momento in cui i tre elementi del triangolo del fuoco sono presenti e la combustione ha inizio. Fisicamente l’ignizione può essere pilotata (causa da una scintilla o da una fiamma) o non pilotata (quando un materiale reagisce alla sua temperatura di auto-ignizione e prende fuoco da se) come una combustione spontanea Corso di specializzazione di prevenzione incendi

102 Corso di specializzazione di prevenzione incendi
Fase di Propagazione Subito dopo l’ignizione un pennacchio di fuoco prende forma intorno al combustibile incendiato. Nel momento in cui il pennacchio si sviluppa comincia ad attirare aria dallo spazio intorno alla colonna che forma. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

103 Corso di specializzazione di prevenzione incendi
Incendio Generalizzato Flash over Corso di specializzazione di prevenzione incendi

104 Incendio Generalizzato Flash over
Il flashover è il passaggio tra la fase di propagazione e quella di completo sviluppo dell’incendio, non è una fase specifica come l’ignizione. Durante la fase di flashover le condizioni all’interno del compartimento cambiano in modo molto rapido e l’incendio passa da un piccolo focolaio che interessava esclusivamente i materiali che per primi erano stato accesi ad un incendio che coinvolge tutti i combustibili posti all’interno del compartimento Corso di specializzazione di prevenzione incendi

105 Estinzione e raffreddamento
Quando l’incendio ha terminato di interessare tutto il materiale combustibile ha inizio la fase di decremento delle temperature all’interno del locale a causa del progressivo diminuzione dell’apporto termico residuo e della dissipazione di calore attraverso i fumi e di fenomeni di conduzione termica. Corso di specializzazione di prevenzione incendi

106 CONSIDERAZIONI SUL GRAFICO DELL’EVOLUZIONE DI UN INCENDIO
Pericolo di morte Chiamata ai VV.F. Estensione o generalizzata Arrivo VV.F. Allarme Fuoco Esodo Naturale Soccorsi Tempi per l’evacuazione Durata critica d’incendio Corso di specializzazione di prevenzione incendi