16-"Combustione e Sostanze Pericolose"257pag

Corso base di specializzazione di prevenzione incendiart.16 Dlgs 139/2006

Generalità sulla combustione e sostanze pericolose

Direttore Vice Dirigente Collini ing. Emilio

Comando Provinciale Vigili del Fuoco Reggio Calabria

Ordine degli Architetti Pianificatori Paesagisti Conservatori

Reazione chimica Generalità sulla combustioneVelocità di combustione La combustioneIl triangolo del fuoco Tecniche di spegnimentoClassificazione degli incendi Le fonti principali di innescoI prodotti dell’incendio I parametri fisici della combustioneCombustione dei solidi Combustione dei liquidiCombustione dei gas Le fasi dell’incendioEffetti dell’incendio sulle personePrincipali gas della combustionePrincipali cause d’incendioAccorgimenti comportamentali di prevenzioneSostanze pericolose

PROGRAMMA ODIERNO

Reazione chimica

Una reazione chimica consiste nella ridistribuzione degli atomi in molecole o aggregati diversi da quelli esistenti precedentemente e quindi nella formazione di sostanze nuove, costituite dagli stessi elementi (atomi) da cui hanno preso origine.Queste trasformazioni comportano solitamente la rottura di alcuni legami nei reagenti e la formazione di nuovi legami che andranno appunto a caratterizzare i prodotti.

Tutte le reazioni chimiche possono essere rappresentate attraverso equazioni chimiche, nelle quali a sinistra vengono scritti tutti i reagenti, a destra tutti i prodotti e fra di essi si pone una freccia che indica il verso della reazione:

Reagenti ----------> ProdottiIl termine equazione sta a significare che in ognuna di queste reazioni chimiche tutto ciò che sta prima della freccia, cioè i reagenti, viene convertito in uno o piùprodotti: in questo passaggio nulla viene disperso (nulla si crea e nulla si distrugge ma tutto si trasforma -Lavoisier 1772).

Reazione chimica

Reazione chimicaUna reazione è completa quando nello stato finale le sostanze reagenti non sono più presenti o lo sono in quantità trascurabili ovvero tutti i reagenti si sono ricombinati trasformandosi in prodotti.

Per realizzare una reazione chimica completa occorre mettere insieme atomi e molecole delle varie sostanze in quantità proporzionali ai numeri indicati nella rispettiva equazione.Tali numeri prendono il nome di coefficienti stechiometrici.

Reazione chimicaInoltre, per la conservazione della massa, la somma degli atomi di ciascun elemento al primo membro è uguale alla somma degli stessi atomi al secondo membro.

Nella reazione mostrata in figura la molecola di ossigeno reagisce con due molecole di idrogeno formando due molecole d’acqua.Si noti che il bilancio complessivo degli atomi a sinistra e a destra della freccia è rimasto invariato, infatti il numero di atomi di idrogeno H presenti a sinistra della freccia è 4 e il numero degli atomi di ossigeno è 2.La proporzione tra idrogeno e ossigeno si dice che è 2:1

Reazione chimica

Una reazione è incompleta o parziale quando nello stato finale oltre ai prodotti della reazione è presente ancora una parte più o meno cospicua delle sostanze reagenti.

Analizzando nel particolare la combustione delmetano si ha che la reazione stechiometrica dicombustione è:

CH4 + 2O2 -----------> CO2 + 2H2O

Reazione chimica

Nella pratica non si brucia mai secondo la reazionestechiometrica.Questo perché rispettando le giuste quantità si rischia di avere incombusti; ecco perché generalmente si cerca sempre di favorire un eccesso d'aria (o di ossigeno).Stechiometricamente per 1 volume di metano servono 9,52 volumi di aria, nella realtà si ha che il rapporto metano/aria è di circa 1:10.

Generalità sulla combustioneSi definisce combustione qualunque reazione chimica nella quale un combustibile, sostanza ossidabile, reagisce con un comburente, sostanza ossidante, liberando energia, in genere sotto forma di calore.Nella definizione il termine ossidazione va inteso nelsignificato che ha in chimica, cioè come perdita di elettroni ovvero gli elettroni passano dal combustibile al comburente.

Quando più atomi entrano in competizione per gli stessi elettroni, i più elettronegativi hanno il sopravvento e attirano verso di sé gli elettroni contesi.

Generalità sulla combustione

In particolare i combustibili, entrando in contatto con icomburenti, perdono elettroni (si ossidano), mentre icomburenti acquistano elettroni (si riducono).

L'ossigeno, che è fortemente elettronegativo, riesce astrappare elettroni a tutti gli elementi con la sola eccezione del fluoro, l'elemento più elettronegativo in assoluto.

Due molecole di Idrogeno allo stato di gas

2H2

Una molecole di ossigeno allo stato di gas

O2 2(H2O)Due molecole di acqua allo stato di gas

CaloreEnergia di attivazione

+

Generalità sulla combustioneVediamo cosa succede nella combustione più semplice,quella che coinvolge idrogeno ed ossigeno:

All'inizio nelle molecole di idrogeno ed ossigeno gli elettroni di legame sono egualmente condivisi tra gli atomi, come è logico che avvenga tra atomi identici.

Nel prodotto di reazione, invece, gli elettroni di legame sono di fatto completamente spostati verso l'ossigeno, più elettronegativo.


Analogamente, nella combustione del carbonio:

C + O2 --------------> CO2 + Energia

Ogni atomo di carbonio mette in comune all'inizio i suoielettroni di legame con gli altri atomi di carbonio.

Nel prodotto di reazione con l'ossigeno gli elettroni di legame risultano tutti spostati verso l'ossigeno, piùelettronegativo.


Ma come si spiega la liberazione di calore e quindil'esotermicità delle reazioni di combustione?Nelle reazioni di combustione i reagenti hanno piùenergia dei prodotti di reazione e la differenza di energia tra reagenti e prodotti è pari al calore emesso.

(nulla si crea nulla si distrugge ma si trasforma)

Generalità sulla combustioneLe sostanze combustibili più comuni sono, in largaparte, composte di idrogeno e carbonio e si presentano generalmente sotto la forma solida, liquida, gassosa (derivati del legno, del petrolio ed il metano).

Il comburente è quasi sempre l’ossigeno dell’aria

Generalità sulla combustioneL’innalzamento della temperatura si manifesta conl’emissione di onde elettromagnetiche nel campo del visibile.La zona di reazione appare allora luminosa e si parla difiamme.Nelle combustioni in aria di sostanze che contengononella loro molecola idrogeno e carbonio si ha quindiformazione di acqua, liquida o vaporizzata, e di anidridecarbonica.Se però l'aria non è sufficiente ad ossidare completamente il carbonio (reazione incompleta) si ha presenza, più o meno forte, di ossido di carbonio (meglio conosciuto come monossido di carbonio)


Mescolati ai prodotti di reazione del carbonio e dell’idrogeno si trovano di solito i prodotti di reazione dello zolfo, presente in quasi tutti i combustibili, gas inerti come l'azoto,gas derivanti dalla decomposizione termica di eventuali sostanze organiche, ed infine incombusti e residui minerali chiamati fumi.

Quindi a seguito di una combustione si ha produzione dicalore, fiamme, gas e fumi.

Velocità di combustioneLa combustione è un processo di ossidazione che in natura, di solito, ha luogo in presenza di ossigeno atmosferico.Come tutte le reazioni che liberano energia, anche lecombustioni dovrebbero avvenire spontaneamente.

Perché si verifica allora che materiali combustibili in presenza dell’ossigeno rimangono in uno stato di "letargo" senza che nulla accada?

Le molecole "reagenti" devono infatti scontrarsi tra loro e ri-arrangiare opportunamente i loro atomi prima di riuscire a formare le molecole "prodotti".

Velocità di combustioneIl ri-arrangiamento degli atomi può richiedere una elevata energia, detta appunto energia di attivazione, e non tutte le molecole che si scontrano hanno energia sufficiente a superare la barriera di attivazione.

Questa è la ragione per cui in un'atmosfera piena diossigeno, non tutto ciò che è combustibile (inclusi noistessi) prende fuoco (un foglio di carta in aria nonbrucia se non viene fornita un’adeguata energia diattivazione che da inizio alla reazione di combustione).

Velocità di combustioneL'energia posseduta dalle molecole è di tipo cinetico, cioè legata al loro moto e quindi alla temperatura.Più alta è la temperatura, più veloci si muovono lemolecole, e quindi più probabile è che nell’urto superino la barriera di attivazione.La temperatura è il parametro che più influenza la velocità di reazione.Tutte le reazioni accelerano all'aumentare della temperatura perché le molecole, più veloci, collidono tra loro con maggior frequenza ed efficacia

Velocità di combustioneA bassa temperatura le molecole si urtano senza reagire.Al contrario ad alta temperatura reagiscono tra di loro inquanto l'energia d'urto è superiore all'energia di attivazione.A tal proposito si veda la figuradove viene rappresentato, partendodal lato sinistro, il caso in cuicomburente e combustibile siurtano senza dar vita a prodotti direazione e il caso in cui il livelloenergetico è tale, invece, dapermettere una vera e propria reazione di combustione con laproduzione di calore e prodottifinali diversi da quelli iniziali.

Velocità di combustioneIl concetto di energia di attivazione è illustrato nellafigura che segue: la sfera non può precipitare dal livellosuperiore a quello inferiore liberando l'energia potenziale se prima non supera la barriera di attivazione.

Un catalizzatore fa procedere la reazione piùvelocemente perché fornisce un percorso alternativo incui la barriera di attivazione è più bassa (curva b).Al contrario l’inibitore rallenta la reazione perché innalza la barriera stessa (curva c).

Velocità di combustioneMa da cosa è costituita, in realtà, la barriera di attivazione?Una spiegazione convincente si può trovare nella teoriadello stato di transizione.Secondo questa teoria, ogni reazione per aver luogo deve superare una "cima di collina" rappresentata da un livello energetico, tipico dei complessi attivati, superiore al livello iniziale.

La velocità di reazione oltre ad essere fortemente influenzata dalla temperatura e dall’energia di attivazione, dipende inoltre dalla concentrazione, cioè dal numero per unità di volume, di complessi attivati che si formano nella miscela combustibile-comburente.La concentrazione dei complessi attivati dipende a suavolta dalla temperatura.

Velocità di combustioneSopra una certa temperatura detta temperatura diaccensione o temperatura di ignizione, si verificano un grannumero di collisioni e la concentrazione dei complessiattivati aumenta e si verifica la combustione.Sotto questa temperatura le collisioni molecolari sonopoco probabili e la combustione procede perciò in formalenta o latente.Se poi, in un volume abbastanza grande, combustibilee comburente, ben miscelati, si portano alla temperaturadi accensione, la liberazione di energia può averel'andamento di una esplosione.

Le reazioni di combustione avvengono attraverso un meccanismo a catena:u una prima reazione (iniziazione) porta alla formazione di

specie molto reattive (radicali) generate per effetto termico u in una seconda reazione (propagazione) il primo radicale

entra in reazione originando un secondo radicale; questo, in uno stadio successivo reagisce originando ancora un altro radicale e così via

u a partire da questo momento il ciclo di reazioni si ripete (ramificazione), fino a quando non intervengono reazioni di rottura della catena con formazione di sostanze inerti (terminazione)

Velocità di combustioneMeccanismo radicalico

Il radicale presenta un elettrone spaiato : tale elettrone rende il radicale estremamentereattivo, in grado di legarsi ad altri radicali o di sottrarre un elettrone ad altre molecole vicine

La combustioneLa combustione è una reazione chimica sufficientemente rapida di una sostanza combustibile con un comburente che dà luogo allo sviluppo di: calore, fiamma, gas caldi, fumo e luce.

La combustione può avvenire con o senza sviluppo di fiammesuperficiali.La combustione senza fiamma superficiale si verifica generalmente quando la sostanza combustibile non è più in grado di sviluppare particelle volatili e in questo caso si parla di braci.

L’incendio è una combustione rapida e “non controllata”.

INCENDIO e FUOCO

L’incendio: Combustionesufficientemente rapida e non controllata che si sviluppa senza limitazioni nello spazio e nel tempo.

Fuoco : combustione limitata nello spazio e nel tempo.

La combustioneLe condizioni necessarie per avere una combustione sono la contemporanea presenza di:

La combustioneIl combustibile

COMBUSTIBILE:COMBUSTIBILE: qualsiasi sostanza (solida, liquida, polvere, gassosa) in grado di bruciare

La combustioneIl comburente

COMBURENTE:COMBURENTE: sostanza che consente e favorisce la combustione; il più importante è l'ossigeno presente al 21% in volume nell'aria.Un gas comburente partecipa alla combustione, laattiva e la mantiene anche in assenza di aria.Il più noto e diffuso comburente è l'ossigeno (O2).Altri comburenti a base d'ossigeno sono il protossido di azoto (N2O), il biossido di azoto (NO2), l'ossido di azoto (NO).Nella categoria dei comburenti rientrano anche gli alogeni (fluoro e cloro) e quindi le sostanze capaci di liberarli.

I gas comburenti sono ordinariamente conservati compressi o liquefatti.

L'ossigeno è una sostanza molto pericolosa in quanto nelle atmosfere sovraossigenate esiste un altissimo rischio di incendio. Il rischio diventa elevato a concentrazioni di O2 superiori al 30%.

