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

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MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELL’INCENDIO

Generalità sulla combustione e sostanze pericolose Sostanze estinguenti

TEST DI VERIFICA APPRENDIMENTO

Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 1

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Ing. Cristiano Cusin 2

• PRIMA PARTE - FISICA E CHIMICA DELL'INCENDIO PRINCIPI DELLA COMBUSTIONE E CARATTERISTICHE DELLE SOSTANZE PERICOLOSE IN RELAZIONE ALLE FONTI D’INNESCO– Vengono analizzati, puntualmente, tutti i parametri, gli elementi

coinvolti nell'innesco e nella propagazione dell'incendio (combustione, prodotti e reagenti, reazione di combustione, fonti di innesco ed energia di attivazione, campo di infiammabilità, temperatura di infiammabilità, temperatura di accensione, temperatura di combustione, prodotti della combustione, curva tempo-temperatura, sostanze pericolose combustibili ed infiammabili (caratteristiche e classificazione), esplosioni di miscele infiammabili di gas, vapori e polveri).

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• SECONDA PARTE – SOSTANZE ESTINGUENTI • Partendo dalla classificazione dei fuochi vengono descritti i meccanismi

che influenzano l'estinzione dell'incendio e illustrate le peculiarità delle sostanze estinguenti (acqua, acqua frazionata/nebulizzata, schiume, polveri, gas inerti) effettuando le necessarie comparazioni fra le varie sostanze estinguenti. Completano l'argomento alcuni cenni sui nuovi prodotti e sulle procedure per la loro omologazione o approvazione ai fini antincendio.

• TEST VERIFICA APPRENDIMENTO

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MODULO 2 CHIMICA E FISICA DELL’INCENDIO

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Ing. Cristiano Cusin 4

…. doverosa precisazione …

Il presente elaborato è stato pensato solo per il supporto alla lezione dell’Autore e quindi non altro valore che per “memoria” per i discenti presenti alla lezione.

…. ciò che è riportato non potrà essere usato contro di me ….

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Ing. Cristiano Cusin 5

non è solo farina del mio sacco!ma anche contributi di …..

• Ing. Dino Poggiali VV.F.-Pesaro• Ing. Alessandra Bascià VV.F.-Venezia• Comando VVF Milano

…… e tanti - tanti altri

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Comando VF Ferrara Ing. C. CUSIN 6

… in una parola

su che cosa si basa

il mio lavoro ?

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Comando VF Ferrara Ing. C. CUSIN 7

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L’incendio

L’incendio è un fuoco con caratteristiche tali da rendere deducibile, in via normale ed alla stregua di norme d'esperienza, il pericolo per l'incolumità pubblica per proporzione, violenza, possibilità di sviluppo o difficoltà di spegnimento.

INCENDIO ---- FUOCO NON CONTROLLATO

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La combustione

Il FUOCO è una reazione chimica veloce

nella quale una sostanza combustibile (“sostanza ossidabile”)

reagisce con una sostanza comburente (“sostanza ossidante”)

liberando energia

INCENDIO – FUOCO N.C. – REAZIONE CHIMICA

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Parole chiave

• Sostanze (combustibile, comburente)

• Reazione chimica

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Una sostanza

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Molecola d’acqua

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Molecole

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Gli atomi

• Sono gli elementi fondamentali della materia

• Tutta la materia, quindi, è costituita da atomi legati tra loro che formano molecole

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Gli atomi

• Gli atomi sono le più piccole particelle di cui è formata la materia

• Esistono in natura 92 atomi diversi, ognuno di questi appartiene ad un elemento chimico diverso

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Atomi

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Atomo

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Livelli energetici degli elettroni

• Gli elettroni occupano dei ben precisi livelli energetici nell’atomo

• Quindi un elettrone può aver solo determinati valori energetici che corrispondono a determinati orbitali

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Sistema periodico degli elementi

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• gli elementi vengono scritti in ordine crescente di numero atomico in righe orizzontali o periodi e andando a capo dopo il completamento dell’ultimo livello

• vengono raggruppati insieme gli elementi che hanno lo stesso numero di elettroni sull'ultima orbita

Sistema periodico degli elementi

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Sistema periodico degli elementi

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le proprietà chimiche dell'elemento dipendono dal numero e dalla posizione degli elettroni di valenza, (nella maggior parte dei casi quelli del livello più esterno)

Sistema periodico degli elementi

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

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Atomi

1 protone 6 protoni

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• Gli orbitali sono quindi dei livelli energetici che gli elettroni possono assumere

• L’idrogeno ha un elettrone nel primo orbitale che è completo con 2

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•Ecco in parte spiegato perché la molecola di idrogeno è formata da due atomi

• Perché gli elettroni vengono condivisi e vanno a completare l’orbitale

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• L’ossigeno ha 6 elettroni nell’orbitale più esterno che è completo con 8 elettroni

•Questo elemento tenderà ad attrarre 2 elettroni per raggiungere una configurazione energetica più stabile, detta ottetto

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Il metano

Il carbonio attrae i 4 elettroni dell’idrogeno formando 4 legami che permettono di raggiungere l‘ottetto

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Gli ioni

• Gli atomi o le molecole sono generalmente neutri, cioè con uguale numero di protoni ed elettroni

• In determinate circostanze possono assumere un potenziale elettrico positivo o negativo

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IONE POSITIVO

IONE NEGATIVO

Difetto di elettroni

Eccesso di elettroni

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Perdendo un elettrone l’atomo di idrogeno diventa uno ione positivo H

+

Esempio di ione

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Le reazioni chimiche

La combustione

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Le reazioni chimiche

• Gli atomi di molti elementi presenti in natura tendono ad interagire fra loro

•Queste interazioni avvengono se il livello energetico più esterno cioè l’orbitale più esterno è riempito solo parzialmente

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Le reazioni chimiche

• Sono quindi gli elettroni situati sul livello energetico esterno che, interagendo fra loro, danno origine ai legami

• L’elettronegatività indica la misura con la quale un atomo esercita la sua influenza attrattiva sugli elettroni di altri atomi.

Ing. Cristiano Cusin

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Le reazioni chimiche

• L'elettronegatività è bassa fra atomi che hanno pochi elettroni nel livello esterno, particolarmente in quelli che ne hanno uno solo,

• mentre è alta negli atomi che hanno 6 o 7 elettroni e sono perciò vicini a completare l'ottetto.

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Interazione

a) Sodio poco elettronegativo

b) Cloro molto elettronegativo

I due elementi reagendo formano due ioni con l’ultimo livello energetico completo

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• comportano solitamente la rottura di alcuni legami nei reagenti e la formazione di nuovi legami, che andranno appunto a caratterizzare i prodotti

Le reazioni chimiche

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reagenti prodotti

Le reazioni chimiche

energia

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Le reazioni chimiche

• Una reazione chimica che produce calore è detta esotermica

• Una reazione chimica che assorbe calore è detta endotermica

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L'energia di attivazione (a) è la barriera che si deve superare per poter liberare l'energia di reazione.

