GAS di combustione

Corso base di specializzazione di
prevenzione incendi
MODULO 2
CHIMICA E FISICA DELL’INCENDIO
Generalità sulla combustione e sostanze
pericolose
Sostanze estinguenti
TEST DI VERIFICA APPRENDIMENTO
1
MODULO 2
CHIMICA E FISICA DELL’INCENDIO
•
2
PRIMA PARTE - FISICA E CHIMICA DELL'INCENDIO
PRINCIPI DELLA COMBUSTIONE E CARATTERISTICHE DELLE SOSTANZE
PERICOLOSE IN RELAZIONE ALLE FONTI D’INNESCO
– 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 Cusin
2
MODULO 2
CHIMICA E FISICA DELL’INCENDIO
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 Cusin
3
…. doverosa precisazione …
Il presente elaborato è stato pensato solo per il
supporto alla lezione dell’Autore 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 Cusin
4
non è solo farina del mio sacco!
ma anche contributi di …..
• Ing. Dino Poggiali
VV.F.-Pesaro
• Ing. Alessandra Bascià
VV.F.-Venezia
• Comando VVF Milano
…… e tanti - tanti altri
Ing. Cristiano Cusin
5
… in una parola
su che cosa si basa
il mio lavoro ?
Comando VF Ferrara
Ing. C. CUSIN
6
Comando VF Ferrara
Ing. C. CUSIN
7
L’incendio
L’incendio 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
8
La combustione
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
9
Parole chiave
• Sostanze
(combustibile, comburente)
• Reazione chimica
Ing. Cristiano Cusin
10
Una sostanza
Ing. Cristiano Cusin
11
Molecola d’acqua
Ing. Cristiano Cusin
12
Molecole
Ing. Cristiano Cusin
13
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
14
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
15
Atomi
Ing. Cristiano Cusin
16
Atomo
Ing. Cristiano Cusin
17
Livelli energetici degli elettroni
• Gli elettroni occupano dei ben precisi
livelli energetici nell’atomo
• Quindi un elettrone può aver solo
determinati valori energetici che
corrispondono a determinati orbitali
Ing. Cristiano Cusin
18
Sistema periodico degli elementi
Ing. Cristiano Cusin
19
Sistema periodico degli elementi
• gli elementi vengono scritti in ordine
crescente di numero atomico in righe
orizzontali o periodi e andando a capo dopo il
completamento dell’ultimo livello
• vengono raggruppati insieme gli elementi
che hanno lo stesso numero di elettroni
sull'ultima orbita
Ing. Cristiano Cusin
20
Sistema periodico degli elementi
Ing. Cristiano Cusin
21
Sistema periodico degli elementi
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
22
Gli atomi tendono infatti a
completare
il
loro
livello
energetico esterno riempiendolo
con il massimo numero di
elettroni che può contenere
Ing. Cristiano Cusin
23
Atomi
1 protone
6 protoni
Ing. Cristiano Cusin
24
• Gli orbitali sono quindi dei livelli
energetici che gli elettroni
possono assumere
• L’idrogeno ha un elettrone nel
primo orbitale che è completo
con 2
Ing. Cristiano Cusin
25
•Ecco in parte spiegato perché la
molecola di idrogeno è formata
da due atomi
• Perché gli elettroni vengono
condivisi e vanno a completare
l’orbitale
Ing. Cristiano Cusin
26
• L’ossigeno
ha
6
elettroni
nell’orbitale 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
27
Il metano
Il carbonio attrae i 4
elettroni dell’idrogeno
formando 4 legami che
permettono di
raggiungere l‘ottetto
Ing. Cristiano Cusin
28
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
29
IONE
POSITIVO
Difetto di elettroni
IONE NEGATIVO
Eccesso di elettroni
Ing. Cristiano Cusin
30
Esempio di ione
Perdendo
un
elettrone l’atomo
di idrogeno diventa
uno ione positivo H
+
Ing. Cristiano Cusin
31
Le reazioni chimiche
La combustione
Ing. Cristiano Cusin
32
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 l’orbitale più
esterno è riempito solo parzialmente
Ing. Cristiano Cusin
33
Le reazioni chimiche
• Sono quindi gli elettroni situati sul livello
energetico esterno che, interagendo fra loro,
danno origine ai legami
• L’elettronegatività indica la misura con la
quale un atomo esercita la sua influenza
attrattiva sugli elettroni di altri atomi.
Ing. Cristiano Cusin
34
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
35
Interazione
a) Sodio
poco elettronegativo
b) Cloro
molto elettronegativo
I
due
elementi
reagendo
formano
due ioni con l’ultimo
livello
energetico
completo
Ing. Cristiano Cusin
36
Le reazioni chimiche
• comportano solitamente la rottura di
alcuni legami nei reagenti e la
formazione di nuovi legami, che
andranno appunto a caratterizzare i
prodotti
Ing. Cristiano Cusin
37
Le reazioni chimiche
energia
prodotti
reagenti
Ing. Cristiano Cusin
38
Le reazioni chimiche
• Una reazione chimica che produce
calore è detta esotermica
• Una reazione chimica che assorbe
calore è detta endotermica
Ing. Cristiano Cusin
39
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
40
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
41
La combustione
Comburente
elettronegativo
attrae gli elettroni
(si riduce)
Combustibile li
perde ( si ossida)
Ing. Cristiano Cusin