Nelle atmosfere sovraossigenate, in caso di presenza digas infiammabile:• Il campo di infiammabilità si allarga poiché cresce il L.S. ( il L.S.del metano passa dal 15% al 61%);• Aumenta la velocità di propagazione dell’incendio nel metano si passa da 0,4 m/s a circa 40 m/s;• Diminuisce l’energia minima di innesco nel metano si passa da 0,3 mj a 0,003 mj (circa 100 volte inferiore);• Aumenta la temperatura teorica di combustione nel metano da 2000°C fino a 3000°C• Si abbassa la temperatura di autoaccensione.



Quasi tutte le sostanze sono combustibili in ossigeno puro, pertanto un aumento di concentrazione di ossigeno può cambiare la classificazione di una sostanza da non infiammabile ad infiammabile.In atmosfere ricche di ossigeno il corpo umano brucia vigorosamente.

La combustione

La maggior parte delle combustioni avviene in fase gassosa.Ciò risulta ovvio per i combustibili che si presentano già come gas, ma vale anche per quelli liquidi e solidi.

Infatti, nel caso dei combustibili liquidi, si ha prima una evaporazione del liquido (le molecole di combustibile che si trovano in fase liquida per effetto della temperatura passanoin fase gassosa) e successivamente avviene la combustione della fase aeriforme.

La combustione

Anche nei solidi si ha prima un passaggio dalla fase solida a quella di vapore di alcune sostanze che bruciano subito e solo successivamente si ha la combustione del carbonio nel residuo.Indipendentemente dal tipo di combustibile da cui provengano, i gas combustibili si trovano a reagire con l’ossigeno: il comburente.

Una volta che la reazione di combustione ha avuto inizio in un punto, il calore si propaga e riscalda le zone circostanti, taleriscaldamento determina l’innesco di altre reazioni e quindi la propagazione della combustione.

La combustionel'innesco

SORGENTE SORGENTE DIDI INNESCO: INNESCO: fonte di energia sotto le varie forme in cui essa può manifestarsi (calore, fiamma, scintilla, attrito.....)

Accensione diretta:Accensione diretta: quando una fiamma, una scintilla oaltro materiale incandescente entra in contatto con unmateriale combustibile in presenza di ossigenoEsempi: operazioni di taglio e saldatura, fiammiferie mozziconi di sigaretta, lampade e resistenze elettriche,scariche statiche.


Accensione indiretta:Accensione indiretta: quando il calore d’innesco sitrasmette tramite convezione, conduzione e irraggiamentotermico.Esempi: correnti di aria calda generate da un incendio ediffuse attraverso un vano scala; propagazione di caloreattraverso elementi metallici strutturali degli edifici e/o impianti.


Attrito:Attrito: quando il calore è prodotto dallo sfregamento di due materiali.Esempi: malfunzionamento di parti meccaniche rotantiquali cuscinetti, motori, urti, rottura violenta di materialimetallici.


Autocombustione o riscaldamento spontaneo:Autocombustione o riscaldamento spontaneo: quando ilcalore viene prodotto dallo stesso combustibile come adesempio lenti processi di ossidazione.Esempi: cumuli di carbone, stracci o segatura imbevuti diolio di lino, polveri di ferro o nichel, fermentazione divegetali.


Se però l'accensione spontanea è causata da una violenta reazione chimica esotermica con sviluppo di calore tale da provocare l'incendio della sostanza o delle sostanze presenti, è più esatto parlare di incendi provocati da reazioni pericolose e non da autocombustione.Esempi: fosforo o altri componenti del fosforo che esposti all’aria si incendiano spontaneamente.Inizialmente si verifica una lenta reazione di ossidazione o processo di fermentazione, con una certa produzione di calore.Successivamente, dopo giorni o settimane, la temperatura della sostanza può crescere fino a raggiungere valori tali da originare un vero e proprio incendio.


In non pochi casi il processo si sviluppa senza effettidannosi come, ad esempio, quando il calore prodotto vienedissipato da una sufficiente ventilazione e la massa nonraggiunge mai una temperatura tale da dare inizio ad unaossidazione rapida.

Quando il materiale è ammucchiato in quantità, senzaessere però troppo compatto, si ha la maggiore probabilitàche si sviluppi un incendio.


Un altro fattore che può aumentare il rischio di incendioprovocato dall'autocombustione è un'alta temperatura delmateriale stesso o del locale in cui si trova.Si può verificare che un materiale con scarsa tendenzaall'autocombustione, in condizioni ordinarie di pressione etemperatura diventi pericoloso se:- Conservato in un ambiente molto caldo- Sistemato vicino ad un radiatore- Sistemato in prossimità di una tubazione di vapore.

La combustioneil triangolo del fuoco

La combustione si schematizzacon un triangolo i cui lati sonocostituiti dai tre elementinecessari affinché questasi possa sviluppare.

Se manca, o è in quantitàinsufficiente, uno dei tre elementi la combustione non avviene.Tali considerazioni sono allabase dei sistemi utilizzati perspegnere gli incendi.

Tecniche di spegnimento

Per ottenere l’estinzione dell’incendio si ricorre usualmente a tre sistemi

Soffocamento: Soffocamento: Separazione del comburente dal combustibile o riduzione della concentrazionedi comburente.

Raffreddamento:Raffreddamento:sottrazione dicalore fino adottenere unatemperaturainferiore a quellanecessaria almantenimentodella combustione

Esaurimento Esaurimento del del combustibile:combustibile:allontanamento o separazione della sostanzacombustibile dal focolaio d’incendio

Tecniche di spegnimento

Azione Chimica:Azione Chimica: Oltre i 3 sistemi visti in precedenza, esiste anche l'azione chimica di estinzione dell'incendio (azioneanti-catalitica o catalisi negativa).Sono sostanze che inibiscono il processo della combustione (es. halon, polveri).

Gli estinguenti chimici si combinano con i prodotti volatili chesi sprigionano dal combustibile, rendendo questi ultimi inadatti alla combustione, bloccando la reazione chimica della combustione. Bloccano i radicali.

Tecniche di spegnimentoNormalmente per lo spegnimento di un incendio siutilizza una combinazione delle operazioni diesaurimento del combustibile, di soffocamento, diraffreddamento e di azione chimica.

Un incendio, per ciò che riguarda il comburente, vienealimentato dall’ossigeno contenuto nell’aria.Ne consegue che l'incendio si caratterizza per il tipo di combustibile e per il tipo di sorgente d’ innesco.

La classificazione degli incendi è tutt'altro che accademica, in quanto essa consente l'identificazione della classe d'incendio a cui corrisponde, una precisa azione operativa antincendio, ovvero la scelta opportuna del tipo di estinguente.

Gli incendi si classificano in relazione allo stato fisico deimateriali combustibili.In particolare gli incendi, o i fuochi, secondo la Norma UNIEN 2:2005, vengono distinti in cinque classi, secondo lostato fisico dei materiali combustibili.

Tecniche di spegnimentoClasse dei Fuochi

CLASSE A:CLASSE A: Incendi di materiali solidi con formazione dibraci (carta, cartoni, libri, legna, segatura, trucioli,stoffa, filati, carboni, bitumi grezzi, paglia, fuliggine,torba, carbonella, celluloide, pellicole cinematografichedi sicurezza, materie plastiche, zolfo solido, ...)

A


CLASSE B:CLASSE B: incendi di liquidi infiammabili e solidi chepossono liquefare (petrolio, vernici, nafta, benzina, alcool,olii pesanti, etere solforico, glicerina, gomme liquide,resine, fenoli, zolfo liquido, trementina, ...)

B


CLASSE C:CLASSE C: incendi di gas infiammabili (metano, propano,g.p.l., cloro, gas illuminante, acetilene, idrogeno, cloruro di metile, ....)

C


CLASSE D :CLASSE D : Incendi di metalli combustibili e sostanze chimiche contenenti ossigeno comburente (magnesio, potassio, fosforo, sodio, titanio, alluminio, electron (Al-Mg), carburi, nitrati, clorati, perclorati, perossidi ....).

D


CLASSE F:CLASSE F: Incendi che interessano sostanze usate nellecucine, in apparecchi di cottura (oli e grassi vegetali oanimali).È stata recentemente introdotta dalla norma UNI EN2:2005.


La classificazione degli incendi consente l’identificazione della classe di rischio d’incendio a cui corrisponde una precisa azione operativa antincendio ovvero un’opportuna scelta del tipo diestinguente.

Un’altra categoria di incendi, non ricadente nei suddetti punti, tiene conto delle particolari caratteristiche degli incendi di natura elettrica nelle apparecchiature in tensione, un tempo definita «CLASSE E» - termine oggi inusuale. Rientrano in questa categoria gli incendi di trasformatori, armadi elettrici, quadri, interruttori, cavi, ed in generale utilizzatori in tensione.



La norma UNI EN 2:2005 non definisce una classe particolare per i fuochi in presenza di un rischio dovuto all'elettricità.Pertanto la norma non comprende i fuochi di "Impianti ed attrezzature elettriche sotto tensione" (vecchia classe E) inquanto, gli incendi di impianti ed attrezzature elettriche sono riconducibili alle classi A o B.

Prodotti dell'incendio

Prodotti dell'incendioGas di combustione

Sono i prodotti della combustione che rimangono allo stato gassoso a temperatura ambiente di riferimento (15° C).La tipologia di tali gas dipende dal tipo di combustibile, dalla percentuale di ossigeno e dalla temperatura raggiunta nell'incendio.

Nella stragrande maggioranza dei casi, la mortalità per incendio è da attribuire alla inalazione di questi gas che producono danni biologici per anossia o per tossicità.

Prodotti dell'incendioGas di combustione

Prodotti della combustioneFiamme

Le fiamme sono costituite dall'emissione di luce conseguente alla combustione di gas sviluppatisi in un incendio.

In particolare nell’incendio di combustibili gassosi è possibile valutare approssimativamente il valore raggiunto dalla temperatura di combustione dal colore della fiamma.

Prodotti della combustioneIl fumo

E’ l'elemento più caratteristico dell'incendio perché ne identifica la presenza da grandi distanze.E’ formato da:

Particelle solideParticelle solide, sostanze incombuste e ceneri che si formano nel processo di combustione e vengono trascinate dai gas caldi. Normalmente sono prodotte in quantità tali da impedire la visibilità ostacolando l’attività dei soccorritori e l’esodo delle persone.

Prodotti della combustioneIl fumo

E’ l'elemento più caratteristico dell'incendio perché ne identifica la presenza da grandi distanze.E’ formato da:

Particelle liquideParticelle liquide (nebbie o vapori condensati):sono costituite essenzialmente da vapor d’acqua che al di sotto dei 100°C condensa dando luogo a fumo di colore bianco. E’ noto l’effetto irritante del fumo sulle mucose degli occhi e sulle vie respiratorie che si va a sommare alla normale carenza di ossigeno al momento dell’incendio.

Prodotti della combustioneIl calore

E’ la causa principale della propagazione degli incendi.Realizza l'aumento della temperatura di tutti i materiali e i corpi esposti, provocandone il danneggiamento fino alla distruzione.

I parametri fisici della combustione

La velocità con la quale la propagazione avviene varia notevolmente in relazione alla natura del combustibile, al rapporto tra combustibile e comburente, alle dimensioni dell’ambiente di combustione, ecc.Non è facile stabilire delle regole che permettano di prevedere la velocità di propagazione della fiamma poiché le variabili del fenomeno risultano troppo numerose.Si può tuttavia affermare che la velocità di propagazione ètanto maggiore quanto più la quantità di combustibile e quella di comburente risultano tra loro in un rapporto prossimo a quello detto stechiometrico, con cui effettivamente si combinano nella reazione di combustione.

I parametri fisici della combustione

Per comprendere il fenomeno della propagazione della combustione risultano molto importanti i seguenti parametri:• limiti di infiammabilità• limiti di esplosività• temperatura di infiammabilità• temperatura di accensione o autoaccensione• temperatura teorica di combustione• aria teorica di combustione• potere calorifico

I parametri fisici della combustioneLimiti di infiammabilità

Se ci troviamo in un ambiente saturo di vapori/gas combustibili/infiammabili ed abbiamo un innesco (scintilla, fiamma libera, ecc.) cosa succede ?


Se ci troviamo in un ambiente saturo di vapori/gas combustibili/infiammabili ed abbiamo un innesco (scintilla, fiamma libera, ecc.) cosa succede ?

N U L L A


Come abbiamo già sottolineato, affinché la combustione avvenga è necessaria la presenza contemporanea di tre elementi: un combustibile, un comburente e una energia di attivazione, che può essere fornita anche attraverso una fonte di innesco.

Affinché la combustione abbia inizio e si propaghi a tutta la miscela, risulta necessario che il rapporto tra combustibile e comburente sia compreso entro certi limiti, noti appunto come limiti di infiammabilità.


I limiti di infiammabilità vengono espressi come la percentuale in volume di combustibile nella miscela aria –combustibile.

Si ha un limite inferiore ed un limite superiore di infiammabilità; l’intervallo di concentrazione tra questi due limiti è detto campo di infiammabilità.

La miscelazione tra molecole di combustibile e di comburente (O2) deve essere tale da permettere un’adeguata probabilità di reazione.


limite inferiore di infiammabilitlimite inferiore di infiammabilitàà:: la più bassa concentrazione in volume di vapore/gas al di sotto della quale non si ha accensione in presenza di innesco;

limite superiore di infiammabilitlimite superiore di infiammabilitàà:: la più alta concentrazione in volume di vapore/gas al di sopra della quale non si ha accensione in presenza di innesco;

0% x% x% 100%

Campo di infiammabilitàl.i.il.i.i.. l.s.il.s.i..


Il campo di infiammabilità di ciascun combustibile è moltoinfluenzato da tre parametri:• pressione• temperatura• tenore di ossigeno nella miscela

Pressioni più alte tendono ad allargare il campo di infiammabilità, pressioni più basse a restringerlo.L’aumento della temperatura allarga il campo di infiammabilità e viceversa.