Un catalizzatore (b) abbassa l'energia di attivazione, mentre un inibitore (c) l'aumenta

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La combustione

reazione chimica

nella quale un combustibile (“sostanza ossidabile” propensa a perdere elettroni)

reagisce

con un comburente (“sostanza ossidante” propensa a ricevere elettroni)

liberando energia, in genere sotto forma di calore

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La combustione

Comburente elettronegativo attrae gli elettroni (si riduce)

Combustibile li perde ( si ossida)

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Esempio di combustione

Due molecole di Idrogeno

2H2

Una molecola di ossigeno

O2 2(H2O)Due molecole di acqua

Calore

+

Energia di attivazione

2x2= 4 grammi 32 grammi 2x18= 36 grammi

246x2= 492 kJ

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Esempio di combustione

Una molecola di carbonio

CUna molecola di ossigeno

O2 CO2

Una molecola di CO2

Calore

+

Energia di attivazione

12 grammi 32 grammi 44 grammi

395 kJ

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La combustione è una reazione esotermica, che libera calore perché i reagenti possiedono più energia dei prodotti di reazione

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E’ sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione?

?

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Maggiore è energia cinetica, maggiore è il valore della temperatura e della pressione

E’ necessario che le molecole del combustibile e del comburente urtino fra loro con sufficiente energia

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E’ sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE

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Ing. Cristiano Cusin 49

·      

TRIANGOLO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO:

1. PRESENZA COMBUSTIBILE2. PRESENZA COMBURENTE3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco)

INNESCO

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E’ sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE

ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla?

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Ing. Cristiano Cusin 51

NON SI DISPERDI

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• Quindi maggiore è la temperatura e la pressione, maggiore sarà la percentuale di molecole che urtando tra loro con sufficiente energia cinetica produrranno la reazione

• Un maggiore concentrazione dei reagenti determinerà una maggiore quantità di urti nell’unità di tempo

ENERGIA NON SI DISPERDEsi mantiene velocità di combustione

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La velocità di combustione

Questa dipende da:

• temperatura• pressione • miscelazione e concentrazione dei reagenti• catalizzatori• ….. ambiente …….

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Ing. Cristiano Cusin 56

E’ sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE

ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla?

TEMPERATURA (pressione/velocità combustione)

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La combustione: generalità

*OH + H2

H*

H2O + Er

*O* + H2

H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

*O*

*OH

H* + O2

*OH + H2H*

H2O + Er

*O* + H2 H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

Ea + H2 → H* + H* Ea + O2 → *O* + *O*

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La combustione: generalità

*OH + H2

H*

H2O + Er

*O* + H2

H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

*O*

*OH

H* + O2

*OH + H2H*

H2O + Er

*O* + H2 H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

Ea + H2 → H* + H* Ea + O2 → *O* + *O*

Ioni e Radicali

liberi

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AUTOCATALISI

La presenza di catalizzatori determina un abbassamento della energia di attivazione.

Ing. Cristiano Cusin

*O*

*OHH* + O2 Ea + O2 → *O* + *O*

SERVE MOLTA ENERGIA SERVE MENO ENERGIA

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La combustione: generalità

*OH + H2

H*

H2O + Er

*O* + H2

H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

*O*

*OH

H* + O2

*OH + H2H*

H2O + Er

*O* + H2 H*

*OH

*O*

*OHH* + O2

Ea + H2 → H* + H* Ea + O2 → *O* + *O*

Ioni e Radicali

liberi

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Ing. Cristiano Cusin 61

E’ sufficiente che siano presenti combustibile e comburente perché avvenga la combustione? ENERGIA ATTIVAZIONE

ed una volta innescata la reazione cosa serve per mantenerla?

TEMPERATURA (pressione/velocità combustione)AUTOCATALISI

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Ing. Cristiano Cusin 62

Propagazione della combustione

Il propagarsi di un incendio e più in particolare di una fiamma richiede la presenza contemporanea di tre requisiti fondamentali:

• combustibile • comburente • temperatura• autocatalisi

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Ing. Cristiano Cusin 63

·      

QUADRILATERO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI MANTENGA LA COMBUSTIONE SONO:

TEM

PERA

TURAAUTOCATALISI

TEM

PERA

TURAAUTOCATALISI

1. PRESENZA COMBUSTIBILE2. PRESENZA COMBURENTE3. PRESENZA TEMPERATURA4. PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi)

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Ing. Cristiano Cusin 64

·      

TRIANGOLO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI VERIFICHI LA COMBUSTIONE SONO:

1. PRESENZA COMBUSTIBILE2. PRESENZA COMBURENTE3. PRESENZA ENERGIA ATTIVAZIONE (innesco)

INNESCO

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Energia di accensione• L'energia di accensione deve

consentire che almeno una parte della miscela si porti alla temperatura di autoaccensione.

• Il valore dell’energia richiesta dipende, quindi, dalla concentrazione combustibile – comburente.

• L'energia di accensione è minima alla concentrazione stechiometrica.

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Energia di accensione• Alcuni valori:

Acetilene 0.02 mJCarbone 60 “Idrogeno 0.02 “Metano 0.2 “Ossido di etilene 0.087 “Polipropilene 30 “Propano 0.3 “Propilene 0.282 “Zolfo 15 “

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Energia di accensione

• Es. di fonti di ignizione:

- fiamme, calore diretto, superfici calde;- saldature e taglio alla fiamma;- scintille di origine meccanica;- energia chimica;- surriscaldamento; - elettricità statica;- archi elettrici

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Classificazione degli inneschi