42
Esempio di combustione
Energia di attivazione
2H2
Due molecole di Idrogeno
2x2= 4 grammi
+
Calore
O2
246x2= 492 kJ
2(H2O)
Una molecola di ossigeno
32 grammi
Due molecole di acqua
2x18= 36 grammi
Ing. Cristiano Cusin
43
Esempio di combustione
Energia di attivazione
C
Una molecola di carbonio
12 grammi
+
Calore
O2
395 kJ
CO2
Una molecola di ossigeno
32 grammi
Una molecola di CO2
44 grammi
Ing. Cristiano Cusin
44
La combustione è una reazione
esotermica, che libera calore perché i
reagenti possiedono più energia dei
prodotti di reazione
Ing. Cristiano Cusin
45
?
E’
sufficiente
che
siano
presenti
combustibile e comburente perché avvenga
la combustione?
Ing. Cristiano Cusin
46
E’ necessario che le molecole del
combustibile e del comburente urtino fra loro
con sufficiente energia
Maggiore è energia
cinetica, maggiore
è il valore della
temperatura e
della pressione
Ing. Cristiano Cusin
47
E’ sufficiente che siano presenti combustibile
e comburente perché avvenga la
combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE
Ing. Cristiano Cusin
48
TRIANGOLO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO:
1. PRESENZA COMBUSTIBILE
2. PRESENZA COMBURENTE
3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco)
INNESCO
Ing. Cristiano Cusin
49
E’ sufficiente che siano presenti combustibile
e comburente perché avvenga la
combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE
ed una volta innescata la reazione cosa
serve per mantenerla?
Ing. Cristiano Cusin
50
NON SI DISPERDI
Ing. Cristiano Cusin
51
• 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
nell’unità di tempo
ENERGIA NON SI DISPERDE
si mantiene velocità di combustione
Ing. Cristiano Cusin
52
Ing. Cristiano Cusin
53
Ing. Cristiano Cusin
54
La velocità di combustione
Questa dipende da:
•
•
•
•
•
temperatura
pressione
miscelazione e concentrazione dei reagenti
catalizzatori
….. ambiente …….
Ing. Cristiano Cusin
55
E’ sufficiente che siano presenti combustibile
e comburente perché avvenga la
combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE
ed una volta innescata la reazione cosa serve per
mantenerla?
TEMPERATURA (pressione/velocità combustione)
Ing. Cristiano Cusin
56
La combustione: generalità
Ea + H2 → H* + H*
H* + O2
Ea + O2 → *O* + *O*
H2O + Er
*OH + H2
H* + O2
*O* + H2
H* + O2
*O* + H2
*OH + H2
*O*
*OH
*OH
H*
H2O + Er
H*
*O*
*OH
La combustione: generalità
Ea + H2 → H* + H*
H* + O2
Ea + O2 → *O* + *O*
*O*
*OH
H2O + Er
*OH + H2
H* + O2
*O* + H2
H* + O2
*O* + H2
*OH + H2
*O*
*OH
*OH
H*
H2O + Er
H*
Ioni e
Radicali
liberi
H* + O2
Ea + O2 → *O* + *O*
SERVE MOLTA ENERGIA
*O*
*OH
SERVE MENO ENERGIA
AUTOCATALISI
La presenza di catalizzatori
determina un abbassamento della
energia di attivazione.
Ing. Cristiano Cusin
59
La combustione: generalità
Ea + H2 → H* + H*
H* + O2
Ea + O2 → *O* + *O*
*O*
*OH
H2O + Er
*OH + H2
H* + O2
*O* + H2
H* + O2
*O* + H2
*OH + H2
*O*
*OH
*OH
H*
H2O + Er
H*
Ioni e
Radicali
liberi
E’ sufficiente che siano presenti combustibile
e comburente perché avvenga la
combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE
ed una volta innescata la reazione cosa serve per
mantenerla?
TEMPERATURA (pressione/velocità combustione)
AUTOCATALISI
Ing. Cristiano Cusin
61
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
62
QUADRILATERO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI
SONO:
MANTENGA
LA COMBUSTIONE
1. PRESENZA COMBUSTIBILE
2. PRESENZA COMBURENTE
3. PRESENZA TEMPERATURA
4. PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi)
Ing. Cristiano Cusin
63
TRIANGOLO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO:
1. PRESENZA COMBUSTIBILE
2. PRESENZA COMBURENTE
3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco)
INNESCO
Ing. Cristiano Cusin
64
Energia di accensione
• L'energia di accensione deve
consentire che almeno una
parte della miscela si porti
alla
temperatura
di
autoaccensione.
• Il
valore
dell’energia
richiesta dipende, quindi,
dalla
concentrazione
combustibile – comburente.
• L'energia di accensione è
minima alla concentrazione
stechiometrica.
Ing. Cristiano Cusin
65
Energia di accensione
• Alcuni valori:
Acetilene
0.02 mJ
Carbone
60
“
Idrogeno
0.02 “
Metano
0.2
“
Ossido di etilene 0.087 “
Polipropilene
30
“
Propano
0.3
“
Propilene
0.282 “
Zolfo
15
“
Ing. Cristiano Cusin
66
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
Ing. Cristiano Cusin
67
Classificazione degli inneschi
Cause
di Innesco
Cause
Intrinseche
Termiche
Meccaniche
Fiamme libere
Attrito
Reazioni
chimiche
esotermiche
Surriscaldamento
Cause
Estrinseche
Elettriche
Apparecchiature
Termiche
Conduzione
Elettriche
Scariche atmosferiche
Convezione
Faville
Irraggiamento
Autocombustione
Ing. Cusin Cristiano
68
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
Ing. Cusin Cristiano
69
ACCENSIONE INDIRETTA
• AVVIENE PER EFFETTO DELLA PROPAGAZIONE DEL
CALORE