L’ampiezza del campo di infiammabilità dei combustibilidipende dalla loro reattività, che a sua volta è determinata dal numero e dall’entità dei legami che tengono insieme gli atomi delle molecole.L’intervallo compreso tra il limite inferiore e il limite superiore di infiammabilità rappresenta il valore delle concentrazioni di combustibile entro le quali avviene propagazione della fiamma.


Una volta avvenuta l’accensione, la turbolenza derivante dalla combustione a causa dell’aumento del volume e dell’espansione termica del gas, sia pure localizzata, favorisce il rimescolarsi del combustibile e del comburente e di conseguenza il propagarsi della reazione.


La velocità di propagazione risulta nulla in corrispondenza del limite inferiore e superiore di infiammabilità mentre èmassima in corrispondenza del rapporto stechiometrico tracombustibile e comburente (concentrazione ideale affinché ogni molecola di combustibile reagisca con l’esatto numero di molecole di comburente).

LIMITI DI INFIAMMABILITÀ DI ALCUNI GAS E VAPORI (a temperatura e pressione ambiente ed aria come comburente)

Li % vol Ls % vol Li% vol Ls% volMetano 5 15 Etilene 2,7 37Etano 3 12,4 Propilene 2,4 11Propano 2,1 9,5 Butilene 2,0 9,6Butano 1,8 8,4 Butadiene 2,0 9,6Pentano 1,4 7,8 Acetilene 2,5 80Esano 1,2 7,4 Benzene 1,3 7,9Eptano 1,0 6,7 Toluene 1,2 7,1Ottano 0,9 6,0 Xilene 1,1 6,4

Li % vol Ls % volAmmoniaca 15 28Idrazina 4,7 100Idrogeno 4,0 75Ossido di carbonio 12,5 74Solfuro di carbonio 4,0 44Ossido etilene 3,0 100

LIMITI DI INFIAMMABILITÀDI ALCUNI GAS E VAPORI

Limiti di infiammabilità di alcuni combustibili in miscela con diversi ossidanti a 25 °C e P atm.

Aria Ossigeno CloroLi Ls Li Ls Li Ls

Metano 5 15 5,1 61 5,6 70

Etano 3 12,4 3 66 6,1 58

Etilene 2,7 36 2,9 80 - -

Idrogeno 4 75 4 94 4 89

Regola di Le Chatelier

100Li = -----------------------

c1 c2 cn---- + ---- + ----l1 l2 ln

dove Li = limite inferiore della miscela in aria

c1, c2, … cn = % di ciascun combustibili presente nella miscela senza aria né gas inerti (c1+c2+..cn = 100 %)

l1, l2,… ln = limiti inferiori dei singoli componenti

Esempio di applicazione della regola di Le Chatelier ad un gas naturale

metano 80% (limite inferiore 5,0%)etano 15% (" " 2,9%)propano 4% (" " 2,1%)butano 1% (" " 1,8%)

100Li = -------------------------------------------- = 4,2%

80/5,0 + 15/2,9 + 4,0/2,1 + 1,0/1,8

Composizione della miscela Limite inferiore% vol. % vol.

H2 CH4 C3H8 CO Sperim. CalcolatoIdrogeno metano propano mon. Carb

23,08 76,92 - - 5,0 4,7350 50 - - 4,63 4,4428,57 - 71,43 - 2,80 2,4342,85 - 57,15 - 3,04 2,6450 - 50 - 3,10 2,7577,78 - 22,22 - 3,67 3,336,24 - - 93,76 12,03 11,0424,97 - - 75,03 8,69 8,1750,0 - - 50,0 6,40 6,0664,32 - - 35,68 5,55 5,2883,33 - - 16,67 4,70 4,51

Limiti di infiammabilità di miscele binarie idrogeno-metano, idrogeno propano e idrogeno-ossido di carbonio

Composizione della miscela Limite inferiore% vol % vol

H2 CH4 C2H4 C3H8 CO Sperim. CalcolatoIdrogeno metano etilene propano mon. Carb.

7,70 84,60 7,70 - - 5,12 4,6140,00 40,00 20,00 - - 4,25 3,9333,34 33,33 33,33 - - 4,05 3,6612,50 12,50 75,00 - - 3,57 2,998,33 83,34 - 8,33 - 4,88 4,4040,00 40,00 - 20,00 - 3,98 3,6933,40 33,30 - 33,30 - 3,83 3,3151,00 29,40 - 19,60 - 3,97 3,6314,29 14,29 - 71,42 - 2,83 2,577,15 85,70 - - 7,15 5,56 5,1333,33 33,33 - - 33,34 6,07 5,6683,33 8,34 - - 8,33 4,46 4,31

Limiti di infiammabilità di miscele ternarie

La legge di Le Chatelier è valida per le seguenti miscele

•alcol etilico-acetato di etile-toluene•alcol metilico-etere etilico•alcol etilico-benzene-cicloesano•alcol metilico-acetone•alcol etilico-etere etilico-metilcicloesano•acetato di etile-benzene•alcol etilico-benzina•acetone-etere etilico•alcol etilico-benzina-etere etilico•acetone-metil etil chetone•alcol isopropilico-benzina•alcol etilico-alcol metilico

La legge di Le Chatelier non è valida per le seguenti miscele

•alcol etilico-benzene

•solfuro di carbonio-etere etilico

•cloruro di etile-bromuro di metile

Limiti di infiammabilità di alcuni gas/vapori e di alcune polveri

Li, % vol. Li, mg/L Ls, % vol. Ls, mg/LGas/Vaporimetano 5,0 38 15 126etilene 2,7 35 36 700benzene 1,3 47 7,9 300acetone 2,6 70 13 390idrogeno 4,0 3,7 75 270

Polveriacido acetilsalicilico 15 2-6 g/Lacido benzoico 11 "resina epossidica 12 "fenolo formaldeide 15 "polietilene 38 "

I parametri fisici della combustioneEsplosioni e limiti di esplosività

L’esplosione è il risultato di una rapida espansione di gas determinata da una reazione di combustione molto rapida.Affinché una esplosione abbia luogo necessita quindi, di uncombustibile, un comburente e un innesco.Se uno di questi tre elementi manca o le proporzioni non sono giuste l’esplosione non si verifica.Le sostanze in grado di produrre esplosioni di granderilevanza sono:• miscele infiammabili di gas o vapori• polveri combustibili sospese in aria• esplosivi (per decomposizione)

N.B. Per scoppio si intende normalmente la rottura meccanica di un recipiente.


Quando la reazione di combustione si propaga alla miscela infiammabile non ancora bruciata con una velocità minore di quella del suono, l'esplosione è chiamata deflagrazionedeflagrazione(velocità tipiche sono intorno ai 100 m/s).Quando la reazione procede nella miscela non ancora bruciata con una velocità superiore a quella del suono l'esplosione è detta detonazionedetonazione (velocità tipiche sono generalmente maggiori di 1.000 m/s).I picchi di pressione possono avere valori da 10 kN/mq a1.500 kN/mq. (1 bar =100 kN/mq)

Palloncini di butano


Gli effetti distruttivi delle detonazioni sono maggiori rispetto a quelli delle deflagrazioni.La rapida e localizzata liberazione di energia determinatadall’esplosione è accompagnata da produzione di calore, ed effetti meccanici.La pressione generata dall’onda di combustione (velocità difiamma) dipende:• dalla velocità di propagazione della fiamma• dallo sviluppo della pressione stessa al di fuori della nube gassosa, governata dalle condizioni ambientali.


Il verificarsi o meno di una esplosione dipende, oltre che dallecaratteristiche della miscela, dalla pressione e dalla temperatura.Affinché l’esplosione possa avvenire occorre che la composizione della miscela sia compresa entro certi limiti detti di esplosività. All’esterno di tali limiti la miscela può ancora reagire, ma con velocità bassa non esplosiva.

Il campo di esplosività èquindi interno al campo di infiammabilità.


Limite inferiore di esplosivitLimite inferiore di esplosivitààIl limite inferiore di esplosività rappresenta la minimaconcentrazione di combustibile, in fase gas, presente nellamiscela aria-combustibile che consente a quest'ultima, seinnescata, di reagire dando luogo ad una esplosione.

Limite superiore di esplosivitLimite superiore di esplosivitààIl limite superiore di esplosività rappresenta la massimaconcentrazione di combustibile, in fase gas, presente nellamiscela aria-combustibile che consente a quest’ultima, seinnescata, di reagire dando luogo ad una esplosione.


Il campo di esplosività può essere molto ampio per certemiscele e molto ristretto per altre:• la miscela acetilene-aria è esplosiva entro i limiti del 3 e

53% in volume di acetilene;• quella idrogeno-aria fra il 10 ed il 66% in volume di

idrogeno;• la miscela benzina-aria è esplosiva all’incirca entro i

limiti dell’1 e 6% in volume di vapori del combustibile.


Qualitativamente si può affermare che:• le probabilità di esplosione crescono nell’intorno dellacomposizione stechiometrica;• un intervallo ampio di infiammabilità, come ad esempioquello dell’idrogeno che va dal 4 al 75% in volume, èindice di particolare reattività e quindi di rischio diesplosione;• un intervallo ristretto di infiammabilità fa pensare,all’opposto, ad un evolversi lento della combustione.


Si passerà dunque dal triangolo del fuoco a quello che vienechiamato pentagono delle esplosioni.


Il combustibile può essere costituito oltre che dagli esplosivi propriamente detti anche da gas, vapori e nebbie infiammabilio polveri combustibili.Il comburente è l’ossigeno (che in alcuni casi può essere presente nelle molecole del combustibile) o piùfrequentemente l’aria.Il grado di dispersione del combustibile nel comburente.Infatti per avere un’esplosione il combustibile ed ilcomburente devono trovarsi in proporzioni opportune, cioèentro i limiti di esplodibilità.


In relazione al grado di confinamento per le miscele sidistinguono tre tipi di esplosioni, ossia:

Esplosioni confinate,Esplosioni confinate, in contenitori resistenti alla pressione.In queste esplosioni la pressione raggiunge i massimi valori possibili (in genere tra gli 8 ed i 10 bar)

Esplosioni semiconfinate. Esplosioni semiconfinate. In queste esplosioni la sovrappressione può variare da alcune decine di millibar ad alcuni bar


Esplosioni non confinate (UVCE)Esplosioni non confinate (UVCE), in cui la miscela forma unanube in ambiente aperto ed in condizioni teoricamenteisobare.In questi casi la sovrappressione può andare da pochi millibarad alcune decine e centinaia di millibar.

Si può avere flash fire o UVCE: è assai più probabile la primaevenienza che non la seconda.

La conseguenza più grave per il flash fire è la radiazione termica, mentre per una UVCE è l’onda di pressione.

I parametri fisici della combustioneEsplosioni di polveri

Si è visto, trattando dei combustibili solidi, come uno dei parametri più importanti al fine di determinare la loro infiammabilità sia appunto il loro grado di polverizzazione (pezzatura).La polverizzazione infatti aumenta la superficie esposta all’aria e quindi suscettibile di reazione.Una nube di polveri combustibili (metalli, materie plastiche, prodotti agricoli) si può quindi assimilare ad una miscela infiammabile di gas, tanto più pericolosa quanto più piccola èla dimensione media delle particelle di polvere.Una nube di polveri combustibili si può assimilare ad una miscela infiammabile di gas, tanto più pericolosa quanto piùpiccola è la dimensione media delle particelle di polvere. Si intendono per polveri le sostanze composte da particelle più piccole di 420 micrometri.


Le polveri si definiscono esplosive quando sono in gradodi incendiarsi in presenza di un innesco (scintilla, fiamma ecc.).Esse possono essere costituite da materiali di diversa natura come metalli, materie plastiche e prodotti agricoli.Anche le polveri sono caratterizzate da una concentrazione limite inferiore di infiammabilità (anche di una superiore, che però non ha interesse pratico) e da una temperatura di accensione, al di sopra della quale la polvere si incendia; piùtale temperatura è bassa, più pericolosa risulta la polvere.


Tra i fattori che riducono il rischio di esplosioni va ricordata l’umidità del materiale e quindi l’elevata umidità relativa dell’aria durante le lavorazioni.Durante le lavorazioni si possono diluire le polveripericolose con polveri inerti o inibitrici di reazione, qualiquelle usate negli estintori (carbonati di sodio e potassio).


Energia minima di accensione, mJacetaldeide 0,4 acetone 1,15acetilene 0,003 ammoniaca 680acetato di etile 1,42 alcol metilico 0,21benzene 0,55 butano 0,3 cicloesano 1,38 ciclopentano 0,54ciclopropano 0,24 dimetilsolfuro 0,48etere dietilico 0,49 etere dimetilico 0,29etil ammina 2,40 furano 0,22idrogeno 0,016 idrog. solforato 0,07isoottano 1,35 metano 0,21metil etil chetone 0,53 pentano 0,28propano 0,25 solf. di carbonio 0,015tetraidrofurano 0,54 tiofene 0,39benzina 0,28

1 J = energia assorbita da una lampadina da 100W in un centomillesimo di secondo

I parametri fisici della combustioneCenni sugli esplosivi

Gli esplosivi sono sostanze che contengono nella loro molecola un quantità di ossigeno sufficiente a determinare una combustione (a differenza dei combustibili "tradizionali" in cui il comburente necessario per la combustione ècostituito dall’ossigeno contenuto nell'aria).