F iam m e libere

R eazionich im iche

esoterm iche

Faville

A utocom bustione

Term iche

A ttrito

S urrisca ldam ento

M eccaniche

A pparecchiature

E lettr iche

C auseIntrinseche

C onduzione

C onvezione

Irraggiam ento

Term iche

S cariche atm osferiche

E lettr iche

C auseE strinseche

C ausedi Innesco

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Ing. Cusin Cristiano 69

ACCENSIONE DIRETTA

• FIAMMA, SCINTILLA, CORPO INCANDESCENTE IN CONTATTO CON MATERIALE COMBUSTIBILE

ESEMPI: OPERAZIONI DI TAGLIO E SALDATURA

FIAMMIFERI, MOZZICONI, LAMPADE E RESISTENZE ELETTRICHE

SCARICHE ELETTROSTATICHE

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ACCENSIONE INDIRETTA• AVVIENE PER EFFETTO DELLA PROPAGAZIONE DEL

CALORE

ESEMPI: STRUTTURE CHE

CONDUCONO IL CALORE

PASSAGGIO DI FUMI ATTRAVERSO VANI SCALA

EFFETTO DELL’IRRAGGIAMENTO

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CAUSE D’INCENDIO PIÙ COMUNI• UTILIZZO NON CORRETTO DI IMPIANTI DI

RISCALDAMENTO PORTATILI O DI ALTRE FONTI DI CALORE

OSTRUZIONE DELLA VENTILAZIONE DI APPARECCHI DI RISCALDAMENTO, MACCHINARI O DI APPARECCHIATURE ELETTRICHE E DI UFFICIO

FUMARE IN AREE OVE E’ PROIBITO, NON USARE IL PORTACENERE

NEGLIGENZE DI APPALTATORI O DI ADDETTI ALLA MANUTENZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 72

Altre CAUSE D’INCENDIO

INADEGUATA PULIZIA DELLE AREE DI LAVORO

IMPIANTI ELETTRICI O UTILIZZATORI DIFETTOSI

SCARSA MANUTENZIONE DELLE APPARECCHIATURE

APPARECCHIATURE ELETTRICHE LASCIATE SOTTO TENSIONE ANCHE QUANDO INUTILIZZATE

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Ing. Cristiano Cusin 73

I comburenti• Sono le sostanze che provocano

l’ossidazione (si riducono).• Nella maggior parte dei casi, l’Ossigeno

dell’aria, ma anche:Nitriti e Nitrati (NOx), Cloro, Fluoro, Ozono, Ossidi, Perossidi, Permanganati…

• Alcuni sono instabili: la reazione può essere violenta.

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74

I comburenti

In alcuni casi, durante la reazione si forma Ossigeno, che a sua volta contribuisce alla combustione.

Ing. Cristiano Cusin

ESPLOSIVI

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Ing. Cristiano Cusin 75

Domande ?

[email protected]

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Ing. Cristiano Cusin 76

CLASSIFICAZIONE DEI FUOCHINorma EN 2

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Ing. Cristiano Cusin 77

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

LA COMBUSTIONE degli oli e grassi vegetali

Classe F: fuochi da oli e grassi vegetali o animali.

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Ing. Cristiano Cusin 78

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Ing. Cristiano Cusin 79

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COSIDDETTO “FUOCO DI CLASSE E”

(incendi di apparecchiature elettriche in tensione)

•A tale categoria di fuochi si intendono appartenere tutte le apparecchiature elettriche ed i loro sistemi di servizio che, anche nel corso della combustione, potrebbero trovarsi sotto tensione.

•La dicitura, anche se non garantita da esplicita norma, fornisce un elemento utile per valutare i limiti di un estintore, anche in riferimento alla tensione dichiarata.

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Ing. Cristiano Cusin 81

La maggior parte delle combustioni avviene in fase gassosa

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Ing. Cristiano Cusin 82

COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI

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Ing. Cristiano Cusin 83

GAS

COMBUSTIBILE

GAS

COMBURENTE

INNESCO

BASTA QUESTO PER AVERE COMBUSTIONE

VELOCITA’ DI REAZIONE

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Ing. Cristiano Cusin 84

La velocità di propagazione della combustione varia notevolmente in relazione:

•alla natura del gas

•al rapporto tra combustibile e comburente

•alla temperatura e pressione

•alle dimensioni dell’ambiente di combustione

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Ing. Cristiano Cusin 85

Limite inferiore di infiammabilità

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

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Ing. Cristiano Cusin 86

Limite superiore di infiammabilità

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

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Ing. Cristiano Cusin 87

0% 100 %

Limite inferiore

Limite superiore

COMBUSTIONE DI GAS-VAPORI

CAMPO INFIAMMABILITA’

CONCENTRAZIONE COMBUSTIBILE IN UN DATO COMBURENTE

AD UNA DATA PRESSIONE E TEMPERATURA

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Ing. Cristiano Cusin 88

Combustibile Limite Inferiore Limite Superiore

Benzina 0,9 7,5

Gas naturale 3 15

Gasolio 1 6

Butano 1,5 8,5

Metano 5 15

I valori dei limiti di infiammabilità sono diversi a seconda del combustibile e condizioni (PRESSIONE E TEMPERATURA)

* I valori rappresentano le percentuali di combustibile in volume nella miscela combustibile/comburente

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Ing. Cristiano Cusin 89

Domande!

Siamo sicuri, che in una stanza dove la concentrazione di gpl è inferiore al limite di infiammabilità, non si possa manifestare la combustione?

E in una dove è superiore?

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Ing. Cristiano Cusin 90

Attenzione ai gas infiammabili!!

ARIAMETANO GPL

PiU’ LEGGERO DELL’ARIA

PIU’ PESANTE DELL’ARIA

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Ing. Cristiano Cusin 91

Sotto il campo di infiammabilità

Dentro il campo di infiammabilità

Al di sopra del campo di infiammabilità

Risposta

GPL

Più pesante dell’aria

Ambiente chiuso

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Ing. Cristiano Cusin 92

Sostanza Densità di vaporerelativa all'aria

Acetilene 0,90Acetone 2Benzina 3,5Gasolio 7

Idrogeno 0,07Metano 0,55Pentano 2,97

Ossido di etilene 1,52Ossido dicarbonio

0,97

In alto o in basso?

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Ing. Cristiano Cusin 93

CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILIIn funzione delle loro caratteristiche fisiche

GAS LEGGEROGas avente densità rispetto all’aria 0,8

Un gas leggero quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare verso l’alto.Gas leggeri sono: (idrogeno, metano, etc.)

GAS PESANTEGas avente densità rispetto all’aria 0,8

Un gas pesante quando liberato dal proprio contenitore tende a stratificare ed a permanere nella parte bassa dell’ambiente ovvero a penetrare in cunicoli o aperture praticate a livello del piano di calpestio.Gas pesanti sono: (GPL, acetilene, etc.)

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Ing. Cristiano Cusin 94

¨ Gas compressi¨ Gas liquefatti¨ Gas Disciolti¨ Gas criogenici o refrigerati

GAS COMPRESSO

Sono i gas con temperatura critica(*) < -10 o CGas che vengono conservati allo stato gassoso ad una pressione superiore a quella atmosferica in appositi recipienti detti bombole o trasportati attraverso tubazioni.

Appartengono a questa categoria:¨ Idrogeno (H2) (gas con il maggior campo d’infiammabilità)¨ Metano (CH4)¨ Ossido di carbonio (CO)

GAS Pressione di stoccaggio (bar) valori indicativi

metano 300 idrogeno 250 gas nobili 250 ossigeno 250 aria 250

(*) Temperatura critica = temperatura al di sopra della quale i gas non possono essere liquefatti qualunque sia la pressione

CLASSIFICAZIONE DEI GAS INFIAMMABILIIn funzione delle loro modalità di conservazione

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Ing. Cristiano Cusin 95

GAS LIQUEFATTI

Il vantaggio della conservazione di gas allo stato liquido consiste nella possibilità di detenere grossi quantitativi di prodotto in spazi contenuti, in quanto un litro di gas liquefatto può sviluppare nel passaggio di fase fino a 800 litri di gas.