STRUTTURE CHE
CONDUCONO IL
CALORE


ESEMPI:
PASSAGGIO DI FUMI
ATTRAVERSO VANI SCALA
EFFETTO DELL’IRRAGGIAMENTO
Ing. Cusin Cristiano
70
CAUSE D’INCENDIO 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
Ing. Cusin Cristiano
71
Altre CAUSE D’INCENDIO


INADEGUATA PULIZIA
DELLE AREE DI LAVORO
IMPIANTI ELETTRICI
O UTILIZZATORI DIFETTOSI

SCARSA MANUTENZIONE
DELLE APPARECCHIATURE

APPARECCHIATURE ELETTRICHE LASCIATE SOTTO
TENSIONE ANCHE QUANDO INUTILIZZATE
Ing. Cusin Cristiano
72
I comburenti
• Sono le sostanze che provocano
l’ossidazione (si riducono).
• Nella maggior parte dei casi, l’Ossigeno
dell’aria, ma anche:
Nitriti e Nitrati (NOx), Cloro, Fluoro, Ozono,
Ossidi,
Perossidi, Permanganati…
• Alcuni sono instabili: la reazione può essere
violenta.
Ing. Cristiano Cusin
73
I comburenti
In alcuni casi, durante la
reazione si forma Ossigeno,
che a sua volta contribuisce
alla combustione.
ESPLOSIVI
Ing. Cristiano Cusin
74
Domande ?
[email protected]
Ing. Cristiano Cusin
75
CLASSIFICAZIONE DEI FUOCHI
Norma EN 2
Ing. Cristiano Cusin
76
LA COMBUSTIONE degli oli e grassi vegetali
Classe F: fuochi da oli e grassi vegetali o animali.
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.
Ing. Cristiano Cusin
77
Ing. Cristiano Cusin
78
Ing. Cristiano Cusin
79
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.
La maggior parte delle
combustioni avviene in
fase gassosa
Ing. Cristiano Cusin
81
COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI
Ing. Cristiano Cusin
82
BASTA QUESTO PER AVERE
COMBUSTIONE
INNESCO
GAS
GAS
COMBURENTE
COMBUSTIBILE
VELOCITA’ DI REAZIONE
Ing. Cristiano Cusin
83
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 dell’ambiente di
combustione
Ing. Cristiano Cusin
84
Limite inferiore di infiammabilità
• rappresenta la minima concentrazione di
combustibile nella miscela ariacombustibile 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
85
Limite superiore di infiammabilità
• Il limite superiore di infiammabilità
rappresenta la concentrazione massima di
combustibile nella miscela ariacombustibile 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
COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI
CONCENTRAZIONE COMBUSTIBILE
IN UN DATO COMBURENTE
AD UNA DATA PRESSIONE E TEMPERATURA
CAMPO INFIAMMABILITA’
0%
Limite
superiore
100 %
Limite
inferiore
Ing. Cristiano Cusin
87
I valori dei limiti di infiammabilità sono
diversi a seconda del combustibile e
condizioni (PRESSIONE E TEMPERATURA)
Combustibile
Limite Inferiore
Limite Superiore
Benzina
0,9
7,5
Gas naturale
3
15
Gasolio
1
6
Butano
1,5
8,5
Metano
5
15
*
I valori rappresentano le percentuali di combustibile in
volume nella miscela combustibile/comburente
Ing. Cristiano Cusin
88
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
89
Attenzione ai gas infiammabili!!
PiU’ LEGGERO DELL’ARIA
METANO
GPL
ARIA
PIU’ PESANTE DELL’ARIA
Ing. Cristiano Cusin
90
Risposta
GPL
Più pesante
dell’aria
Sotto il campo di
infiammabilità
Dentro il campo di
infiammabilità
Ambiente
chiuso
Al di sopra del campo di
infiammabilità
Ing. Cristiano Cusin
91
In alto o in basso?
Sostanza
Acetilene
Acetone
Benzina
Gasolio
Idrogeno
Metano
Pentano
Ossido di etilene
Ossido di
carbonio
Densità di vapore
relativa all'aria
0,90
2
3,5
7
0,07
0,55
2,97
1,52
0,97
Ing. Cristiano Cusin
92
CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILI
In funzione delle loro caratteristiche fisiche
GAS LEGGERO
Gas avente densità rispetto all’aria  0,8
Un gas leggero quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare
verso l’alto.
Gas leggeri sono: (idrogeno, metano, etc.)
GAS PESANTE
Gas avente densità rispetto all’aria  0,8
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.
Gas pesanti sono: (GPL, acetilene, etc.)
Ing. Cristiano Cusin
93
CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILI
In funzione delle loro modalità di conservazione