Gli esplosivi sono soggetti alle disposizioni del TULPS "Testo unico delle leggi di pubblica sicurezza" (R.D. 18 giugno 1931,n. 773), e in base all'art. 82 del "Regolamento per l'esecuzione del TULPS" (R.D. 6 maggio 1940, n. 635),sono classificati in 5 categorie

I parametri fisici della combustioneCenni sugli esplosivi

I Cat. - Polveri (1) e prodotti affini negli effetti esplodenti;II Cat. - Dinamiti (2) e prodotti affini negli effetti esplodenti;III Cat. - Detonanti (3) e prodotti affini negli effetti esplodenti;IV Cat. - Artifici (4) e prodotti affini negli effetti esplodenti;V Cat. - Munizioni di sicurezza (5) e giocattoli pirici.

Note:(1) I cat.: "Esplosivi deflagranti" (lenti); velocità di detonazione ≃ 100-1000 m/s (polvere nera, polveri senza fumo, cartucce cariche per fucili, ecc.)(2) II cat.: "Esplosivi detonanti secondari"; (dinamiti, tritolo (velocità di detonazione ≃ 7000 m/s), polverulenti, micce detonanti con esplosivo ≤15 gr/m, ecc.)(3) III cat.: "Esplosivi detonanti primari" o da innesco; (detonatori, micce detonanti con esplosivo >15 gr/m, ecc.)(4) IV cat.: Artifici, fuochi artificiali, razzi da segnalazione, ecc.)(5 ) V cat.: Micce a lenta combustione, bossoli innescati per cartucce, giocattoli pirici, ecc.)

I parametri fisici della combustioneTemperatura di infiammabilità

La temperatura di infiammabilità è definita come la minima temperatura alla quale un combustibile liquido sviluppa vapori in quantità tale da formare con l'aria unamiscela che, in presenza di innesco, brucia spontaneamente.

I parametri fisici della combustioneTemperatura di infiammabilità

Particolarmente pericolosi sono quei liquidi che hannouna temperatura di infiammabilità inferiore alla temperatura ambiente in quanto, anche senza subire alcun riscaldamento, emettono quantità di vapori tali da dar luogo ad un incendio.

La benzina è più pericolosa del gasolio perché anche a basse temperature (anche a -20°C) è in grado di sviluppare vapori sufficienti a dal luogo ad una combustione.

gasolio 65°C acetone -18°Cbenzina -20°C alcool metilico 11°Calcool etilico 13°C toluolo 4°Colio lubrificante 149°C

Punto di infiammabilità di miscele: alcol etilico/acqua

alcol etilico acqua Ti °C100 - 1295 5 1780 20 2070 30 2160 40 2250 50 2440 60 2630 70 2920 80 3610 90 49

5 95 62

I parametri fisici della combustioneTemperatura di autoaccensione

La temperatura di accensione rappresenta la minima temperatura alla quale una sostanza combustibile, solida, liquida o gassosa, inizia a bruciare spontaneamente in modo continuo senza necessità di innesco o di energia dall’esterno.

Si sfrutta la temperatura di accensione, ad esempio, neimotori Diesel.In questi motori non è presente la candela, che nei motori a benzina determina l’innesco.Viene prima preparata una quantità sufficiente d’aria alla temperatura di accensione del combustibile che viene poi iniettato all’interno della camera di combustione, dando luogo all’accensione per autoinnesco.

Temperatura di autoaccensione di alcuni gas e vapori in °C

idrogeno 580 metano 537etano 515 propano 493etilene 490 propilene 455benzene 498 toluene 482xilene 464 stirene 490cicloesano 246 alcol metilico 386alcol etilico 363 acetone 465etere etilico 160 acetonitrile 524esano 225

I parametri fisici della combustioneTemperatura di autoaccensione

QUESITOQuale delle due pentole si auto-accenderà per prima se

somministriamo calore con un fornello sotto di esse?

RISPOSTA AL QUESITO

IL GASOLIO

T aut. Benzina = 250 °C T. aut. Gasolio = 220 °C

I parametri fisici della combustioneTemperatura teorica di combustione

La temperatura teorica di combustione è la massima temperatura che potrebbe essere raggiunta teoricamente nel corso di una combustione se tutto il calore sviluppato fosse speso unicamente per riscaldare i prodotti della combustione stessa.A causa delle perdite di calore inevitabili, tale temperatura non si raggiunge mai.La temperatura di combustione è condizionata dal potere calorifico del combustibile e dalla capacità termica dei prodotti di combustione.


Il calcolo della temperatura teorica di combustione viene eseguito nell’ipotesi che tutta l’energia liberata dalla reazione vada esclusivamente ad aumentare la temperatura, senza che vi siano scambi di calore con l’esterno né perdite dovute a conversioni di energia termica in energia raggiante (in realtà 1/3 dell’energia termica prodotta è convertita in energia raggiante)


Nella valutazione di tale parametro si deve tenere conto della dissociazione, i cui effetti diventano sensibili a temperature superiori a 1500° C.

A tale temperatura infatti non è più possibile trascurare la dissociazione parziale delle molecole dei costituenti del gas dicombustione.

Tali reazioni, fortemente endotermiche (cioè assorbono calore), comportano una temperatura finale più bassa di quella calcolata in assenza di dissociazione.


Nelle combustioni reali, inoltre, bisogna prendere in considerazione l’eventuale eccesso d’aria impiegato, oltre alla temperatura alla quale l’aria si trova all’inizio della combustione (preriscaldamento).Da quanto detto risulta che le temperature teoriche di combustione sono sempre maggiori di quelle reali.

I parametri fisici della combustionePotere calorifico - H

Il potere calorifico esprime la quantità massima di calore che si può ricavare dalla combustione completa di 1 kg di sostanza combustibile a temperatura e pressione ordinaria, ossia 15°C e 1 atm .

Per i combustibili gassosi, invece che al kg di massa, si fa riferimento al metro cubo in condizioni normali cioè alla massa di gas combustibile secco contenuta in 1 mc quando la sua temperatura sia 15°C e la pressione sia 1atm .

L'unità di misura utilizzata per esprimere tale parametro èMJ/kg o kcal/kg. Un MJ corrisponde a 238 kcal.

I parametri fisici della combustionePotere calorifico

Tenendo conto che nella combustione dell’idrogeno si formano molecole d’acqua, il potere calorifico si distingue tra:• Potere calorifico superiore (Hs)• Potere calorifico inferiore (Hi)

Il potere calorifico superiore (potere calorifico superiore (HsHs)), è la quantità di calore sviluppata dalla reazione allorché tutti i prodotti della combustione sono alla temperatura ambiente e quindi il vapore d’acqua prodotto ritorna allo stato liquido.


Il potere calorifico inferiore (Hi), è la quantità di calore sviluppata dalla reazione non considerando quindi il calore di condensazione del vapore d’acqua (ipotizzando cioè che il vapore acqueo prodotto non condensi).Quindi tutti i combustibili che nella loro molecola contengono idrogeno saranno caratterizzati da un potere calorifico superiore e uno inferiore (es. tutti i derivati del petrolio).Per i combustibili che non contengono né idrogeno nella loro molecola e né acqua al loro interno, non risulta alcuna differenza tra potere calorifico superiore ed inferiore.

E’ il caso, ad esempio, dell’ossido di carbonio CO.


Il potere calorifico superiore si determina mediante la bomba calorimetrica di Mahler o apparecchi simili, in cui si fa avvenire una reazione stechiometrica completa tra una quantità ben determinata di combustibile e l'ossigeno.Il calore prodotto dalla reazione viene assorbito da una massa nota di acqua (o di altro liquido), di cui si misura l'aumento della temperatura.

Di qui si risale alla quantità di calore scambiata.


Il potere calorifico inferiore è legato al potere calorificosuperiore dalla relazione:

P.C. sup = P.C. inf. + m 600in cui :• m è la quantità d'acqua (espressa in kg) prodotta nella combustione di un kg di sostanza;

• 600 kcal/kg è il calore latente di condensazione dell'acqua.


Il potere calorifico è un parametro essenziale che consente, inoltre, di valutare il rischio di incendio all’interno di un locale.Conoscendo il potere calorifico di un dato materiale combustibile e la quantità stoccata è possibile determinare il “carico di incendio”, e quindi stabilire la durata espressa in minuti di resistenza al fuoco della struttura.

SECONDO LA CIRCOLARE M.I.S.A. 91/61

Σni gi . Hi

q = -----------------------4400 . A

gi = peso in Kg dell’iesimo combustibileHi = potere calorifico superiore in Kcal/Kg

dell’iesimo combustibile4400 = potere calorifico superiore del legno in KcalA = superficie del locale (compartimento) in mq


qf,d = dq1 · dq2 · dn · qf

Il carico di incendio specifico di progetto è espresso da:

qf è il carico di incendio specifico [MJ/m2]

D.M. 9 marzo 2007

[MJ/m2]

Σ ni gi . Hi . Mi .

qf = -----------------------

A

Hi = potere calorifico inferiore


Poteri calorificiMateriali Hi Materiali Hi(MJ/Kg) (MJ/Kg)

Abiti 19 ABS 36

Acetilene 48 Acetone 34

Benzina 44 Butano 46

Catrame 38 Cellulosa 17

Cera,paraf. 47 Cotone 18

Gasolio 41 Idrogeno 120

Legno 19 PVC 17

Polietilene 44 Truciolato 18

I parametri fisici della combustioneAria teorica di combustione

L’aria teorica di combustione è la quantità di aria necessaria per raggiungere la combustione completa di una determinata quantità di combustibile.L’ossigeno che alimenta la combustione è fornito dall’aria in cui è contenuto nel rapporto in volume di 1/5 circa.

L’aria, infatti, è un miscuglio di gas composto prevalentemente da azoto e ossigeno, con tracce di altri gas e con quantità variabili di vapore acqueo, di anidride carbonica e di pulviscolo atmosferico.


Espressa in percentuale in volume la composizionedell’aria è approssimativamente la seguente:

20,946 % ossigeno (O2)78,084 % azoto (N2)0,035 % anidride carbonica (CO2)0,935 % argon e altri gas rari

La quantità di aria strettamente necessaria alla combustione dipende dalla composizione chimica del combustibile: l’aria necessaria è tanto maggiore quanto più elevato è il potere calorifico del combustibile.La quantità di aria strettamente necessaria alla combustione dipende dalla composizione chimica del combustibile: l’aria necessaria è tanto maggiore quanto più elevato è il potere calorifico del combustibile.


Pertanto per bruciare in maniera completa un kg di legna sono necessari 5 mc di aria, mentre per bruciare in maniera completa un 1 kg di benzina ne sono necessari 12.

Massa atomicaPiccolo flash di chimica

Aria teorica di combustione

C O2 CO2+

Massimo calore sviluppato con combustione stechiometrica

2 H2 O2 2 H2O+

per 12g di C (1 mole) sono necessari 22,4 litri (Vol di una mole) di O2 per un combustione completa

ma O2 in aria 21%

Varia = 100/21 x VO2 = 4,76 x VO2 a 0° C

per 4 g di H (2 moli) sono necessari 22,4 litri di O2 (volume di una mole a 0° C) per un combustione completa

+ 395 KJ


CH4 2 O2 CO2 + 2H2 O+

dal volume di O2 ricaviamo il volume di aria

per la combustione completa di 1 mole di metano sono necessari 2 moli di O2 (2 . 22,4 l = 44,8 litri) e di aria

Varia = 4,76 x VO2 = 4,76 x 44,8 l = 213,25 l

per 1 m3 metano

Varia = 1000 / 22,4 l x 213,24 l= 9,52 m3

16 g CH4 (1 mole) reagisce con 64 g di O2 (2 moli)

reazione completa se per 1 g di CH4 ce ne sono 4 g di O2

Aria teorica di combustioneC3H8 5 O2 3 CO2 + 4 H2 O+

per la combustione completa di 1 mole di propano sono necessarie 5 moli di O2 (112 litri) e di aria

Varia = 4,76 x VO2 = 4,76 x 112 l = 533,12 l aria

per 1 m3 propano

Varia = 1000/22,4 x 533,12 = 23,8 m3 aria

44 g C3H8 (1 mole) reagisce con 160 g di O2 (5 moli), per la reazione completa di 1 g di C3H8 necessitano

160/44 = 3,64 g di O2

Tale valore viene indicato con r0

I grammi di O2 necessari alla combustione di 1 g di combustibile si chiama Oxigen-Fuel Mass Ratioà r0

la quantità di aria in grammi per la combustione di 1 grammo di combustibile è

raria = (1 / 0,21 ) x (28,82/32) x r0 = 4,29 x r0

per il metano raria = 4,29 x 4 = 17,16 g

per il propano raria = 4,29 x 3,64 = 15,61 g


Considerato il peso di una mole di aria = 28,82 g Considerato il peso di una mole di O2 = 32 g

Poca aria

< calore di combustione ma presenza CO

Molta aria

> calore di combustione ma Temp. < in quanto si distribuisce il calore su una massa d’aria maggiore


Pc : Energia termica liberata da una sostanza combustibile durante la combustione, per unitàdi peso di aria consumata

In generale per molti combustibili il rapporto tra potere calorifico Hi e l’aria teorica di combustione è di circa di 3 MJ/Kgaria

Hi / raria = 18,42 MJ/Kg / 5,7 garia/gcomb = 3,23 MJ/Kgaria

Energia Termica Liberata

Pc legno

Quantità in grammi di ossigeno (r0) e di aria (raria) per la combustione di 1 g di combustibile

Pc (Energia termica liberata da una sostanza combustibile durante la combustione,

per unità di peso di aria consumata) è la proprietà su cui si basano le misure della potenza termica rilasciata da un combustibile durante la combustione, cioè del valore della velocità di rilascio del calore noto come

Energia

Energia

I combustibili solidi sono i più abbondanti e quelli che vengono usati da più tempo.