Appartengono a questa categoria:¨ butano¨ propano¨ ammoniaca¨ cloro¨ etilene

GASLIQUEFATTO

Grado di riempimento (kg/dm3)

ammoniaca 0,53cloro 1,25butano 0,51propano 0,42GPL miscela 0,43-0,47CO2 0,75

I contenitori di gas liquefatto debbono garantire una parte del loro volume geometrico sempre libera dal liquido per consentire allo stesso l’equilibrio con la propria fase vapore; pertanto è prescritto un limite massimo di riempimento dei contenitori detto grado di riempimento.

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Ing. Cristiano Cusin 96

GAS DISCIOLTI

Gas che sono conservati in fase gassosa disciolti entro un liquido ad una determinata pressioneAppartengono a questa categoria:

¨ acetilene (C2H2)

GAS REFRIGERATI

Gas che possono essere conservati in fase liquida mediante refrigerazione alla temperatura di equilibrio liquido-vapore con livelli di pressione estremamente modesti, assimilabili alla pressione atmosferica.

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Ing. Cristiano Cusin 97

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

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Ing. Cristiano Cusin 98

Gasolio

Aria (21% O2)

T = 20 °C

Innesco

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

NO COMBURENTE

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Ing. Cristiano Cusin 99

Gasolio

Aria (21% O2)

T = 20 °CInnesco

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

NO COMBUSTIBILE

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Ing. Cristiano Cusin 100

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

COME E’ POSSIBILE LA COMBUSTIONE DEI LIQUIDI ?

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Ing. Cristiano Cusin 101

Gasolio

Aria (21% O2)

T = 20 °CInnesco

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

MISCELA COMBUSTIBILE COMBURENTE

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Ing. Cristiano Cusin 102

PERCHE’ NON BRUCIA ?

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

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Ing. Cristiano Cusin 103

Miscela sotto il limite inferiore infiammabilità

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

Devo arricchire la miscela di

vapori innalzando la temperatura

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Ing. Cristiano Cusin 104

0Vapori

%

Campo di infiammabilità

Limite inferiore di infiammabilità

Limite superiore di infiammabilità

Zona povera di vapori

Zona satura di vapori

Liquido infiammabile

COMBUSTIONE DI LIQUIDI

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Ing. Cristiano Cusin 105

PUNTO D’INFIAMMABILITA’

La temperatura di infiammabilità è la più bassa temperatura alla quale un combustibile liquido ,a pressione

atmosferica, emette vapori sufficienti a formare con l’aria una miscela che, se

innescata, brucia

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106

Sostanza Temperatura di infiammabilità (°C)Valori indicativi

Acetone -18

Benzina -20

Gasolio 65

Alcol etilico 13

Alcool metilico 11

Toluolo 4

Olio lubrificante 149

Temperature di infiammabilità

Ing. Cristiano Cusin

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Ing. Cristiano Cusin 107

Bassi valori della temperatura di infiammabilità indicano una maggiore pericolosità del liquido combustibile:

•se la temperatura di infiammabilità è inferiore a 21°C il liquido è di categoria A

•se la temperatura di infiammabilità è compresa tra 21°C e 65°C il liquidi è di categoria B

•se la temperature di infiammabilità è superiori ai 65°C il liquidi è di categoria C

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BENZINATemperatura atmosferica 24°CPERCHE’ NON HA PRESO FUOCO

PERCHE’ SCHIUMA ?

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Ing. Cristiano Cusin 109

PUNTO D’INFIAMMABILITA’

La temperatura di infiammabilità è la più bassa temperatura alla quale un combustibile liquido ,a pressione atmosferica, emette vapori sufficienti a

formare con l’aria una miscela che, se innescata, brucia

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Ing. Cristiano Cusin 110

Temperatura di accensione (o autoaccensione)

La temperatura di accensione rappresenta la temperatura minima alla quale un combustibile in presenza di aria, brucia senza necessità di innesco

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Ing. Cristiano Cusin 111

Sostanza Temperatura di accensione (°C)Valori indicativi

Acetone 540

Benzina 250

Gasolio 220

Idrogeno 560

Alcool metilico 455

Carta 230

Legno 220-250

Gomma sintetica 300

Metano 537

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Ing. Cristiano Cusin 112

Fattori che influenzano le T. di autoaccensione ed infiammabilità:

• Il tenore di ossigeno: un suo aumento abbassa la temperatura di accensione.

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Ing. Cristiano Cusin 113

• La temperatura influenza il grado di infiammabilità agendo sulla velocità di reazione, sui limiti di infiammabilità, sulla tensione di vapore, sulla velocità di propagazione della fiamma, ecc.

• Solitamente, aumentando la temperatura, la zona di infiammabilità si allarga, attraverso la diminuzione del limite inferiore e, soprattutto, l'aumento del limite superiore.

Fattori che influenzano le T. di autoaccensione ed infiammabilità:

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Ing. Cristiano Cusin 114

Fattori che influenzano le T. di autoaccensione ed infiammabilità:

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

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Ing. Cristiano Cusin 115

COMBUSTIONE DI SOLIDI

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Ing. Cristiano Cusin 116

COMBUSTIONE DI SOLIDI

?

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Ing. Cristiano Cusin 117

PIROLISI:

Fenomeno per il quale una sostanza solida portata ad una determinata temperatura emette vapori infiammabili.

COMBUSTIONE DI SOLIDI

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Ing. Cristiano Cusin 118

I principali fattori che influenzano la combustione dei solidi sono:

¨ natura;¨ grado di porosità del materiale¨ pezzatura e forma (rapporto tra il

volume e la superficie esterna);¨ contenuto di umidità;

COMBUSTIONE DI SOLIDI

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119

riscaldamento superficiale, distillazione (pirolisi) delle

frazioni liquide combustione delle parti

carboniose

Il legno (solido eterogeneo)

COMBUSTIONE DI SOLIDI

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La gomma (solido omogeneo)

Pirolisi

Com

bu

sti

on

e

Materialeindisturbato

Fia

mm

a

Avanzamento del fronte di fiamma

Ari

a

COMBUSTIONE DI SOLIDI

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Ing. Cristiano Cusin 121

Anche le polveri bruciano, anzi addirittura spesso esplodono

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Ing. Cristiano Cusin 122

Combustione di polveri

• Il processo è influenzato dalla dimensione, dalla porosità e dalla forma del materiale.

• Più è piccola la “pezzatura”, maggiore è la facilità con cui avviene la combustione.

• Materiali in polvere, come carbone, segatura, farina, grano, zucchero, cacao, possono addirittura esplodere.

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Ing. Cristiano Cusin 123

Limite inf.(mg/litro)

Caffè 85

Carbone 55

Zolfo 35

Legno 20

Cellulosa 30

Polipropilene 20

Zolfo 35

Combustione di polveri

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Ing. Cristiano Cusin 124

Autocombustione

Materiale combustibile di piccola pezzatura, accumulato in mucchi o cataste in condizioni particolari (in carenza di O2, presenza umidità), può decomporsi, fermentare, producendo vapori infiammabili e calore.La temperatura può aumentare fino oltre la temperatura di autoaccensione ed un improvviso apporto d’aria può dunque “provocare” l’incendio.