Gas
Gas
Gas
Gas
compressi
liquefatti
Disciolti
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 (H2) (gas con il maggior campo d’infiammabilità)
 Metano (CH4)
GAS
Pressione di stoccaggio (bar)
valori indicativi
 Ossido di carbonio (CO)
metano
300
(*) Temperatura critica = temperatura al di sopra della quale i gas
non possono essere liquefatti qualunque sia la pressione
Ing. Cristiano Cusin
idrogeno
gas nobili
ossigeno
aria
250
250
250
250
94
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
l’equilibrio con la propria fase vapore; pertanto è
prescritto un limite massimo di riempimento dei
contenitori detto grado di riempimento.
Ing. Cristiano Cusin
GAS
LIQUEFATTO
ammoniaca
cloro
butano
propano
GPL miscela
CO2
Grado di riempimento (kg/dm3)
0,53
1,25
0,51
0,42
0,43-0,47
0,75
95
GAS DISCIOLTI
Gas che sono conservati in fase gassosa disciolti entro un liquido ad una
determinata pressione
Appartengono a questa categoria:
 acetilene (C2H2)
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
96
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Ing. Cristiano Cusin
97
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Gasolio
Aria (21% O2)
T = 20 °C
NO COMBURENTE
Innesco
Ing. Cristiano Cusin
98
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Gasolio
Aria (21% O2)
Innesco
T = 20 °C
NO COMBUSTIBILE
Ing. Cristiano Cusin
99
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
COME E’ POSSIBILE LA
COMBUSTIONE DEI LIQUIDI ?
Ing. Cristiano Cusin
100
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Gasolio
Aria (21% O2)
Innesco
T = 20 °C
MISCELA
COMBUSTIBILE
COMBURENTE
Ing. Cristiano Cusin
101
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
PERCHE’ NON BRUCIA ?
Ing. Cristiano Cusin
102
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Devo
arricchire la
miscela di
vapori
innalzando la
temperatura
Miscela sotto il limite
inferiore infiammabilità
Ing. Cristiano Cusin
103
0
COMBUSTIONE DI LIQUIDI
Zona povera di vapori
Limite inferiore di
infiammabilità
Campo di
infiammabilità
Vapori %
Zona satura di vapori
Limite superiore di
infiammabilità
Liquido infiammabile
Ing. Cristiano Cusin
104
PUNTO
D’INFIAMMABILITA’
La temperatura di infiammabilità è la più
bassa temperatura alla quale un
combustibile liquido ,a pressione
atmosferica, emette vapori sufficienti a
formare con l’aria una miscela che, se
innescata, brucia
Ing. Cristiano Cusin
105
Temperature di infiammabilità
Sostanza
Temperatura di infiammabilità (°C)
Valori indicativi
Acetone
-18
Benzina
-20
Gasolio
65
Alcol etilico
13
Alcool metilico
11
Toluolo
4
Olio lubrificante
149
Ing. Cristiano Cusin
106
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
107
BENZINA
Temperatura atmosferica 24°C
PERCHE’ NON HA PRESO FUOCO
PERCHE’ SCHIUMA ?
108
PUNTO
D’INFIAMMABILITA’
La temperatura di infiammabilità è la più
bassa temperatura alla quale un
combustibile liquido ,a pressione
atmosferica, emette vapori sufficienti a
formare con l’aria una miscela che, se
innescata, brucia
Ing. Cristiano Cusin
109
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
110
Sostanza
Temperatura di accensione (°C)
Valori indicativi
Acetone
540
Benzina
250
Gasolio
220
Idrogeno
560
Alcool metilico
455
Carta
230
Legno
220-250
Gomma sintetica
300
Metano
537
Ing. Cristiano Cusin
111
Fattori che influenzano le T. di
autoaccensione ed infiammabilità:
•
Il tenore di ossigeno: un suo aumento
abbassa la temperatura di accensione.
Ing. Cristiano Cusin
112
Fattori che influenzano le T. di
autoaccensione ed infiammabilità:
• 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.
Ing. Cristiano Cusin
113
Fattori che influenzano le T. di
autoaccensione ed infiammabilità:
• 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.
Ing. Cristiano Cusin
114
COMBUSTIONE DI SOLIDI
Ing. Cristiano Cusin
115
COMBUSTIONE DI SOLIDI
?
Ing. Cristiano Cusin
116
COMBUSTIONE DI SOLIDI
PIROLISI:
Fenomeno per il quale una sostanza
solida portata ad una determinata
temperatura
emette
vapori
infiammabili.
Ing. Cristiano Cusin
117
COMBUSTIONE DI SOLIDI
I principali fattori che influenzano
combustione dei solidi sono:
la
natura;
grado di porosità del materiale
pezzatura e forma (rapporto tra il
volume e la superficie esterna);
contenuto di umidità;
Ing. Cristiano Cusin
118
COMBUSTIONE DI SOLIDI
Il legno (solido eterogeneo)
riscaldamento superficiale,
 distillazione (pirolisi) delle
frazioni liquide
 combustione delle parti
carboniose