PIROLISI:PIROLISI: le sostanze solide combustibili, portate ad una determinata temperatura, emettono vapori combustibili che sono legati chimicamente all’interno della matrice solida. L’energia rilasciata dalle fiamme sotto forma di irraggiamento termico, riscalda il solido stesso favorendo ulteriore pirolisi.

I parametri fisici della combustionesolidi

A

Terminato il fenomeno di distillazione delle sostanze nel solido la combustione continua in assenza di fiamma sotto forma di brace (CARBONIZZAZIONE).

La combustione delle sostanze solide è caratterizzata dai seguenti parametri:• grado di porosità del materiale• pezzatura e forma del materiale• contenuto di umidità


A

Alla classe dei combustibili solidi appartiene il più antico ed il più noto fra i combustibili: il legno. Questo si produce continuamente nelle piante come risultato di sintesi biochimiche tra l’anidride carbonica e l’acqua con l’utilizzazione dell’energia solare.Il legno è costituito da cellulosa (il componente fondamentale), lignina, zuccheri, resine, gomme e sostanze minerali varie, che danno luogo, al termine della combustione, alle ceneri.


A

I parametri fisici della combustionedei solidi

Stesse caratteristiche presentano tutte le sostanze che derivano dal legno come la carta, il lino, la juta, la canapa, il cotone, ecc.Il grado di combustibilità di tutte queste sostanze, può essere alterato a seguito di particolari trattamenti (ad es. pittura).Il legno può bruciare con fiamma più o meno viva, addirittura senza fiamma, o carbonizzare a seconda delle condizioni incui avviene la combustione.

A


La temperatura d’accensione del legno è di circa 250° C, tuttavia se il legno è a contatto con superfici calde per molto tempo possono avvenire fenomeni di carbonizzazione con possibilità di accensione spontanea a temperature anche molto minori.

A

Una caratteristica importante del legno per quanto riguarda la combustione è la pezzatura, definita come il rapporto tra il volume del legno e la sua superficie esterna. Se un combustibile ha una grande pezzatura vuol dire che le sue superfici a contatto con l’aria sono relativamente scarse ed inoltre ha una massa maggiore per disperdere il calore che gli viene somministrato


In generale, quando il combustibile è suddiviso in piccole particelle, la quantità di calore da somministrare è tanto piùpiccola quanto più piccole sono le particelle, sempre che naturalmente si raggiunga la temperatura di accensione.Così il legno che in grandi dimensioni può essere considerato un materiale difficilmente combustibile, quando invece èsuddiviso allo stato di segatura o addirittura di polvere può dar luogo addirittura ad esplosioni.

A


Per un combustibile solido diventa quindi fondamentale la sua suddivisione.Una grossa pezzatura comporta un basso rischio di incendio, mentre con una pezzatura piccola lo stesso materiale risulta molto pericoloso.Va notato che nel caso di materiali di grossa pezzatura diventa rilevante non solo il fatto che la sorgente di calore abbia una temperatura elevata ma anche il tempo di esposizione alla sorgente di calore.La bassa conduttività termica del legno (proprietà di trasmettere il calore) determina una minore velocità di propagazione della combustione.

A


A

cassettiera materasso

I parametri fisici della combustioneliquidi infiammabili

I combustibili liquidi artificiali sono pochi e di scarsa importanza, mentre ben più importante è la classe dei combustibili liquidi naturali, alla quale appartengono i petroli.Il petrolio non è un’unica sostanza, ma una miscela formata prevalentemente da un gran numero di idrocarburi (composti chimici formati esclusivamente da carbonio ed idrogeno) con proprietà chimiche e fisiche molto diverse.

B


Nei diversi tipi di petroli possono essere presenti anche sostanze diverse dagli idrocarburi, ad esempio composti dello zolfo, che sono una delle principali cause dell'inquinamento da anidride solforosa nelle grandi città.Si deve tenere presente che, anche se il petrolio nel suo complesso è un liquido, i diversi idrocarburi che lo compongono possono essere liquidi, solidi o gassosi (benzine, plastiche, GPL).Il petrolio appena estratto è chiamato greggio e non viene usato come tale, ma trasportato in diversi modi (oleodotti, navi cisterna) fino a particolari impianti, chiamati raffinerie,nei quali viene lavorato per ottenere i suoi derivati piùimportanti.

B


La principale lavorazione a cui viene sottoposto il greggio è la distillazione. Questa è una tecnica che consente di separare i diversi componenti di una miscela liquida scaldandola lentamente e raccogliendo i vapori delle sostanze componenti man mano che evaporano alle diverse temperature. La prima grossolana distillazione consente di separare frazioni che distillano in intervalli di temperatura piuttosto ampi.Successivamente queste frazioni vengono ulteriormente distillate per ottenere i prodotti finali: gas di raffineria, benzine, cherosene, gasolio.

B


La parte liquida che rimane come residuo della distillazione costituisce l’olio pesante, quella solida il bitume. Le benzinesono la frazione che si separa fra i 60°C ed i 200°C ed il loro impiego più importante è come carburanti nei motori a scoppio, ad esempio nelle automobili.Il cherosene è la frazione che distilla fra 160° e 270°C,molto usato nel riscaldamento domestico, come carburante per i trattori agricoli e per turboreattori d’aviazione.Il gasolio quella che distilla fra 250° e 340° che trova l’impiego più importante quale combustibile dei motori Diesel.

B


Gli oli pesanti vengono di solito sottoposti a trattamenti che consentono di trasformarli in benzine, ben più preziose, mentre il bitume viene usato prevalentemente per la pavimentazione delle strade.Come visto in precedenza un liquido, se riscaldato, tende ad evaporare.Nei liquidi combustibili è di fondamentale importanza sapere qual è il valore della temperatura in corrispondenza del quale il liquido emette una quantità di vapori sufficienti, affinché, opportunamente miscelati con l’aria e in presenza di innesco, generano una reazione di combustione.

La temperatura di infiammabilità

B


La normativa di prevenzione incendi classifica i liquidi combustibili/infiammabili in base alla temperatura di infiammabilità del liquido (D.M. 31/07/1934):

B

Categoria ATemp. inf. < 21° C liquidi facilmente infiammabili

Categoria B21< Temp. inf < 65° C liquidi infiammabili

Categoria C65 < Temp. inf. < 125° C liquidi combustibili

Categoria DTemp. inf. > 125° C oli lubrificanti

I parametri fisici della combustionegas

I gas non possiedono forma e volume propri ma quelli del recipiente che li contiene.La combustione avviene quando il gas miscelandosi con l’ossigeno dell’aria in concentrazioni comprese nel campo di infiammabilità viene opportunamente innescato.Si miscelano rapidamente con l’ossigeno presente in aria.Si diffondono rapidamente nell’ambiente in cui sono dispersi.Sviluppano fiamme con temperature dell’ordine di 1000°C.

C


Sono definiti gas solo quelle sostanze che si trovano allo stato gassoso nelle condizioni normali di pressione e di temperatura (pressione atmosferica e temperatura di circa 15° C).Più precisamente un gas è un aeriforme caratterizzato da una temperatura, detta temperatura critica, inferiore alla temperatura ambiente; gli aeriformi per cui ciò non avviene si trovano nello stato di vapore. Si definisce critica la temperatura al di sopra della quale una sostanza non può esistere allo stato liquido, neanche essendo sottoposta a compressione.

C


Per estensione vengono detti gas anche:- gli aeriformi che hanno una temperatura critica maggiore a quella ambiente: un esempio è dato dal GPL, caratterizzato da una temperatura critica di 97° C;

- gli aeriformi che si trovano ad una temperatura superiore a quella critica: un esempio è dato dal vapore d'acqua, caratterizzato da una temperatura critica superiore a quella ambiente (374° C). Il vapore viene definito come "gas d'acqua" quando viene portato a superare questa temperatura.

C


I gas vengono conservati all’interno di contenitori in quattro modalità diverse (compressi, liquefatti, refrigerati o criogenici, disciolti) a seconda delle loro caratteristiche fisiche ed in particolare della temperatura critica.

C

I combustibili gassosi piùimportanti sono senza dubbio il metano, il propano e il butano.


Il metano, gas naturale, è molto diffuso nel sottosuolo di un gran numero di paesi, inclusa l’Italia, e spesso si trova associato ai giacimenti petroliferi.L’uso principale del metano è nelle attività domestiche (fornelli ed impianti di riscaldamento a gas), ma non mancano naturalmente gli impieghi industriali.Fra i combustibili gassosi artificiali, merita un cenno l’idrogeno, che può essere 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 infatti il vapore d’acqua).

C

Classificazione dei gas

GAS LEGGEROGAS LEGGEROGas avente densità rispetto all’aria inferiore a 0,8.Un gas leggero, quando liberato dal proprio contenitore, tende a stratificare verso l’alto.

Gas leggeri sono:idrogeno, metano, etc.

C

GAS PESANTEGAS PESANTEGas avente densità rispetto all’aria superiore a 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.

CClassificazione dei gas

GAS PESANTEGAS PESANTE

C

Sotto il campo di infiammabilità

Dentro il campo di infiammabilità

Al di sopra del campo di infiammabilità

Locale chiuso

L.I.

L.S.

0 %

100 %

Classificazione dei gas

Modalità di stoccaggio dei gas

Gas compressiGas compressiI gas compressi sono caratterizzati da una temperatura critica minore della temperatura ambiente. (< -10 °C)Sono conservati allo stato gassoso sotto pressione alla temperatura ambiente in appositi recipienti (bombole).Tali recipienti vengono riempiti di gas fino al raggiungimento di una data pressione di carica che èfunzione della resistenza della bombola stessa.

Di norma, la pressione alla quale i gas compressi vengono conservati è maggiore di quella atmosferica; pertanto si dicono compressi i gas conservati a pressioni rilevanti (non liquefatti, né disciolti).Il valore della pressione ordinariamente prescelto è 20 ÷ 25 MPa (200 ÷ 250 bar).

Tipo di gas Pressione di stoccaggio (kg/cm2)Metano 300Idrogeno 250Gas nobili 250Ossigeno 250Aria 250


Gas liquefattiGas liquefattiUn gas si dice liquefatto se viene conservato o impiegato allo stato liquido e sottoposto ad una pressione relativamente bassa (meno di 10 atmosfere) come il butano, il propano, l’ammoniaca e il cloro.Non tutti i gas possono essere liquefatti per compressione.Per liquefare un gas mediante compressione occorre che esso si trovi a temperatura inferiore alla sua temperatura critica.

L’ammoniaca può essere liquefatta a temperatura ordinaria (20° C) comprimendola a circa 9 atmosfere.Ciò è possibile perché la temperatura critica dell’ammoniaca è 132°C.


Altro parametro fondamentale che caratterizza i gas liquefatti è il rapporto di espansione.

Questo parametro fornisce una indicazione del volume di gas che si può ottenere da un litro di gas allo stato liquido.Il rapporto di espansione di un gas liquefatto è definito come il rapporto tra il volume occupato da una data massa di gas allo stato aeriforme e il volume occupato dalla stessa quantitàdi gas allo stato liquido.

Il valore del rapporto di espansione dei gas varia da 7 a 800.


Per il GPL questo valore è pari a 270 ovvero 1 litro di GPL in fase liquida espande sino ad occupare un volume di 270 litri in fase gassosa.

Qualora la temperatura del gas liquefatto dovesse raggiungere il valore critico si avrebbe un istantaneo passaggio di tutto ilgas dallo stato liquido a quello gassoso con conseguenze disastrose (scoppio del suo contenitore per effetto dell’aumento di volume).

L’aumento di volume del gas dal passaggio da liquido a gas sarà tanto maggiore quanto più alto è il rapporto di espansione del gas presente all’interno del contenitore.


Il riempimento del recipiente non deve essere mai completo in quanto un aumento della temperatura provocherebbe un aumento di volume del liquido ed un aumento della pressione (essendo il liquido incomprimibile), per cui il recipiente potrebbe scoppiare.Per evitare tale rischio, è prescritto un limite massimo di riempimento chiamato grado di riempimento.



C

Anidride Carbonica


C

Per rendere liquido il butano alla temperatura ambiente (20°C) è sufficiente sottoporlo ad una pressione di circa 3 bar, notevolmente inferiore a quella del propano. Ne consegue il maggiore impiego del butano rispetto al propano in quelle situazioni in cui non sono necessari grandi quantitativi di combustibile e si impiegano contenitori (serbatoi) con pareti non particolarmente spesse.


Treno merci con GPL 1

Bleve - dimostrazione

Bleve - realtà

Treno merci con GPL 2

Gas refrigerati o criogeniciGas refrigerati o criogeniciSono conservati allo stato liquido in particolare contenitori, atemperature molto basse e pressioni moderate.

Per la conservazione del gas a basse temperature è necessario l’uso di contenitori con doppia parete, con intercapedine stagna e sottovuoto, con uno speciale rivestimento isolante idoneo a mantenerne la coibenza termica.


I pericoli per la presenza di gas refrigerati dipendenti dallatemperatura di conservazione, generalmente molto bassa(es. l’azoto liquido è conservato a –196° C), consistono nel congelamento dei tessuti umani, nell’indurimento delle materie plastiche e nella fragilità indotta negli acciai.I pericoli dovuti all’elevato grado di espansione è lo scoppio del recipiente che può rapidamente prodursi in conseguenza di un innalzamento della temperatura del gas al di sopra di quella critica e quindi all’aumento della sua pressione.La temperatura dell’ambiente circostante può generare aumenti di pressione; è necessario quindi rendere possibile una minima evaporazione, che consenta di “smaltire”, come calore di evaporazione, il calore assorbito dall’ambiente esterno.