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Ing. Cristiano Cusin 125

I PARAMETRI FISICI DELLA COMBUSTIONE

1.TEMPERATURA DI ACCENSIONE2.TEMPERATURA TEORICA DI

COMBUSTIONE3.ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE4.POTERE CALORIFICO’

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Ing. Cristiano Cusin 126

Temperatura teorica di combustione

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

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Ing. Cristiano Cusin 127

Temperatura teorica di combustione

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

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Ing. Cristiano Cusin 128

Temperature di combustione (combustione completa)

Combustibili Valori teoricicalcolati, °C

Idrogeno 2205

Ossido di carbonio 2430

Metano 2050

Etano 2085

Acetilene 2635

Benzene 2200

Petrolio 1800

Carbone amorfo 2040

Litantrace 1980

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Ing. Cristiano Cusin 129

Temperatura di combustionenegli incendi

Nel caso di incendi la temperatura di combustione effettiva è molto più bassa di quella teorica:

• si hanno perdite di calore sensibile per conduzione, alle quali si aggiungono le perdite per irraggiamento

• difetto di aria: si verificano forti perdite per calore latente, dovute alla combustione incompleta, che ha come conseguenza la presenza di incombusti nei fumi (CO, particelle carboniose, gas prodotti dalla pirolisi,ecc.)

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Ing. Cristiano Cusin 130

Temperatura della combustione

 Sostanza

TEMPERATURA DI COMBUSTIONE

Massima teorica Massima reale

Metano 2.218°C 1.880°C

Etano 2.226°C 1.895°C

Propano 2.232°C 1.925°C

Butano 2.237°C 1.895°C

Fiammifero - Oltre 1.000°C

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Ing. Cristiano Cusin 131

ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE

E’ la quantità minima di aria necessaria per raggiungere la combustione completa di tutti i materiali combustibili

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Ing. Cristiano Cusin 132

Combustibile Aria teorica Nm3/kg

Legna secca 5,7

Gas naturale 9,5

Gasolio 11,8

Coke 8,2

Olio combustibile 11,2

Idrogeno 28,6

Cellulosa 4,0

Benzina 12,0

Propano 13 

ARIA TEORICA DI COMBUSTIONE

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Ing. Cristiano Cusin 133

Si definisce come la quantità di calore (kcal - MJ ) sviluppata dalla combustione di una quantità unitaria di combustibile (kg per solidi e liquidi, in m3 in condizioni normali, cioè a pressione atmosferica e a 0°C).

Potere calorifico

1 Kg legna eq. = 4.400 kcal = 18,48 MJ

1 MJ = 238 Kcal

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Ing. Cristiano Cusin 134

il potere calorifico superiore, per il quale si considera il calore sviluppato dalla reazione allorché tutti i prodotti della combustione sono alla temperatura ambiente e quindi l’acqua prodotta è allo stato liquido

il potere calorifico inferiore, per il quale invece si considera l’acqua prodotta allo stato di vapore

Potere calorifico

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Combustibile Potere Calorifico Inferiore

Potere calorifico Superiore

  MJ/kg

MJ/Nm3

MJ/dm3

MJ/kg

MJ/Nm3

MJ/dm3

Benzina - - 31,4 - - 33,8

Coke 29,0 - - 30,0 - -

Gas naturale - 34,5 - - 38,5 -

Gasolio - - 35,5 - - 37,9

G.P.L. 46,0 - 25,0 50,0 - 27,2

Legna secca 16,7 - - 18,4 - -

Olio combustibile

41,0 - - 43,8 - -

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Ing. Cristiano Cusin 136

Domande ?

[email protected]

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PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE

Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 137

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Ing. Cristiano Cusin 138

COMBUSTIONE

CALORE FIAMMA FUMO GAS DI COMBUSTIONE

REAZIONE CHIMICA DI UNA SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO DI:

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Ing. Cristiano Cusin 139

PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE

CALORE FIAMMA FUMO GAS DI COMBUSTIONE

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Ing. Cristiano Cusin 140

Fiamme

• Il calore generato innalza la temperatura a valori tali per cui i partecipanti alla reazione irradiano energia elettromagnetica con lunghezze d'onda comprese nel campo del visibile.

• Le zone di reazione ci appaiono allora luminose e si parla di fiamme

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Ing. Cristiano Cusin 141

Fiamme• La colorazione dipende:

– dalla composizione chimica della sostanza che brucia e dal tenore di ossigeno.

– dalla temperatura:

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Ing. Cristiano Cusin 142

Gas di combustione

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

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Ing. Cristiano Cusin 143

Gas di combustione

Nelle combustioni in aria si ha la formazione di acqua liquida o vaporizzata,e di anidride carbonica dovuta alla presenza di carbonio e idrogeno nei combustibili

Ma non solo !!!

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Ing. Cristiano Cusin 144

GAS di combustione

• Se l'aria non è sufficiente ad ossidare completamente il carbonio si ha presenza, più o meno elevata, di ossido di carbonio, prodotto tipico delle combustioni in atmosfera povera di ossigeno

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Ing. Cristiano Cusin 145

Da altri elementi presenti nel combustibile saranno prodotti altri gas di combustione

• C CO CO2

• H H2O

• S SO2 SO3

• N NO2 NO3

• Cl HCl• C H N HCN• ………………

GAS di combustione

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Ing. Cristiano Cusin 146

Gas di combustione e fumi

• Fra i principali:– Ossido di carbonio (CO) – è tossico perché si lega

all’emoglobina del sangue – è incolore e inodore.– Anidride carbonica (CO2) – è asfissiante perché

riduce il quantitativo di ossigeno ma non tossica.– Acido cianidrico (HCN) – è velenoso e odora come

le mandorle amare.– Fosgene (CCl2O) – è tossico – si libera con la

combustione di materie plastiche.

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147

Sostanza Prodotti tossici Prodotti maggiormente tossici

PVC CO-CO2-HCl-Benzene-Toluene

HCl-CO

Poliammidi CO-CO2-HCN HCN-CO

Poliesteri CO-CO2- HCN –HCl(per i materiali clorurati)

HCN-CO

Resine fenoliche CO-CO2-Fenolo e derivati CO-Fenolo

Poliacrilici CO-CO2-Metacrilato di metile

CO-Metacrilato di metile

Polistirene CO-CO2-Toluene-Stirene-Benzene-Idrocarburi aromatici

CO -Idrocarburi aromatici

Legno e derivati CO-CO2 CO

Lana CO-CO2-HCN CO-HCN

Prodotti di combustione

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Ing. Cristiano Cusin 148

Effetti sull’uomo

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Ing. Cristiano Cusin 149

Altri gas presenti

• gas inerti già presenti nel’aria come l'azoto

• di gas derivanti dalla decomposizione termica di eventuali sostanze organiche non combusti

GAS di combustione

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Ing. Cristiano Cusin 150

e infine vi sono incombusti solidi o liquidi e residui minerali che vanno a formare i fumi

Prodotti di combustione

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151

Fumi• Formati dalle particelle solide e liquide

(aerosol) incombuste, disperse nei gas di combustione.