119
COMBUSTIONE DI SOLIDI
Aria
Pirolisi
Fiamma
Materiale
indisturbato
Combustione
La gomma (solido omogeneo)
Avanzamento del fronte di fiamma
120
Anche le polveri
bruciano, anzi
addirittura
spesso
esplodono
Ing. Cristiano Cusin
121
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.
Ing. Cristiano Cusin
122
Combustione di polveri
Limite inf.
(mg/litro)
Caffè
85
Carbone
55
Zolfo
35
Legno
20
Cellulosa
30
Polipropilene
20
Zolfo
35
Ing. Cristiano Cusin
123
Autocombustione
Materiale combustibile di piccola pezzatura,
accumulato in mucchi o cataste in condizioni
particolari (in carenza di O2, presenza umidità),
può decomporsi, fermentare, producendo vapori
infiammabili e calore.
La temperatura può aumentare fino oltre la
temperatura di autoaccensione ed un improvviso
apporto d’aria può dunque “provocare” l’incendio.
Ing. Cristiano Cusin
124
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
125
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.
Ing. Cristiano Cusin
126
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
Ing. Cristiano Cusin
127
Temperature di combustione
(combustione completa)
Combustibili
Valori teorici
calcolati, °C
Idrogeno
2205
Ossido di carbonio
2430
Metano
2050
Etano
2085
Acetilene
2635
Benzene
2200
Petrolio
1800
Carbone amorfo
2040
Litantrace
1980
Ing. Cristiano Cusin
128
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.)
Ing. Cristiano Cusin
129
Temperatura della combustione
TEMPERATURA DI COMBUSTIONE
Sostanza
Massima teorica
Massima reale
Metano
2.218°C
1.880°C
Etano
2.226°C
1.895°C
Propano
2.232°C
1.925°C
Butano
2.237°C
1.895°C
Fiammifero
-
Oltre 1.000°C
Ing. Cristiano Cusin
130
ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE
E’ la quantità minima di aria
necessaria per raggiungere la
combustione completa di tutti i
materiali combustibili
Ing. Cristiano Cusin
131
ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE
Combustibile
Aria teorica Nm3/kg
Legna secca
5,7
Gas naturale
9,5
Gasolio
11,8
Coke
8,2
Olio combustibile
11,2
Idrogeno
28,6
Cellulosa
4,0
Benzina
12,0
Propano
13
Ing. Cristiano Cusin
132
Potere calorifico
Si definisce come la quantità di calore (kcal MJ ) sviluppata dalla combustione di una
quantità unitaria di combustibile (kg per solidi
e liquidi, in m3 in condizioni normali, cioè a
pressione atmosferica e a 0°C).
1 Kg legna eq. = 4.400 kcal = 18,48 MJ
1 MJ = 238 Kcal
Ing. Cristiano Cusin
133
Potere calorifico
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 l’acqua prodotta è
allo stato liquido
il potere calorifico inferiore, per il quale invece si
considera l’acqua prodotta allo stato di vapore
Ing. Cristiano Cusin
134
Combustibile
Potere Calorifico
Inferiore
MJ/k MJ/N MJ/d
g
m3
m3
Potere calorifico
Superiore
MJ/
MJ/N MJ/d
kg
m3
m3
Benzina
-
-
31,4
-
-
33,8
Coke
29,0
-
-
30,0
-
-
Gas naturale
-
34,5
-
-
38,5
-
Gasolio
-
-
35,5
-
-
37,9
G.P.L.
46,0
-
25,0
50,0
-
27,2
Legna secca
16,7
-
-
18,4
-
-
Olio
combustibile
41,0
-
-
43,8
-
135
Domande ?
[email protected]
Ing. Cristiano Cusin
136
Corso base di specializzazione di
prevenzione incendi
PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE
137
COMBUSTIONE
REAZIONE
CHIMICA
DI
UNA
SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA
SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO
DI:
CALORE
FIAMMA
FUMO
GAS DI COMBUSTIONE
Ing. Cristiano Cusin
138
PRODOTTI DELLA
COMBUSTIONE
CALORE
FIAMMA
FUMO
GAS DI COMBUSTIONE
Ing. Cristiano Cusin
139
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
140
Fiamme
• La colorazione dipende:
– dalla composizione chimica della sostanza che
brucia e dal tenore di ossigeno.
– dalla temperatura:
Ing. Cristiano Cusin
141
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
142
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
143
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
144
GAS di combustione
Da altri elementi presenti nel combustibile saranno
prodotti altri gas di combustione
• C
• H
• S
• N