Gas discioltiGas discioltiSono conservati in fase gassosa disciolti entro un liquido ad una determinata pressione.Ad esempio: - l’acetilene disciolto in acetone, posto in bombole, nel cui interno è posta una massa solida porosa;- l’anidride carbonica disciolta in acqua gassata.


Nell’evoluzione dell’incendio si possono individuarequattro fasi caratteristiche:l I - Fase iniziale o di ignizionel II - Fase di propagazionel III - Incendio generalizzato (flash over)l IV - Estinzione e raffreddamento

Le fasi dell'incendio

Il flashover costituisce uno stadio irreversibile, in cui le fiamme da uno stato di incendio localizzato si propagano velocemente a tutto il volume del compartimento.

E’ la fase più studiata perché è in essa che si cercano queglielementi necessari a contrastare l’incendio quando ancora idanni sono ridotti.Questa fase ha inizio nel momento in cui un materiale combustibile viene posto a contatto con una sorgente di calore anche modesta.Perché il materiale combustibile si accenda è necessario che esso sia in grado di sviluppare vapori infiammabili in tempi relativamente brevi.Se ciò non avviene accade che la sorgente termica si esaurisce prima che si verifichi l’accensione.Al termine di questo stadio l’aumento della temperatura media è molto modesto.

Le fasi dell'incendioFase di ignizione

La fase di ignizione è influenzata dai seguenti fattori:• infiammabilità del combustibile;• possibilità di propagazione della fiamma;• grado di partecipazione al fuoco del combustibile;• geometria e volume degli ambienti;• possibilità di dissipazione del calore nel combustibile;• ventilazione dell’ambiente;• caratteristiche superficiali del combustibile;• distribuzione nel volume del combustibile, punti dicontatto.

Le fasi dell'incendioFase di ignizione

Tale fase è caratterizzata da:• produzione dei gas tossici e corrosivi;• riduzione di visibilità a causa dei fumi di combustione;• aumento della partecipazione alla combustione dei

combustibili solidi e dei liquidi combustibili;• aumento rapido delle temperature;• aumento dell’energia di irraggiamento.

Le fasi dell'incendioFase di propagazione

In questo stadio vengono coinvolti altri oggetti combustibili (mobili, rivestimenti di pareti ecc.) e la dimensione del fuoco va via via aumentando.Il progredire dell’incendio dipende dalle caratteristiche dei materiali.La continuazione della combustione dipende dalla natura dello strato prossimo a quello superficiale e dalla sua inerzia termica (conduttività e capacità termica).


Se il calore fornito non è sufficiente ad innalzare la temperatura della parte di materiale combustibile adiacente non ancora coinvolta nell’incendio si può verificare una graduale estinzione.Se invece il bilancio è positivo allora la combustione continuerà ad una velocità sempre maggiore; la temperatura ambiente aumenterà con conseguente aumento della velocitàdi combustione.


Nel caso la ventilazione sia insufficiente, la quantità di ossigeno si riduce, determinando una combustione incompleta, una diminuzione della temperatura e un rallentamento della velocità di combustione.Il progredire dell’incendio è generalmente irregolare; viene facilitato dalla rottura dei vetri delle finestre ed ostacolato,fino ad una possibile autoestinzione, da deficienza di ossigeno o da una insufficiente esposizione degli oggetti circostanti la cui temperatura può non raggiungere quella di ignizione.


Tale fase è caratterizzata da:• brusco incremento della temperatura;• crescita esponenziale della velocità di combustione;• forte aumento di emissioni di gas e di particelle

incandescenti, che si espandono e vengono trasportate in senso orizzontale, e soprattutto in senso ascensionale; si formano zone di turbolenze visibili;

• i combustibili vicini al focolaio si autoaccendono, quelli piùlontani si riscaldano e raggiungono la loro temperatura di combustione con produzione di gas di distillazione infiammabili.

Le fasi dell'incendioIncendio generalizzato (flash over)

L’incendio si propaga, le fiamme raggiungono il soffitto dove si accumulano gas e fumi caldi.La temperatura aumenta più rapidamente, ma non raggiunge valori tali da determinare l’ignizione spontanea di tutte le sostanze combustibili.Con una adeguata ventilazione, l’incendio prosegue da oggetto a oggetto, mentre le fiamme e i gas caldi irradiano, in tutte le direzioni, l’energia termica che si produce.In questo stadio la temperatura raggiunge un valore tale per cui risulta molto improbabile l’autoestinzione.


La maggior parte del materiale combustibile prende fuoco per effetto del calore che riceve o per irraggiamento o per convezione.Si sviluppano grandi quantità di fumo che fuoriesce dalle finestre o dalle altre aperture.Tutti i materiali combustibili esposti emettono gas infiammabili.L’incendio si sviluppa con pieno vigore e le temperature crescono rapidissimamente.


La maggior parte del materiale combustibile prende fuoco per effetto del calore che riceve o per irraggiamento o per convezione.Si sviluppano grandi quantità di fumo che fuoriesce dalle finestre o dalle altre aperture.Tutti i materiali combustibili esposti emettono gas infiammabili.L’incendio si sviluppa con pieno vigore e le temperature crescono rapidissimamente.


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 della progressiva diminuzione dell’apporto termico residuo e della dissipazione di calore attraverso i fumi e di fenomeni di conduzione termica.Il calore accumulatosi permane per tempi abbastanza lunghi e la sua restituzione avviene in relazione soprattutto alla ventilazione del locale.Una notevole potenza termica continua ad essere asportata con i fumi, a disperdersi per irradiazione attraverso le finestre, mentre l’afflusso di aria fresca abbassa gradualmente la temperatura media.

Le fasi dell'incendioEstinzione e raffreddamento

Le fasi dell'incendioEstinzione e raffreddamento

Flash over - simulazioni

Camera albergoCamera appartamento

Propagazione dell'incendioconvezione-conduzione-irraggiamento

ConvezioneConvezioneIl principale veicolo per la propagazione dell’incendio è costituito dalle correnti di fumo caldo (convezione) che lasciano la zona di combustione.IrraggiamentoIrraggiamentoIl calore di irraggiamento viene trasmesso direttamente dalla sorgente per via elettromagnetica. La potenza irradiata diminuisce con il quadrato della distanza e quindi l’irraggiamento è tanto più pericoloso quanto più vicini sono i corpi interessati.

ConduzioneConduzioneAttraverso le strutture di separazione. A causa della continuitàche esiste tra le diverse parti di un edificio, la propagazione termica attraverso pareti e solette può portare alla temperatura di accensione anche sostanze combustibili contenute in locali non direttamente investiti dalle fiamme.

Per descrivere gli effetti che accompagnano l'evoluzione di un incendio bisogna esaminare:La tipologia e quantità di materiale combustibile (carico di incendio)Superficie di ventilazione in relazione alla forma , dimensione ed ubicazione delle apertureCaratteristiche dei materiali che delimitano il compartimento, denistà ρ , calore specifico cp , conduttività termica λ[ l'inerzia termica b = (ρ . cp. λ)1/2 influenza la quantità di calore disperso verso l'esterno]

Fattore di ventilazione O = Av . (heq ½ ) /At

Le fasi dell'incendioruolo della ventilazione

Fattore di ventilazione O = Av . (heq ½ ) / At

Av = superfice aperture ventilazione ricavate sulle pareti del compartimento espresse in mq

At = superfice totale del compartimento espresse in mq

heq = altezza equivalente : media ponderata delle altezze proprie di tutte le ventilazioni presenti e pari a

heq = Σi ( Avi . Hi ) / Av


ESEMPIOCalcolare O per il magazzino:



AV = 2 x (2,0 x 2,2) m2 +4 x (2,0 x 1,5) m2 + 5 x (2,5 x 1,5) m2 =

= 2 x 4,4 + 4 x 3,0 + 5 x 3,75 m2 == 39,55 m2

Atot = 2 x (23 x 19)m2 + 2 x (19 + 23) x 3,6 m2 = 1.176,40 m2

AV / Atot = 39,55 m2 / 1.176,40 m2 = 3,362 x 10-2

heq = ( ∑i Avihi ) / AV = [ (2x4,4x2,2) + (4x3x1,5) + (5x3,75x1,5) ] / 39,55 m2

= [ 17,6 + 18,0 + 28,125 ] m2 / 39,55 m2

= 63,725 m2 / 39,55 m2 = 1,611m

O = 3,362 x 10-2 (1,611)0,5 = 0,0426 m0,5

Controllato dalla superfice di ventilazioneQuando la quantità di aria disponibile è minima rispetto alla superficie del combustibile → ossigeno scarso e limita la combustione :Velocità combustione cresce per bassi valori del O e poi rimane costante

Controllato dal combustibile. Quando la quantità di aria èsufficiente per la combustione stechiometrica “Si ha un elevato fattore di ventilazione” OLa velocità di combustione èinfluenzata fortemente dalla forma, pezzatura, porosità, ecc. del combustibile

INCENDIO NATURALE

SVILUPPO D’INCENDIO - da esperimenti

- per carichi d’incendio ≈ 50 ÷ 60 kg/m2 di legna equivalentevelocità combustione influenzata da O ≤ (0,07 ÷ 0,08) m1/2

invece se O > 0,08 m1/2 si ha che la velocità di combustione ècontrollata dal combustibile (quantità, forma, porosità, distribuzione, ecc.)

Nota: nell’esempio precedente se raddoppio le finestre ho:hv = 1,611 m Av / Atot = 6,724 x 10-2 O = 0,0853

Si passa da un incendio controllato dalla superfice di ventilazione (scarso O2) ad uno controllato dal combustibile (quantità, forma,porosità,distribuzione,ecc.)

formalmente RHR (t) = mC(t) . Hdove mC = portata di combustibile bruciato

(Velocità di combustione)

H = potere calorifico del combustibile

ANALISI DEGLI INCENDI NATURALIPotenza termica totale rilasciata

RHR e mC sono direttamente proporzionali

(Kg/s)

(Mj/Kg)

(KW)

Nota: l’area sottesa da 1 e 2 è la stessa

• Il modo di somministrare energia influisce su:- Temperature locali- portate di gas combusti

Con valori di RHR elevati, si hanno elevate Tlocali e forti sviluppi di gas e fumi.

NOTAIn generale, la velocità di combustione è definita:

mc = (qf + qr - qrf ) / LVdoveLV = energia termica necessaria per pirolisi (kJ/kg)qf = flusso termico radiante della fiamma che colpisce ilcombustibileqr = flusso termico convettivoqrf = flusso termico re–irraggiato dalla superficie del combustibile

In buone condizioni di ventilazione, per incendi naturali al chiuso:* riferita ad 1 m2 di superficie incendiata

SOSTANZA * mc [kg / s]

Policloruro vinile (PVC) 0,016

Politetrafluoro-etilene (Teflon) 0,007

Polimetilmetacrilato (Perspex, Plexiglas) 0,028 ÷ 0,030

Poliuretano espanso (lastre) 0,022 ÷ 0,025

Poliuretano schiuma 0,021 ÷ 0,027

Carta corrugata 0,014

Legno 0,011

Polipropilene (PPE) 0,024

Alcol Metilico 0,022

Kerosene 0,065

In generale, si trova in letteratura che la potenza termica viene rilasciata: 2/3 per convezione

1/3 per irraggiamentoNota:sono valori di prima approssimazione, che prendono efficacia al crescere di T, in prossimità dei valori di RHRlimite

Dai dati esposti si desumono indicazioni sulla pericolosità dei combustibili

H [kJ/kg] mc [kg/s] RHR [kW]

Legno 17.500 0,011 192,5

Polistirene 40.000 0,037 1.480

Kerosene 44.000 0,065 2.860

t0 : tempo di incubazione RHR = α (t - t0)2 [KW] [α] = kj / s3 costante di crescita dell’incendio

A = esiste un massimo che dipende solo da pezzatura etipo di combustibile

A – B = tratto a RHR costanteB – C = esaurimento del combustibile

VARIAZIONE NEL TEMPO Di RHRIncendio controllato dal combustibile o all’aperto

Fasi:- dopo l’innesco della pirolisi il combustibile brucia, consuma aria e progredisce richiedendone quantità sempre maggiori; - se ci sono condizioni per lo sviluppo:

* la T dello strato di gas cresce;* il flusso termico prodotto cresce ed investe tutti i materiali presenti;

* ad un certo istante tutto il combustibile brucia (flash over) ed aumentano, quasi a gradino, T e RHR

Incendio naturale al chiuso

Nota:le probabilità di raggiungere il flash over sono: - inversamente proporzionali alle dimensioni in pianta dellocale;

- minime se l’incendio è localizzato.

Nel processo di combustione dell’edificio (all’interno) il valore massimo che la potenza termica può raggiungere, dipende dalla quantità di aria.

DEFINIZIONE DI FLASH OVER(Norma ISO-TR 13387-2 “Fire safety engineering – Part 2: Design fire scenarios and desig fires”)Il flash over è una fase di transizione in corrispondenza della quale la temperetura di gas caldi a soffitto raggiunge il valore di 600 °C e il flusso termico a pavimento è pari a 20 kW / m2.

In genere, prima del flash over, i vetri degli infissi si rompono e l’aria fresca entra ad alimentare l’incendio:

- poiché l’aria entrante non è sufficiente a far bruciare all’interno tutti i vapori e le particelle, parte dei prodotti di pirolisi lascia il compartimento per reagire all’esterno:

* fiamme che fuoriescono dalle aperture;

* minor rilascio di energia termica in ambiente, conconseguenti minori temperature ambiente rispetto a quelle teoriche;

* pericolo di VENT FIRES: i prodotti di pirolisi incombustipossono dar luogo a fiammate improvvise in prossimitàdelle aperture.