Colore CombustibileBianco Fosforo, Paglia

Giallo – Marrone Nitrocellulosa, Polvere da sparo, Acido Nitrico, Zolfo, Acido solforico

Grigio – Marrone Carta, Legno, StoffaMarrone Olio da cucina

Marrone – Nero Nafta, Diluente per verniciNero Benzina, Carbone, Catrame, Plastica,

Cherosene, Olio lubrificanteViola Iodio

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Ing. Cristiano Cusin 152

COMBUSTIONE

CALORE FIAMMA FUMO GAS DI COMBUSTIONE

REAZIONE CHIMICA DI UNA SOSTANZA COMBUSTIBILE CON UNA SOSTANZA COMBURENTE CON SVILUPPO DI:

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Ing. Cristiano Cusin 153

Calore: effetti sulle strutture• L’energia termica rilasciata durante

l’incendio, inoltre, alterare in modo significativo le caratteristiche meccaniche delle strutture:

ENERGIA (kW/m2): CONSEGUENZE 12 DANNEGGIAMENTO CAVI ELETTRICI

13 DANNEGGIAMENTO SERBATOI METALLICI33 IGNIZIONE STRUTTURE IN LEGNO

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Ing. Cristiano Cusin 154

Calore: effetti sulle strutture

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Ing. Cristiano Cusin 155

Calore-fiamme: effetti sulle strutture

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Ing. Cristiano Cusin 156

Effetti sull’uomo

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Ing. Cristiano Cusin 157

Effetti sull’uomo

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

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Ing. Cristiano Cusin 158

Effetti della carenza di ossigeno sull’uomo

incoscienza

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CONDIZIONI VIBILITA’• Temperatura • Concentrazione O2• Opacità aria• Concentrazione CO ed altri gas

• Altezza strato fumi

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Ing. Cusin Cristiano 160

SVILUPPO DELL’INCENDIO

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Ing. Cusin Cristiano 161

I FATTORI DELLO SVILUPPO

1) CARATTERISTICHE DEI COMBUSTIBILI

2) VENTILAZIONE

3) CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEL LOCALE

4) CARATTERISTICHE DEI MATERIALI COSTITUENTI

STRUTTURE ED INFRASTRUTTURE

(compartimentazione)

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Caratteristiche combustibile

• quantità di calore rilasciata nell’unità di tempo• quantità di gas (CO) rilasciati nell’unità di

tempo• quantità di ossigeno consumata nell’unità di

tempo• quantità di fumi rilasciata nell’unità di tempo• velocità avanzamento fiamma

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Ing. Cusin Cristiano 163

VELOCITA’ DI COMBUSTIONE

• Indica la quantità di materiale che brucia nell’unità di tempo e si esprime in kg / min.

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velocità propagazione fiamma

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velocità propagazione fiamma

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calore

COO2

fiamma

fumo

PER OGNI ELEMENTO COMBUSTIBILE

IGNIZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 167

PROPAGAZIONE DEL CALORE

IL FLUSSO DI CALORE FA IN MODO CHE DOPO UN CERTO TEMPO, I DUE CORPI ABBIANO LA STESSA TEMPERATURA

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Ing. Cusin Cristiano 168

PROPAGAZIONE DEL CALORE

CONDUZIONE

CONVEZIONE

IRRAGGIAMENTO

dQ=-K•A •(dT/dx) •dt

Q=h•A •t

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Ing. Cusin Cristiano 169

IRRAGGIAMENTO

COEFFICIENTE D’ASSORBIMENTO

A=E(assorbita)/E(incidente)

COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE

R=E(riflessa)/E(incidente)

COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE

T=E(trasmessa)/E(incidente) A+R+T=1

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Ing. Cusin Cristiano 170

CORPI IDEALI

CORPO NERO:

A=1, R,T=0 => ASSORBONO TUTTA L’ENERGIA!!!

CORPO GRIGIO:

A, R, T 0,

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Ing. Cusin Cristiano 171

EMISSIVITÀ

CORPO NERO (A=1):

A SEGUITO DELL’ASSORBIMENTO DI ENERGIA, I CORPI LA EMETTONO SOTTO FORMA DI ONDE ELETTROMAGNETICHE.

CORPO GRIGIO (A, R, T)0:

QN=NT4

N=costante di Stephan - Boltzmann

EMISSIVITÀ =QREALE/QNERO < 1

I CORPI GRIGI EMETTONO QUINDI QN < QN

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propagazione

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propagazione

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CONDIZIONI AMBIENTE• Temperatura • Concentrazione O2• Opacità aria• Concentrazione CO

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Ing. Cusin Cristiano 175

CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEI LOCALI

• La forma dei locali, nonché la superfici delle pareti, del pavimento e del soffitto influenzano sensibilmente l’andamento dell’incendio.

• Il tipo di materiale costituente le pareti (capacità di assorbire, trasmettere, riflettere il calore) influenza sensibilmente l’andamento dell’incendio.

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Ing. Cusin Cristiano 176

VENTILAZIONEDURANTE L'INCENDIO LA VENTILAZIONE PERMETTE

- L'INTRODUZIONE DI NUOVO COMBURENTE- L'ALLONTANAMENTO DEI PRODOTTI DI COMBUSTIONE

(gas, fumi, calore)

AERAZIONEPRIMA DELL'INNESCO

PERMETTE

- LA DILUIZIONE DI VAPORI INFIAMMABILI (sotto il Limite d'Inferiore d'Infiammabilità)

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Ing. Cusin Cristiano 177

ESEMPI AEREAZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 178

ESEMPI AEREAZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 179

ESEMPI VENTILAZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 180

ESEMPI VENTILAZIONE

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Ing. Cusin Cristiano 181

LA VENTILAZIONE

• La ventilazione naturale è generata dalle aperture del fabbricato (porte, finestre, lucernari). Il gradiente termico dei fumi ed il vento (se presente) provvede al ricambio di aria dell’edificio in fiamme.

La Ventilazione può essere:- NATURALE- ARTIFICIALE

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Ing. Cusin Cristiano 182

VENTILAZIONE NATURALE IN EDIFICI ALTI

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Ing. Cusin Cristiano 183

essere o non essere ......

VENTILARE O NON VENTILARE..... questo è il dilemma

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Fasi dell'incendio

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

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

L’INCENDIO: La dinamica

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Fasi dell'incendio• Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze

combustibili, siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile.

• Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi.

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

L’INCENDIO: La dinamica

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Ing. Cusin Cristiano 188

PROPAGAZIONE

FILM

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Fasi dell'incendio• Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili,

siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile.

• Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi.

• Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione.

• Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile.

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

L’INCENDIO: La dinamica

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Ing. Cusin Cristiano 191

FLASH OVER

FILM

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Fasi dell'incendio• Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili,

siano esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile.

• Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi.

• Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione.

• Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile.

• Estinzione: fase di conclusione della combustione per esaurimento del combustibile (termine della pirolisi dei combustibili solidi); presenza di braci

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

L’INCENDIO: La dinamica

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Fasi dell'incendio• Ignizione: fase iniziale dell'incendio, dove i vapori delle sostanze combustibili, siano

esse solide o liquide, iniziano il processo di combustione e la combustione è facilmente controllabile.

• Propagazione: caratterizzato da una scarsa quantità di combustibile coinvolta; il calore ma soprattutto le fiamme propagano l'incendio e si determina un lento innalzamento della temperatura, con emissione di fumi.

• Flash Over: brusco innalzamento della temperatura ed aumento massiccio della quantità di materiale che partecipa alla combustione.

• Incendio generalizzato: tutto il materiale presente partecipa alla combustione, la temperatura raggiunge valori elevatissimi (anche oltre 1000 °C) e la combustione è incontrollabile.

• Estinzione: fase di conclusione della combustione per esaurimento del combustibile (termine della pirolisi dei combustibili solidi); presenza di braci

• Raffreddamento: fase post-conclusiva del incendio che comporta il raffreddamento della zona interessata ed è in concomitanza con il solidificarsi al suolo delle sostanze volatili più "pesanti" dei residui della combustione.

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

L’INCENDIO: La dinamica

Raffreddamento

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Ing. Cusin Cristiano 196

VENTILARE IN UN INCENDIO ?

Migliorare la visibilità

Allontanare le fiamme ed i fumi

Abbassare la temperatura

LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:

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Ing. Cusin Cristiano 197

Prima del FLASH OVER

FLASHOVER

ELIMINARE FUMI E CALORE

ABBASSARE TEMPERATURA EVITARE IL

LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

Raffreddamento

INCENDIO GOVERNATO DAL COMBUSTIBILE

INCENDIO GOVERNATO DAL COMBURENTE

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Ing. Cusin Cristiano 199

dopo il FLASH OVER

BACKDRAF

Introdurre comburente

che alimenta la combustione

FLIM!

LA VENTILAZIONE CONSENTE DI:

FILM 2

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Ignizione

Propagazione

Incendio generalizzato Estinzione

Flash-over (o incendio generalizzato)

Tempo

Temperatura

Raffreddamento

INCENDIO GOVERNATO DAL COMBUSTIBILE

PROBLEMI PERSONE

INCENDIO GOVERNATO DAL COMBURENTE

PROBLEMI ELEMENTI STRUTTURALI

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Ing. Cristiano Cusin 201

Domande ?

[email protected]

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MECCANISMI DI ESTINZIONE

Corso base di specializzazione di prevenzione incendi 202

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Ing. Cristiano Cusin 203

INNESCO

203Ing. Cristiano Cusin

TEM

PERA

TURAAUTOCATALISI

PER PREVENIRE INCENDIO DEVO ROMPERE IL ………. ?

TRIANGOLO QUADRILATERO

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Ing. Cristiano Cusin 204

·      

QUADRILATERO DEL FUOCO

CONDIZIONI NECESSARIE AFFINCHE SI MANTENGA LA COMBUSTIONE SONO:

1. PRESENZA COMBUSTIBILE2. PRESENZA COMBURENTE3. PRESENZA TEMPERATURA4. PRESENZA RADICALI LIBERI (autocatalisi)

TEM

PERA

TURAAUTOCATALISI

TEM

PERA

TURAAUTOCATALISI

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Ing. Cristiano Cusin 205

perché l’acqua spegne il fuoco ?

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Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi:

ESAURIMENTO DEL COMBUSTIBILE

allontanamento o separazione della sostanza combustibile dal focolaio d'incendio

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

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Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi:

SOFFOCAMENTO

separazione del comburente dal combustibile o riduzione della concentrazione di comburente in aria;

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

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Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi:

RAFFREDDAMENTO

sottrazione di calore fino ad ottenere una temperatura inferiore a quella necessaria al mantenimento della combustione.

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

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Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi:

ANTICATALISI

Catturo i radicali liberi bloccando la catene della reazione

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

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Per ottenere lo spegnimento dell'incendio si può quindi ricorrere a tre sistemi:

RAFFREDDAMENTO

Normalmente per lo spegnimento di un incendio si utilizza una combinazione delle operazioni di esaurimento del combustibile, di soffocamento e di raffreddamento.

SOFFOCAMENTO

ESAURIMENTO DEL COMBUSTIBILE

RICAPITOLANDO

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

ANTICATALISI

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SOSTANZE ESTINGUENTI

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

Scelte sbagliate possono

portare ad amplificare

l'entità dell'incidente

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SOSTANZE ESTINGUENTI

INCENDIO E PREVENZIONE INCENDI

Le sostanze estinguenti normalmente utilizzate sono:   ACQUA   SCHIUMA   POLVERI   GAS INERTI   IDROCARBURI ALOGENATI (HALON)   agenti estinguenti alternativi all'halon

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ACQUA

L’acqua è la sostanza estinguente per antonomasia conseguentemente alla facilità con cui può essere reperita a basso costo.

Azione antincendioLa sua azione estinguente si esplica con le seguenti modalità:

¨ raffreddamento del combustibile per assorbimento del calore;¨ azione di soffocamento per sostituzione dell’ossigeno con il

vapore acqueo;¨ diluizione di sostanze infiammabili solubili in acqua fino a renderle

non più tali;¨ imbevimento dei combustibili solidi.

L’acqua quale agente estinguente è consigliato per incendi di combustibili solidi

AttenzioneL’acqua non può essere usato:

¨ su apparecchiature elettriche sotto tensione¨ su idrocarburi e liquidi infiammabili più leggeri dell’acqua¨ su sostanze che reagiscono con l’acqua dando origine ad

esplosioni o altre pericolose reazioni (es. sodio e potassio a contatto con l’acqua liberano idrogeno, il carburo di calcio a contatto con l’acqua libera acetilene, sodio, etc.)

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SCHIUMA

La schiuma è un agente estinguente costituito da una soluzione in acqua di un liquido schiumogeno.Sono disponibili diversi tipi di liquidi schiumogeni che vanno impiegati in relazione al tipo di combustibileEsse sono impiegate normalmente per incendi di liquidi infiammabili.In base al rapporto tra il volume della schiuma prodotta e la soluzione acqua-schiumogeno d’origine, le schiume si distinguono in:

¨ alta espansione 1:500 - 1:1000¨ media espansione 1:30 - 1:200¨ bassa espansione 1:6 - 1:12

Azione antincendioL’azione estinguente delle schiume avviene per:

¨ separazione del combustibile dal comburente¨ raffreddamento.