CO
H2O
SO2
NO2
• Cl

• C H N

• ………………
CO2
SO3
NO3
HCl
HCN
Ing. Cristiano Cusin
145
Gas di combustione e fumi
• Fra i principali:
– Ossido di carbonio (CO) – è tossico perché si lega
all’emoglobina del sangue – è incolore e inodore.
– Anidride carbonica (CO2) – è asfissiante perché
riduce il quantitativo di ossigeno ma non tossica.
– Acido cianidrico (HCN) – è velenoso e odora come
le mandorle amare.
– Fosgene (CCl2O) – è tossico – si libera con la
combustione di materie plastiche.
Ing. Cristiano Cusin
146
Prodotti di combustione
Sostanza
Prodotti tossici
Prodotti
maggiormente
tossici
PVC
CO-CO2-HCl-BenzeneToluene
HCl-CO
Poliammidi
CO-CO2-HCN
HCN-CO
Poliesteri
CO-CO2- HCN –HCl(per i
materiali clorurati)
HCN-CO
Resine fenoliche
CO-CO2-Fenolo e derivati
CO-Fenolo
Poliacrilici
CO-CO2-Metacrilato di
metile
CO-Metacrilato di
metile
Polistirene
CO-CO2-Toluene-StireneBenzene-Idrocarburi
aromatici
CO -Idrocarburi
aromatici
Legno e derivati
CO-CO2
CO
Lana
CO-CO2-HCN
CO-HCN
147
Effetti sull’uomo
Ing. Cristiano Cusin
148
GAS di combustione
Altri gas presenti
• gas inerti già presenti nel’aria come l'azoto
• di gas derivanti dalla decomposizione termica di
eventuali sostanze organiche non combusti
Ing. Cristiano Cusin
149
Prodotti di combustione
e infine vi sono incombusti solidi o liquidi e
residui minerali che vanno a formare i fumi
Ing. Cristiano Cusin
150
Fumi
• Formati dalle particelle solide e liquide
(aerosol) incombuste, disperse nei gas di
combustione.
Colore
Combustibile
Bianco
Fosforo, Paglia
Giallo – Marrone Nitrocellulosa, Polvere da sparo, Acido Nitrico,
Zolfo, Acido solforico
Grigio – Marrone Carta, Legno, Stoffa
Marrone
Marrone – Nero
Olio da cucina
Nafta, Diluente per vernici
Nero
Benzina, Carbone, Catrame, Plastica,
Cherosene, Olio lubrificante
Viola
Iodio
151
COMBUSTIONE
REAZIONE
CHIMICA
DI
UNA
SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA
SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO
DI:
CALORE
FIAMMA
FUMO
GAS DI COMBUSTIONE
Ing. Cristiano Cusin
152
Calore: effetti sulle strutture
• L’energia
termica
rilasciata
durante
l’incendio, inoltre, alterare in modo
significativo le caratteristiche meccaniche
delle strutture:
ENERGIA (kW/m2):
12
13
33
CONSEGUENZE
DANNEGGIAMENTO CAVI ELETTRICI
DANNEGGIAMENTO SERBATOI METALLICI
IGNIZIONE STRUTTURE IN LEGNO
Ing. Cristiano Cusin
153
Calore: effetti sulle strutture
Ing. Cristiano Cusin
154
Calore-fiamme: effetti sulle strutture
Ing. Cristiano Cusin
155
Effetti sull’uomo
Ing. Cristiano Cusin
156
Effetti sull’uomo
- Tossica Irritante Fumi
- Insufficienza di ossigeno
- Termica
- Psicofisica
Ing. Cristiano Cusin
LE AZIONE SONO:
- Tossica Gas
- Riduzione visibilità
- Meccanica
157
Effetti della carenza di ossigeno
sull’uomo
incoscienza
Ing. Cristiano Cusin
158
CONDIZIONI VIBILITA’
•
•
•
•
Temperatura
Concentrazione O2
Opacità aria
Concentrazione CO ed altri gas
• Altezza strato fumi
SVILUPPO DELL’INCENDIO
Ing. Cusin Cristiano
160
I FATTORI DELLO SVILUPPO
1) CARATTERISTICHE DEI COMBUSTIBILI
2) VENTILAZIONE
3) CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEL LOCALE
4) CARATTERISTICHE DEI MATERIALI COSTITUENTI
STRUTTURE ED INFRASTRUTTURE
(compartimentazione)
Ing. Cusin Cristiano
161
Caratteristiche combustibile
• quantità di calore rilasciata nell’unità di tempo
• quantità di gas (CO) rilasciati nell’unità di
tempo
• quantità di ossigeno consumata nell’unità di
tempo
• quantità di fumi rilasciata nell’unità di tempo
• velocità avanzamento fiamma
VELOCITA’
DI COMBUSTIONE
• Indica la quantità di materiale che brucia
nell’unità di tempo e si esprime in kg / min.
Ing. Cusin Cristiano
163
velocità
propagazione fiamma
velocità
propagazione fiamma
O2
CO
PER OGNI ELEMENTO
COMBUSTIBILE
fumo
fiamma
calore
IGNIZIONE
PROPAGAZIONE DEL CALORE

IL FLUSSO DI CALORE FA IN MODO CHE
DOPO UN CERTO TEMPO, I DUE CORPI
ABBIANO LA STESSA TEMPERATURA
Ing. Cusin Cristiano
167
PROPAGAZIONE DEL CALORE

CONDUZIONE
dQ=-K•A •(dT/dx) •dt

CONVEZIONE
Q=h•A •t

IRRAGGIAMENTO
Ing. Cusin Cristiano
168
IRRAGGIAMENTO

COEFFICIENTE D’ASSORBIMENTO
A=E(assorbita)/E(incidente)
 COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE
R=E(riflessa)/E(incidente)
 COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE
T=E(trasmessa)/E(incidente)
Ing. Cusin Cristiano
A+R+T=1
169
CORPI IDEALI

CORPO NERO:
A=1, R,T=0 => ASSORBONO TUTTA L’ENERGIA!!!