FASE SUCCESSIVA AL FLASH OVER Nella fase successiva al flash over l’incendio è controllato dallaventilazione, quindi il parametro significativo è la superficie delle aperture presenti;Il valore massimo della velocità di combustione dipende dalla forma, posizione, dimensioni delle aperture di ventilazione (a parità di superficie è più influente l’altezza rispetto alla larghezza).Se l’aria di alimentazione non è sufficiente: la combustione è piùlenta, l’incendio ha tempo di durata maggiore, la potenza massima RHRmax ha un valore minore di quello teorico limite, minore è la velocità di diminuzione della T nella fase di decadimento.Nota:1) Eurocodice 1 (Norma UNI EN 1991-2 Azioni sulle strutture – Parte 1-2: Azioni sulle stutture esposte al fuoco):

- in un locale incendiato fino all’inizio della fase di decadimento è stato consumato il 70% della massa del combustibile presente.2) Norma ISO TR 13387-2 “Fire safety engineering – Part 2: design fire

scenarios and design fires”- in un locale incendiato fino all’inizio della fase di decadimento, è stato

consumato l’80% della massa di tutto il combustibile presente.

fase O-F: d(RHR) / dt 1÷10 KW/s

da Eurocodice RHR = f(t2)fase F-A: RHRF → RHRMAX quasi a gradino

ma si può approssimare tA – tF ≈ 60 s

tA = [RHRMAX (tg2 / 1.000)]0,5

FASE DI CRESCITA DELL’INCENDIO

Lo studio di questa fase è importantissimo, perché nel tempo fino al flash over si corrono i maggiori rischi per le persone presenti nel locale, per la T, i gas, il calore.CONCETTO: nella fase di crescita, RHR aumenta con il t2

RHR = α . t2

Sono state introdotte quattro curve:- incendio a SVILUPPO LENTO: tg = 600 s- incendio a SVILUPPO MEDIO: tg = 300 s - incendio a SVILUPPO VELOCE: tg = 150 s- incendio a SVILUPPO ULTRAVELOCE: tg = 75 s

FASE DI CRESCITA DELL’INCENDIO

Da quanto prima valutato α = 1.000 / tg2

ne segue:

- INCENDIO LENTO: α = 1.000 kW / 6002 s2 = 2,77x10-3 kJ/s3

- “ MEDIO: α = 1.000 kW / 3002 s2 = 11,11x10-3 kJ/s3

- “ VELOCE: α = 1.000 kW / 1502 s2 = 44,44x10-3 kJ/s3

- “ ULTRAVELOCE: α = 1.000 kW / 752 s2 = 177,77x10-3 kJ/s3

La VELOCITA’ di COMBUSTIONE sarà: mc = (α / H) t2

dove H = potere calorifero

Esempio - Incendio di legna a sviluppo medio: α = 1.000 kW / 3002 s2 = 11,11x10-3 Kj/s3

H = 17,50x103 kJ/kg(α/H)medio = (11,11x10-3 kJ/s3 )/17,50x103 Kj/kg = = 6,35x10-7 kg/s3

dopo 300 s : mc = 6,35x10-7 kg/s3 * 3002 s2 = 0,0571 kg/s

Esempio Valutare lo sviluppo nel tempo della potenza termica rilasciata durante la fase di crescita di un incendio in un ufficio, in cui:M = 120 kg di combustibile H = 16 Mj/kgSi preveda un incendio a sviluppo veloce α = 0,044 kJ/s3 , tg = 150 s RHRmax = 6.000 kW (limite da ventilazione)RHRF = 4.800 kW

Etot = 16 MJ/kg x 120 kg = 1920 MJtA = (RHRmax / αveloce )0,5 = (6.000 kW / 44,44x10-3 kJ/s3) 0,5 = 367,4 s

La fase di crescita inizia a tg (quando T = Tg ) e termina al flash over (t = tA) Energia rilasciata a tempo tAERil(t=ta) = (αveloce tA

3 / 3) = (44,44x10-3 kJ/s3 / 3) (367,4)3 s3 = 734,9 MJ

Poiché ERil(t=ta) < Etot deve essere presente un periodo a RHR costante.

La quantità di combustibile bruciata tra tg e tA èQA = ∫tg tA α/4 t2 dt = ∫0 tA α/H t2 dt = 1/3 α/H tA

3 == 1/3 (44,44x10-3 kJ/s3 / 16.000 kJ/kg) (367,4)3 s3 = 45,9 kg

I restanti 74,1 Kg di combustibile bruceranno nella fase a velocitàcombustione costante ed a quella di decadimento

Ipotizziamo ora lo stesso scenario, ma con incendio lento Etot = 16 MJ/kg x 120 kg = 1920 MJtA = (RHRmax/αlento )0,5 =(6.000 kW / 11,11x10-3 kJ/s3) 0,5 = 1.472 sERil(t=ta) = (αlento tA

3 / 3) = (11,11x10-3 kJ/s3 / 3) (1472)3 s3 = 2.945 MJ > 1920 MJ

Poiché ERil(t=ta) > Etot non si raggiunge la fase a (RHRmax) costante, quindi il combustibile brucia in un tempo tx< tA

tx= (3 Etot / αlento )1/3 = (3x 1920x10-3 kJ / 11,11x10-3 kJ/s3) = 1.276,4 s

Al tempo tx la potenza RHRx èRHRx = RHRmax (tx/ tA)2 = 6000 (1276,4 / 1472)2 = 4.511,3 kW < 4.800

NON si raggiunge il flash over

Effetti dell'incendio sulle persone

ANOSSIAANOSSIA(a causa della riduzione del tasso di ossigeno nell’aria)

AZIONE TOSSICA DEI FUMIAZIONE TOSSICA DEI FUMI

RIDUZIONE DELLA VISIBILITRIDUZIONE DELLA VISIBILITÀÀ

AZIONE TERMICAAZIONE TERMICA (ustioni)

AnossiaAnossiaLa riduzione del tenore di ossigeno nell’aria produce la progressiva riduzione della forza fisica.La concentrazione dell’ossigeno nell’aria, per effetto della combustione, può scendere sotto il 20,9% della normalità.Alla diminuzione del tenore di ossigeno si verifica inizialmente la difficoltà di movimento, successivamente l’abbassamento della capacità valutativa sino al collasso ed asfissia.

Effetti dell'incendio sulle personeEffetti dei gas di combustione

Azione tossicaAzione tossicaI gas prodotti in una combustione possono essere tossici sia in relazione ai materiali coinvolti sia in relazione alla quantità di ossigeno presente nel luogo dell’incendio.Al primo posto per numero di vittime è il "famigerato" ossido di carbonio (CO) legato ad una combustione che si sviluppa in carenza di ossigeno. Tra gli altri gas più noti per la tossicità si rammentano l’idrogeno solforato, l’acido cianidrico, l’ossido di azoto, l’ammoniaca, l’anidride solforosa, ecc.

Effetti dell'incendio sulle personeEffetti dei gas di combustione

CO CO -- OSSIDO OSSIDO DIDI CARBONIOCARBONIOL’ossido di carbonio (o monossido di carbonio) si sviluppa in incendi covanti in ambienti chiusi ed in carenza di ossigeno.E’ spesso presente in grandi quantità negli incendi e costituisce di solito il pericolo più grande.E’ sempre presente in grandi quantità quando si tratti di fuochi sviluppatisi in ambienti chiusi con scarsa ventilazione e in tutti i casi dove scarseggia l’ossigeno necessario alla combustione. 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.Caratteristiche : • incolore • inodore • tossico • non irritante• infiammabile

Effetti dell'incendio sulle personePrincipali gas di combustione

CO CO -- OSSIDO OSSIDO DIDI CARBONIOCARBONIOLa presenza di ossido di carbonio nell’aria determina un legame preferenziale tra questo e l’emoglobina, in quanto l’affinità di legame che intercorre tra l’ossido di carbonio e l’emoglobina è di circa 220 volte superiore a quella tra l’emoglobina e l’ossigeno.L’esposizione in ambienti contenenti l’1,3% di monossido di carbonio produce incoscienza quasi istantaneamente e la morte dopo pochi minuti.La percentuale dello 0,15% per 1 ora o dello 0,05% per 3 ore può risultare mortale.La percentuale dello 0,4% è fatale in meno di 1 ora.Sintomatologia: cefalea, nausea, vomito, palpitazioni, astenia (mancanza di forza), tremori muscolari.


H2S H2S -- IDROGENO SOLFORATOIDROGENO SOLFORATOSi sviluppa in tutti quegli incendi in cui bruciano materiali contenenti zolfo, come ad esempio la lana, le gomme, le pelli, la carne ed i capelli.Caratteristiche:• incolore • tossico • infiammabile • odore caratteristico di uova marce ma tale sensazione che si ha alle prime inalazioni scompare dopo poco tempo.

Esposizioni ad aria contenente percentuali tra lo 0,04 e lo 0,07% per più di mezz’ora possono essere pericolose in quanto provocano vertigini e vomito.In percentuali maggiori diviene molto tossico ed attacca il sistema nervoso provocando dapprima affanno e successivamente il blocco della respirazione.


SO2 SO2 -- ANIDRIDE SOLFOROSA ANIDRIDE SOLFOROSA Si può formare nella combustione di materiali contenenti lo zolfo quando questa avviene in eccesso d’aria.In genere se ne formano quantità relativamente modeste salvo che negli incendi di zolfo.Caratteristiche: • incolore • irritante • non infiammabile • solubile in acqua • odore pungentePercentuali dell’ordine dello 0,05% sono da considerarsi pericolose anche per esposizioni di breve durata.E’ un gas irritante delle mucose degli occhi e delle vie respiratorie.A basse concentrazioni gli effetti del biossido di zolfo sono principalmente legati a patologie dell’apparato respiratorio come bronchiti, asma e tracheiti e ad irritazioni della pelle, degli occhi e delle mucose.


NH3 NH3 -- AMMONIACAAMMONIACASi forma nella combustione di materiali contenenti azoto (lana, seta, materiali acrilici, fenolici e resine melamminiche).Caratteristiche: • incolore • tossica • poco infiammabile• odore irritante e pungenteL’ammoniaca è impiegata in alcuni impianti di refrigerazione e costituisce un notevole rischio di intossicazione in caso di fuga.Produce sensibili irritazioni agli occhi, al naso, alla gola ed ai polmoni.L’esposizione per mezz’ora all’aria contenente 0,25-0,65% di ammoniaca può causare seri danni all’organismo e addirittura la morte.


HCN HCN -- ACIDO CIANIDRICOACIDO CIANIDRICOL’acido cianidrico si sviluppa in modesta quantità in incendi ordinari attraverso combustioni incomplete (carenza di ossigeno) di lana, seta, resine acriliche, uretaniche e poliammidiche (cuscini, imbottiture).E’ impiegato come fumigante per distruggere i parassiti.Caratteristiche: • incolore • altamente tossico •infiammabile• odore mandorle amare

Una concentrazione dello 0,03% è già da considerare mortale.


HCL HCL -- ACIDO CLORIDRICOACIDO CLORIDRICOE' un prodotto della combustione di tutti quei materiali contenenti cloro come la maggioranza delle materie plastiche.Caratteristiche : • incolore • altamente tossico • non infiammabile • di odore pungente • irritante delle mucose, in particolare dei polmoni.La concentrazione di 1.500 p.p.m. è fatale in pochi minuti.La sua presenza viene facilmente avvertita a causa dell’odore pungente e del suo effetto irritante per le mucose.L’acido cloridrico ha inoltre la proprietà di corrodere i metalli in presenza di umidità, liberando idrogeno gassoso altamente infiammabile


CH2CHCHO CH2CHCHO -- ALDEIDE ACRILICA O ACROLEINAALDEIDE ACRILICA O ACROLEINAE' un gas altamente tossico ed irritante.Si forma durante l’incendio di prodotti derivati dal petrolio, di oli, grassi ed altri materiali comuni, dalle resine fenolicheed amminoplastiche (piatti e bicchieri) , poliammidiche e poliuretaniche (cuscini, materassi, imbottiture ecc.).Caratteristiche:• altamente tossico e irritante • infiammabile • odore pungente

Concentrazioni superiori a 10 p.p.m. possono risultare mortali.


NO2 NO2 -- BIOSSIDO BIOSSIDO DIDI AZOTOAZOTOE’ un gas che si forma insieme ad altri vapori nitrosi nella combustione della nitrocellulosa, del nitrato di ammonio e di altri nitrati organici.Gas di colore rosso bruno altamente tossico.Caratteristiche: • altamente tossico e irritante delle vie polmonari • non infiammabile • odore pungente e soffocante

Esposizioni all’aria con percentuali dallo 0,02% allo 0,07% possono essere mortali in breve tempo.


COCL2 COCL2 -- FOSGENEFOSGENEGas altamente tossico, è presente nelle combustioni di materiali contenenti cloro, come ad esempio alcuni materiali plastici.La formazione di tale gas è da temere soprattutto se l’incendio si sviluppa in un ambiente chiuso.Usato come arma chimica nella prima guerra mondiale.Caratteristiche: • incolore • altamente tossico e irritante • non infiammabile • odore di fieno ammuffito

Il fosgene a contatto con l’acqua o con l’umidità si scinde in ossido di carbonio e acido cloridrico.