AttenzioneLa schiuma non può essere usata:

¨ su apparecchiature elettriche sotto tensione

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liquidi schiumogeni fluoro-proteiniciSono formati da una base proteinica addizionata con composti fluorurati. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa espansione, hanno un effetto rapido ed molto efficace su incendi di prodotti petroliferi.

liquidi schiumogeni sinteticiSono formati da miscele di tensioattivi. Essi sono adatti alla formazione di tutti i tipi di schiume e garantiscono una lunga conservabilità nel tempo, sono molto efficaci per azione di soffocamento su grandi superfici e volumi.

liquidi schiumogeni fluoro-sintetici (AFFF - Acqueous Film Forming Foam)Sono formati da composti fluorurati. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa e media espansione che hanno la caratteristica di scorrere rapidamente sulla superficie del liquido incendiato. L’impiego degli schiumogeni AFFF realizza una più efficace azione estinguente in quanto consente lo spegnimento in tempi più rapidi con una minore portata di soluzione schiumogena per metro quadrato di superficie incendiata.

liquidi schiumogeni per alcoliSono formati da una base proteinica additivata con metalli organici. Essi sono adatti alla formazione di schiume a bassa espansione e sono molto efficaci su incendi di alcoli, esteri, chetoni, eteri, aldeidi, acidi, fenoli, etc.

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POLVERI

Le polveri sono costituite da particelle solide finissime a base di bicarbonato di sodio, potassio, fosfati e sali organici.

Azione antincendioL’azione estinguente delle polveri, in seguito alla decomposizione delle stesse per effetto delle alte temperature raggiunte nell’incendio, determina:

¨ effetto chimico sulla fiamma e inibizione del processo di combustione con azione anticatalitica

¨ soffocamento (separazione del combustibile dal comburente)¨ raffreddamento del combustibile incendiato

AttenzioneLe polveri sono adatte per fuochi di classe A, B e C, mentre per incendi di classe D devono essere utilizzate polveri speciali.Da usare in luoghi apertiDanni alle apparecchiature

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GAS INERTI

I gas inerti utilizzati per la difesa dagli incendi di ambienti chiusi sono generalmente l’anidride carbonica e in minor misura l’azoto. L’anidride carbonica non risulta tossica per l’uomo, è un gas più pesante dell’aria perfettamente dielettrico, normalmente conservato come gas liquefatto sotto pressione.

Azione antincendioL’azione estinguente dell’anidride carbonica si esplica:

¨ soffocamento, riducendo la concentrazione del comburente fino ad impedire la combustione

¨ raffreddamento del combustibile, dovuto all’assorbimento di calore generato dal passaggio dalla fase liquida alla fase gassosa.

1 Kg di anidride carbonica (0 0 C e 1 Atm) = 509 litri di gas

SOSTANZA AZOTO (% in volume) CO2 (% in volume)acetone 45,2 32,4alcool etilico 49,6 38,5benzolo 47,1 34,3idrogeno 76,4 72,1metano 42,8 31propano 45,6 32,4benzina 45,2 31,9

Nella seguente tabella sono riportate le percentuali in volume di anidride carbonica e di azoto necessarie per inertizzare l’atmosfera in modo tale da renderla incapace di alimentare la combustione di alcune sostanze infiammabili:

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IDROCARBURI ALOGENATI - HALON

Gli idrocarburi alogenati, detti anche HALON (HALogenated - hydrocarbON), sono formati da idrocarburi saturi in cui gli atomi di idrogeno sono stati parzialmente o totalmente sostituiti con atomi di cromo, bromo o fluoro.Gli HALON sono efficaci su incendi che si verificano in ambienti chiusi scarsamente ventilati e producono un’azione estinguente che non danneggia i materiali con cui vengono a contatto

Azione antincendioL’azione estinguente degli HALON avviene attraverso :

¨ azione chimica (interruzione chimica della reazione di combustione tramite catalisi negativa)

¨ effetto inertizzante, riduce il campo di infiammabilitਠazione secondarie :soffocamento e raffreddamento

AttenzioneHALON per effetto delle alte temperature dell’incendio si decompongono producendo gas tossici per l’uomo già a basse concentrazioni, facilmente raggiungibili in ambienti chiusi e poco ventilati.Il loro utilizzo è stato vietato da disposizioni legislative (Legge 28/12/93 n. 549) emanate per la protezione della fascia di ozono stratosferico.

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AGENTI ESTINGUENTI ALTERNATIVI ALL’HALON

Gli agenti sostitutivi degli HALON generalmente combinano al vantaggio della salvaguardia ambientale lo svantaggio di una minore capacità estinguente rispetto agli HALON.Esistono sul mercato prodotti inertizzanti e prodotti che agiscono per azione anticatalitica.

Agenti sostitutivi degli HALON che sono trattati nello standard NFPA 2001 (edizione 1994):

Nome commerciale

CEA-410HALON 1201

NAF S-IIIFE-241FE-25

FM-200PF-23FE-13

INERGEN

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TIPI DI ESTINTORI

• Estintori ad Acqua

• Estintori a schiuma

• Estintori a polvere

• Estintori ad Anidride Carbonica

• Estintori a Idrocarburi Alogenati

Ormai in disuso

Soluzione di acqua e sostanze schiumogene miscelata con aria

Miscela di polveri a base di Bicarbonato di sodio o di potassio o di solfato di ammonio o fosfato di ammonio

Gas incolore, inodore, non nocivo per concentrazioni < 22 %

Attualmente in disuso. Il più usato è stato il bromotrifluorometano (HALON 1301)

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SOSTANZA ANTINCENDIO

NATURA DELL'INCENDIO Acqua

Getto Nebulizz. Schiuma Polvere Anidridepieno Vapore Carbonica

Materiali comuni:Carbone, legname, tessuti, carta, paglia

SI SI SI SI SI

Liquidi infiammabili più leggeri dell'acqua e non miscibili: NO SI SI SI SIVernici, benzine, olii, lubrificantiLiquidi infiammabili più leggeri dell'acqua o più pesanti anche non miscibili: SI SI SI SI SIAlcooli, acetone, acrilonitrile, acido acetico, clorobenzoloSostanze comburenti:Nitrati, Nitriti Permanganati, clorati, perclorati

SI NO NO NO NO

Sostanze reagenti, pericolosamente con l'acqua:Carburo di calcio, sodio, potassio, acidi forti, metalli fusi

NO NO NO SI SI

Gas infiammabili:Etilene, idrogeno, gas liquefatti, metano, acetilene, CO

NO SI NO SI SI

Apparecchiature elettriche:Motori elettrici, cabine elettriche, interruttori, trasformatori

NO NO NO SI SI

Costruzioni particolari:Apparecchiature delicate, quadri, documenti, tappeti e mobili d'arte

NO NO NO SI SI

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Ing. Cristiano Cusin 222

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