CORPO GRIGIO:
A, R, T  0,
Ing. Cusin Cristiano
170
EMISSIVITÀ
A SEGUITO DELL’ASSORBIMENTO DI ENERGIA, I
CORPI LA EMETTONO SOTTO FORMA DI ONDE
ELETTROMAGNETICHE.

CORPO NERO (A=1):
QN=NT4
N=costante di
Stephan - Boltzmann

CORPO GRIGIO (A, R, T)0:
EMISSIVITÀ =QREALE/QNERO < 1
I CORPI GRIGI EMETTONO QUINDI QN < QN
Ing. Cusin Cristiano
171
propagazione
propagazione
CONDIZIONI AMBIENTE
•
•
•
•
Temperatura
Concentrazione O2
Opacità aria
Concentrazione CO
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE
DEI LOCALI
• La forma dei locali, nonché la superfici delle
pareti, del pavimento e del soffitto
influenzano sensibilmente l’andamento
dell’incendio.
• Il tipo di materiale costituente le pareti
(capacità di assorbire, trasmettere, riflettere il
calore) influenza sensibilmente l’andamento
dell’incendio.
Ing. Cusin Cristiano
175
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)
Ing. Cusin Cristiano
176
ESEMPI AEREAZIONE
Ing. Cusin Cristiano
177
ESEMPI AEREAZIONE
Ing. Cusin Cristiano
178
ESEMPI
VENTILAZIONE
Ing. Cusin Cristiano
179
ESEMPI
VENTILAZIONE
Ing. Cusin Cristiano
180
LA VENTILAZIONE
La Ventilazione può essere:
- NATURALE
- ARTIFICIALE
• 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 dell’edificio in fiamme.
Ing. Cusin Cristiano
181
VENTILAZIONE NATURALE IN EDIFICI ALTI
Ing. Cusin Cristiano
182
essere o non essere ......
VENTILARE O NON VENTILARE
..... questo è il dilemma
Ing. Cusin Cristiano
183
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.
L’INCENDIO: La dinamica
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
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.
L’INCENDIO: La dinamica
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
PROPAGAZIONE
FILM
Ing. Cusin Cristiano
188
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.
L’INCENDIO: La dinamica
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
FLASH OVER
FILM
Ing. Cusin Cristiano
191
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
L’INCENDIO: La dinamica
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
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.
L’INCENDIO: La dinamica
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Raffreddamento
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
VENTILARE IN UN INCENDIO ?
LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:
Allontanare le fiamme ed i fumi
Abbassare la temperatura
Migliorare la visibilità
Ing. Cusin Cristiano
196
Prima del FLASH OVER
LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:
ELIMINARE FUMI E CALORE
ABBASSARE TEMPERATURA EVITARE
IL
FLASHOVER
Ing. Cusin Cristiano
197
INCENDIO GOVERNATO DAL
COMBUSTIBILE
INCENDIO GOVERNATO DAL
COMBURENTE
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Raffreddamento
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
dopo il FLASH OVER
LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:
Introdurre comburente
che alimenta la combustione
FLIM!
FILM 2
BACKDRAF
Ing. Cusin Cristiano
199
INCENDIO GOVERNATO
DAL COMBUSTIBILE
INCENDIO GOVERNATO DAL
COMBURENTE
PROBLEMI PERSONE
PROBLEMI ELEMENTI STRUTTURALI
Temperatura
Flash-over (o incendio generalizzato)
Ignizione
Raffreddamento
Incendio
generalizzato
Estinzione
Propagazione
Tempo
Domande ?
[email protected]
Ing. Cristiano Cusin
201
Corso base di specializzazione di
prevenzione incendi
MECCANISMI DI ESTINZIONE
202
PER PREVENIRE INCENDIO
DEVO ROMPERE IL ………. ?
TRIANGOLO
QUADRILATERO
INNESCO
Ing. Cristiano Cusin
203
QUADRILATERO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI
SONO:
MANTENGA
LA COMBUSTIONE
1. PRESENZA COMBUSTIBILE
2. PRESENZA COMBURENTE
3. PRESENZA TEMPERATURA
4. PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi)
Ing. Cristiano Cusin
204
perché l’acqua spegne il fuoco ?
Ing. Cristiano Cusin
205
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
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
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
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
Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a
tre sistemi:
RICAPITOLANDO
RAFFREDDAMENTO
SOFFOCAMENTO
ESAURIMENTO DEL COMBUSTIBILE
ANTICATALISI
Normalmente per lo spegnimento di un incendio si utilizza una
combinazione delle operazioni di esaurimento del combustibile, di
soffocamento e di raffreddamento.
INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI
SOSTANZE ESTINGUENTI
Scelte
sbagliate
possono
portare ad
amplificare
l'entità
dell'incidente
INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI
SOSTANZE ESTINGUENTI
Le sostanze estinguenti normalmente utilizzate
sono:
ACQUA
SCHIUMA
POLVERI
GAS INERTI
IDROCARBURI ALOGENATI (HALON)
agenti estinguenti alternativi all'halon
INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI
ACQUA
L’acqua 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 dell’ossigeno con il vapore
acqueo;
 diluizione di sostanze infiammabili solubili in acqua fino a renderle non
più tali;
 imbevimento dei combustibili solidi.
L’acqua quale agente estinguente è consigliato per incendi di combustibili solidi
Attenzione
L’acqua non può essere usato:
 su apparecchiature elettriche sotto tensione
 su idrocarburi e liquidi infiammabili più leggeri dell’acqua
 su sostanze che reagiscono con l’acqua dando origine ad esplosioni o
altre pericolose reazioni (es. sodio e potassio a contatto con l’acqua liberano
idrogeno, il carburo di calcio a contatto con l’acqua libera acetilene, sodio, etc.)
213
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 acquaschiumogeno d’origine, le schiume si distinguono in:
 alta espansione
1:500 - 1:1000
 media espansione
1:30
- 1:200
 bassa espansione
1:6
- 1:12
Azione antincendio
L’azione estinguente delle schiume avviene per:
 separazione del combustibile dal comburente
 raffreddamento.
Attenzione
La schiuma non può essere usata:
 su apparecchiature elettriche sotto tensione
214
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. L’impiego 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.
215
POLVERI
Le polveri sono costituite da particelle solide finissime a base di bicarbonato di
sodio, potassio, fosfati e sali organici.
Azione antincendio
L’azione estinguente delle polveri, in seguito alla decomposizione delle stesse
per effetto delle alte temperature raggiunte nell’incendio, 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
216
GAS INERTI
I gas inerti utilizzati per la difesa dagli incendi di ambienti chiusi sono
generalmente l’anidride carbonica e in minor misura l’azoto.
L’anidride carbonica non risulta tossica per l’uomo, è un gas più pesante dell’aria
perfettamente dielettrico, normalmente conservato come gas liquefatto sotto
pressione.
Azione antincendio
L’azione estinguente dell’anidride carbonica si esplica:
 soffocamento, riducendo la concentrazione del comburente fino ad
impedire la combustione
 raffreddamento del combustibile, dovuto all’assorbimento 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 l’atmosfera in modo tale da
renderla incapace di alimentare la
combustione
di
alcune
sostanze
infiammabili:
SOSTANZA
acetone
alcool etilico
benzolo
idrogeno
metano
propano
benzina
AZOTO (% in volume)
45,2
49,6
47,1
76,4
42,8
45,6
45,2
CO2 (% in volume)
32,4
38,5
34,3
72,1
31
32,4
31,9
217
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 un’azione estinguente che non danneggia i
materiali con cui vengono a contatto
Azione antincendio
L’azione 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 dell’incendio si decompongono
producendo gas tossici per l’uomo 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.
218
AGENTI ESTINGUENTI ALTERNATIVI ALL’HALON
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):
Nome commerciale
CEA-410
HALON 1201
NAF S-III
FE-241
FE-25
FM-200
PF-23
FE-13
INERGEN
219
TIPI DI ESTINTORI
• Estintori ad Acqua
Ormai in disuso
• Estintori a schiuma
Soluzione di acqua e sostanze schiumogene
miscelata con aria
• Estintori a polvere
Miscela di polveri a base di Bicarbonato di
sodio o di potassio o di solfato di ammonio o
fosfato di ammonio
• Estintori ad Anidride Carbonica
• Estintori a Idrocarburi Alogenati
Gas incolore, inodore, non nocivo per
concentrazioni < 22 %
Attualmente in disuso. Il più usato è
stato
il
bromotrifluorometano
(HALON 1301)
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SOSTANZA ANTINCENDIO
NATURA DELL'INCENDIO
Materiali comuni:
Carbone, legname, tessuti, carta,
paglia
Liquidi infiammabili più leggeri
dell'acqua e non miscibili:
Vernici, benzine, olii, lubrificanti
Liquidi infiammabili più leggeri
dell'acqua o più pesanti anche
non miscibili:
Alcooli, acetone, acrilonitrile, acido
acetico, clorobenzolo
Sostanze comburenti:
Nitrati, Nitriti Permanganati, clorati,
perclorati
Sostanze reagenti,
pericolosamente con l'acqua:
Carburo di calcio, sodio, potassio,
acidi forti, metalli fusi
Gas infiammabili:
Etilene, idrogeno, gas liquefatti,
metano, acetilene, CO
Apparecchiature elettriche:
Motori elettrici, cabine elettriche,
interruttori, trasformatori
Costruzioni particolari:
Apparecchiature delicate, quadri,
documenti, tappeti e mobili d'arte
Acqua
Getto
pieno
Nebulizz.
Vapore
Schiuma
Polvere
Anidride
Carbonica
SI
SI
SI
SI
SI
NO
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
NO
NO
NO
NO
NO
NO
NO
SI
SI
NO
SI
NO
SI
SI
NO
NO
NO
SI
SI
NO
NO
NO
SI
SI
Domande ?
[email protected]
Ing. Cristiano Cusin
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