Riduzione della visibilitRiduzione della visibilitààIl fumo produce un effetto irritante degli occhi e delle vierespiratorie, riduce la visibilità con ostacolo per la evacuazione e per l’intervento dei soccorsi.

Effetti dell'incendio sulle personeEffetti dei fumi di combustione

Simulazione 3D Incendio scrivania

Azione termicaAzione termicaIl contatto diretto con la fiamma ed il calore da essa irradiato provocano ustioni.I gas caldi di combustione possono provocare stress da calore, disidratazione ed edemi.Il calore è dannoso per l’uomo potendo causare la disidratazione dei tessuti, difficoltà o blocco della respirazione e scottature.

Effetti dell'incendio sulle personeEffetti del calore di combustione

Una temperatura dell’aria di circa 150°C è da ritenere la massima sopportabile sulla pelle per brevissimo tempo, a condizione che l’aria sia sufficientemente secca.Tale valore si abbassa se l’aria è umida.Purtroppo negli incendi sono presenti notevoli quantità divapore acqueo.Una temperatura di circa 60°C è da ritenere la massima respirabile per breve tempo.

Effetti dell'incendio sulle personeEffetti dei calore di combustione

L’irraggiamento genera ustioni sull’organismo umano che possono essere classificate a seconda della loro profondità in: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


Oltre alle lesioni alla superficie cutanea, l'ustione può comportare altre gravi patologie che interessano organi vitali:Intossicazioni, dovute all'inalazione di ossido di carbonio, vapori o gas bollenti che possono provocare una compromissione delle vie aeree fino al tessuto polmonare;Infezioni, provocate dall'assenza di protezione esercitata dalla pelle contro l'ingresso di microrganismi;Insufficienza renale, per l'eccessivo sforzo a cui è sottoposto il rene per riassorbire i detriti metabolici provenienti dai tessuti distrutti.


Effetti dell’irraggiamento(KW/mq)

40,0 1% di probabilità di sopravvivenza26,0 innesco incendi di materiale infiammabile19,0 50% di probabilità di sopravvivenza5,0 danni per operatori con indumenti di

protezione esposti per lungo tempo2,0 scottature di 2°grado1,8 scottature di 1°grado1,4 limite di sicurezza per persone vestite esposte

per lungo tempo1,0 paragonabile all’irraggiamento estivo


Sostanze pericoloseIn tutta l’Unione Europea sono considerati pericolosi, e cometali regolamentati, le sostanze ed i preparati rientranti in unao più delle seguenti categorie:

Esplosivi Esplosivi Possono esplodere, detonare o deflagrareanche senza l’azione dell’ossigeno atmosferico.

Comburenti Comburenti A contatto con altre sostanze provocano unaforte reazione esotermica.

Infiammabili Infiammabili Rientrano fra gli infiammabili moltissimi materiali con diverso grado d’infiammabilità: da estremamente infiammabili ad altamente o facilmente infiammabili oppure infiammabili.

Sostanze pericolose

Tossici Tossici Possono essere letali oppure provocare lesioni acute o croniche in piccola o piccolissima quantità.

Nocivi Nocivi Possono essere letali oppure provocare lesioni acute o croniche.

Corrosivi Corrosivi Possono esercitare nel contatto con tessuti vivi un’azione distruttiva.

Irritanti Irritanti Possono produrre al contatto diretto, prolungato o ripetuto con la pelle o le mucose una reazione infiammatoria.

Sostanze pericoloseCancerogeniCancerogeniPossono provocare il cancro o aumentarne la frequenza.

MutageniMutageniPossono produrre difetti genetici ereditari o aumentarne la frequenza.

Tossici per il ciclo riproduttivoTossici per il ciclo riproduttivoPossono provocare o rendere più frequenti effetti nocivi non ereditari nella prole o danni a carico della funzione o delle capacità riproduttive maschili e femminili.

Pericolosi per lPericolosi per l’’ambienteambienteQualora si diffondano in ambiente presentano o possono presentare rischi immediati o differiti per una o piùcomponenti ambientali.

Sostanze pericolose

Gli elementi che si hanno a disposizione per il riconoscimentodel tipo di sostanza sono i seguenti:l informazione da parte delle persone presenti sul luogo;l documenti vari;l targhe di identificazione del pericolo e del materiale;l forma dei contenitori e degli impianti;l etichettatura di pericolo;l colorazioni delle ogive e delle tubazioni;l misure con rilevatori di gas o con esplosimetro;l odori caratteristici.

SCHEDE DI SICUREZZA

Gasolio Acido acetico

Sodaacetilene

Sostanze pericolose

Sostanze pericolose

Cisterne per trasporto di un liquido combustibile od infiammabile a pressione atmosferica

Sostanze pericolose

Cisterne per trasporto di un liquido combustibile od infiammabile a pressione atmosferica

Sostanze pericolose

Trasporto di un gas liquefatto SEZIONE CILINDRICAESTREMITA’ SEMISFERICHE

Sostanze pericolose

Trasporto di un gas liquefatto SEZIONE CILINDRICAESTREMITA’ SEMISFERICHE

Sostanze pericolose

Trasporto di corrosiviPIU’ PICCOLE A CAUSA DEL PESO SPECIFICO MAGGIORE

Sostanze pericolose

Trasporto di corrosiviPIU’ PICCOLE A CAUSA DEL PESO SPECIFICO MAGGIORE

Sostanze pericolose

Carri bombolai

Sostanze pericoloseLe materie pericolose sono suddivise nelle seguenti classi secondo quanto stabilito dalla normativa internazionale per i trasporti su strada ADR:Classe 1a Materie ed oggetti esplosiviClasse 1b Oggetti caricati con materie esplosiveClasse 1c Mezzi di accensione, artifizi e merci similiClasse 2 Gas compressi, liquefatti o disciolti sotto pressioneClasse 3 Materie liquide infiammabiliClasse 4.1 Materie solide infiammabiliClasse 4.2 Materie soggette ad accensione spontaneaClasse 4.3 Materie che, a contatto con l’acqua, sviluppano gas infiammabiliClasse 5.1 Materie comburentiClasse 5.2 Perossidi organiciClasse 6.1 Materie tossicheClasse 6.2 Materie ripugnanti o che possono causare infezioniClasse 7 Materie radioattiveClasse 8 Materie corrosive

Sostanze pericoloseTrasporto su ferroviaLe materie pericolose sono suddivise nelle seguenti categorie secondo quanto stabilito dalla normativa internazionale per i trasporti su ferrovia RID:Categoria 1 InfettantiCategoria 2 CorrosiviCategoria 3 VeleniCategoria 4 Materie solide di facile accensioneCategoria 5 Materie comburentiCategoria 6 Materie soggette ad accensione spontanea

Categoria 7 Decomponibile e tensiviCategoria 8 Materie liquide infiammabiliCategoria 9 Perossidi organiciCategoria 10 Materie accensibili per sfregamento e materie che si accendono a contatto con l’ariaCategoria 11 Mezzi di accensione – Munizioni per armi portatili e materiali fumogeni –

Giocattoli piriciCategoria 12 Esplosivi veri e propri e munizioni prive di innescoCategoria 13 Artifizi e miscugli pirotecnici per illuminazione, per segnalazione e per spettacoliCategoria 14 Inneschi detonanti e munizioni innescateCategoria 15 Materie radioattive

Sostanze pericolose

Trasporto aereoIl trasporto aereo delle materie pericolose è regolamentato dalle norme internazionali IATA che prevedono sulle confezioni e gli imballi le stesse classi di pericolosità ONU edetichettature simili a quelle adottate per il trasporto su strada con l’aggiunta delle etichette di pericolo.

Segnalazione del pericoloLe cisterne ed i contenitori che trasportano materie pericolose su strada o ferrovia devono essere identificate con apposite segnalazioni di pericolo: pannelli di pericolo ed etichette di pericolo.

Sostanze pericolosePannelli di pericoloQuando viene effettuato il trasporto di materie pericolose tutte le unità di trasporto devono essere munite di due pannelli di segnalazione del pericolo di colore arancione (retro-riflettente), di 40 cm per 30 cm, con un bordo nero di 15 mm max, posti uno davanti e uno dietro a ciascuna unità di trasporto.I pannelli di pericolo sono orizzontalmente in due spazi:Su quello superiore è riportato il “numero di identificazione del pericolo” o numero KEMLER;Su quello inferiore è riportato il numero di identificazione della sostanza o numero ONU che serve ad individuare esattamente la materia.

Sostanze pericolose

La prima cifra del numero di identificazione del pericolo indicail pericolo principale, essenzialmente connesso con lo stato diaggregazione e con il tipo di sostanza, come segue:2 Gas3 Liquido infiammabile4 Solido infiammabile5 Materia comburente o perossido organico6 Materia tossica8 Corrosivo

Sostanze pericolose

La seconda e la terza cifra indicano i pericoli secondari:

0 Nessun significato1 Esplosione2 Emissione di gas3 Infiammabile5 Proprietà comburenti6 Tossicità8 Corrosività9 Pericolo di reazione dovuta a decomposizionespontanea o a polimerizzazione

Sostanze pericoloseLe prime due cifre uguali indicano un accresciuto pericoloprincipale:66 Sta ad indicare una materia estremamente tossica

33 Sta ad indicare un liquido estremamente infiammabile (punto di infiammabilità inferiore a 21 °C)

88 Una materia estremamente corrosiva

22 Un gas refrigerato

42 Un solido che a contatto con l’acqua può emettere gas

X Aggiunta davanti alla prima cifra indica una materia che reagisce violentemente con l’acqua.

Sostanze pericolose

Numero di identificazione

Per l’identificazione della sostanza si fa riferimento ad un numero di quattro cifre ad essa attribuito dalle raccomandazioni ONU predisposte da un apposito comitato diesperti sul trasporto delle merci pericolose.

Sostanze pericolose

EtichetteLa figura seguente mostra il sistema di etichettatura che, per le norme vigenti, deve essere apposto sulle cisterne o contenitori movimentati su strada, in modo da rendere piùfacile l’individuazione del pericolo della sostanza, unitamente alla pannellatura arancione di cui si è detto sopra.Le etichette di segnalazione di pericolo vengono applicate direttamente sulle cisterne ed hanno la forma di un quadrato di 30 cm di lato.

Pericolo principale(stato di aggregazione)

2 – Gas

3 - LiquidoInfiammabile

4 – Solido infiammabile

5 – Comburente

7 - Radioattive

6 - Tossico

8 – Corrosive

Sostanze pericolose

Sostanze pericolose

Ubicazione pannelli ed etichette

Sostanze pericoloseEtichettature di imballaggi e confezioni

Sull’imballaggio, direttamente o a mezzo di etichette, devonoapparire i seguenti simboli ed indicazioni dei pericoli insiti nell’utilizzazione nonché il nome della sostanza o del preparato.ESPLOSIVO: una bomba che esplodeCOMBURENTE: una fiamma sopra un cerchioFACILMENTE INFIAMMABILE: una fiammaTOSSICO: un teschio su tibie incrociateNOCIVO: una croce di Sant’AndreaIRRITANTE: una croce di Sant’AndreaCORROSIVO: la raffigurazione dell’azione di un acidoRIFIUTI: una lettera R

Sostanze pericolose

Sostanze pericoloseQuesti simboli sono sempre accompagnati da frasi di rischio Re consigli di prudenza S; devono essere conformi a quelli stabiliti a norma dell’art.6 ed essere stampati in nero su fondo giallo/arancione.

Frasi R (indicazioni di pericoli particolari)R2 Rischio di esplosione per urto, sfregamento, fuocoR5 Pericolo di esplosione per riscaldamentoR6 Esplosivo a contatto o senza contatto con l’ariaR7 Può provocare un incendioR10 InfiammabileR11 Facilmente infiammabileR12 Altamente infiammabileR13 Gas liquefatto altamente infiammabileR14 Reagisce violentemente con l’acquaR45 Può provocare il cancro

Sostanze pericoloseFrasi S (misure di sicurezza – consigli di prudenza)S1 Conservare sotto chiaveS2 Conservare fuori della portata dei bambiniS3 Conservare in luogo frescoS7 Conservare il recipiente ben chiusoS8 Conservare al riparo dall’umidità

NormaUNI-EN 1089-3

Sostanze pericoloseIdentificazione gas in bombola

GIALLO GIALLO -- Tossico ; corrosivoTossico ; corrosivo

VERDE BRILLANTE VERDE BRILLANTE -- Asfissiante Asfissiante (inerte)(inerte)

ROSSO ROSSO -- InfiammabileInfiammabile

BLU CHIARO BLU CHIARO -- OssidanteOssidante


La codificazione dei colori secondo la nuova norma prevede l'apposizione della lettera N maiuscola, in colore contrastante con quello dell'ogiva, in posizioni opposte l'una dall'altra


Ossigeno

Protossido d'azoto

Elio

Azoto


Per i gas più comuni sono previsti colori specifici


Le tubazioni contenenti liquidi e gas nocivi o pericolosi di diversa natura, esse e le relative apparecchiature devono essere contrassegnate con distinta colorazione il cui significato deve essere reso noto ai lavoratori mediante tabella esplicativa.

Sostanze pericoloseIdentificazione gas in tubazioni

Acqua

Vapore

Combustibili e oli

Gas (stato liquido o gassoso)

Acidi e alcali

Aria

verde

grigio-argento

marrone

giallo

violetto

azzurro

Le tubazioni contenenti altri liquidi devono essere contrassegnate in nero.

Grazie per l’attenzione

Direttore Vice DirigenteDott. Ing. Emilio Collini

Comando Provinciale Vigili del Fuoco Reggio Calabria

sito web: http://www.vigilfuoco.it

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16-"Combustione e Sostanze Pericolose"257pag