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Il fuoco

Nascosto 1
Il fuoco è la manifestazione di un processo di conversione di energia chimica in energia termica: è un’ossidazione, più precisamente un “ossidoriduzione”.
ossidazione
Ossidorizzazione
Il metano, bruciando si ossida creando anidride carbonica ed acqua.
Durante il processo di combustione veerà  emessa dell'energia sotto forma di calore.
Fuoco
Triangolo del fuoco
Rappresentazione classica dei tre elementi essenziali per la combustione. I lati rappresentano rispettivamente il combustibile, il comburente e l'energia.
Il triangolo del fuoco rappresenta l’essenzialità dei tre elementi necessari per la generazione di un fuoco. Per spegnerlo sarà sufficiente rimuovere almeno uno di essi.
Tetraedro
Tetraedro del fuoco
Il tetraedro fornisce un'ulteriore informazione rispetto al triangolo: include la "catalisi".
Le quattro facce della figura solida rappresentano rispettivamente il combustibile, il comburente, l'energia ed infine la catalisl.
Il tetraedro del fuoco, è una rappresentazione più evoluta che considera anche i processi catalitici, che sempre avvengono. Si formeranno radicali liberi che avranno vita per pochi nanosecondi.
Il processo catalitico ci offre un potente mezzo di estinzione capace di deviare la reazione di ossidazione.
Combustione
Processo di combustione del gas metano
Ossidrile
Durante il processo di combustione, si formano dei radicali liberi che hanno vita di qualche nanosecondo; successivamente con un atomo 1/2H2 andranno a costituire una molecola di H2O
anticatalisi
L'ossidrile (OH)- , in presanza di atomi di Cl, Fl, Br, non completa il ciclo precedentemente illustrato, associandosi ad essi.
Catalisi inversa
La reazione di combustione del metano, si è interrotta.
Definizioni fondamentali
  •  Fiamma è la superficie di discontinuità di separazione fra miscela fresca e gas combusti; è fonte di luminosità.
Infiammabilità dei combustibili liquidi:
  • La tensione di vapore di un liquido dipende dalla sua massa molecolare e dalle forze intermolecolari  che ne determinano la coesione. A parità di temperatura le molecole aventi massa molecolare maggiore si muovono più lentamente delle molecole più leggere. La tensione di vapore di una sostanza (o di una miscela liquida) è la pressione parziale del suo vapore quando raggiunge l'equilibrio fra la fase liquida e la fase gassosa (ad una determinata temperatura). La tensione di vapore varia in funzione della temperatura. La tensione di vapore aumenterà con l’aumentare della temperatura. Una sostanza combustibile è da considerarsi tanto più pericolosa, quanto sia elevata la sua tensione di vapore.
  • Il punto di infiammabilità in vaso chiuso è la temperatura in gradi Celsius alla quale un combustibile emetterà una quantità sufficiente di vapori infiammabili da accendersi, ma non mantenere la combustione.
  • Temperatura o punto di accensione, è quella temperatura alla quale la miscela continuerà a bruciare, in quanto si genererà sufficiente energia in grado di far sviluppare i vapori, con continuità per auto-sostenere la combustione. Tanto sono più basse e vicine le due temperature, maggiore è la possibilità dello sviluppo di un fuoco non desiderato.
NOTA: SOLAS, Cap II-2 A, Reg.1. 6.1 Requirements for tankers.
In this chapter shall apply to tankers carrying crude oil or petroleum products having a flashpoint not exceeding 60°C (closed cup test),, and a Reid vapour pressure which is below the atmospheric pressure or other liquid products having a similar fire hazard.
Codici delle proprietà
Secondo l'IMDG code e l'ADR, la classe 3 (liquidi infiammabili) comprende quei prodotti che possono dare vapori infiammabili sotto 60°C per il test in vaso chiuso (o 65.6°C in vaso aperto).
Classificazione delle pericolosità. La pericolosità dei materiali classificati è definita in base ai rischi che rivestono nei confronti delle persone e dell'ambiente.
IMDG 3
Classe 1 Materiali e sostanze esplosive
Classe 2 Gas
Classe 3 Liquidi infiammabili
Classe 4.1 Materie solide infiammabili e auto reattive
Classe 4.2 Sostanze soggette ad auto combustione
Classe 4.3 Sostanze che, a contatto con l'acqua, sprigionano gas infiammabili
Classe 5.1 Sostanze ossidanti
Classe 5.2 Perossidi organici
Classe 6.1 Sostanze tossiche
Classe 6.2 Prodotti infettivi
Classe 7 Materiali radioattivi
Classe 8 Materiali corrosivi
Classe 9 Materiali con pericolosità varia e pericolosi per l'ambiente
Canpo di infiammabilità dei alcuni gas
infiammabilità
Vapori
I vapori di un liquido infiammabile o i gas, presentano un diverso grado di pericolosità a seconda della loro diluizione nell’ambiente (rapporto di miscela). Esempio: il gas metano, in ambiente omogeneo, non esploderà sinché il contenuto di gas sia inferiore al 5,3%: non vi è sufficiente combustibile in rapporto ad un eccesso di comburente (poor). Fra il 5,3% ed il 14% di gas in atmosfera, si avrà l’accensione (flammability range).
Oltre questo valore, il combustibile sarà in eccesso rispetto al comburente per cui ancora una volta non si avrà la combustione (over rich). La stessa cosa avvienene per tutti gli altri gas.
Classificazione europea dei combustibili
 
La classificazione ed identificazione dell’origine dei fuochi, è fondamentale per la lotta antincendio. In relazione alla classe del fuoco si dovrà utilizzare solo l’estinguente appropriato.
La classificazione australiana è identica, ma include i fuochi "E" elettrici.
Fuochi di classe A
Solidi combustibili con fiamma viva o formazione di brace.
Carta, legna, stoffa, carbone, materie plastiche.
Fuochi di classe B
Idrocarburi liquidi infiammabili e solidi che possono liquefarsi
Prodotti petroliferi, gomme, zolfo liquido, resine, fenoli.
Fuochi di classe C
Gas infiammabili, Metano, propano, butano, cloro, acetilene, cloruro di metile
Fuochi di classe D
Metalli infiammabili, Magnesio, potassio, fosforo, sodio, carburi.
Fuochi di classe F
Fuochi che interessano i mezzi di cottura dovuti ad oli e grassi vegetali o animali.
Fuochi di natura elettrica
In passato esisteva la categoria "E" che classificava tali fuochi. Di fatto era un nonsenso, in quanto l'elettricità è l'innesco: il materiale che parteciperebbe all'incendio potrebbe essere: pittura o materiali di supporto od altri che comunque rientrano nelle categorie predette.
Tutto brucia
L'affermazione potrebbe sorprendere se non si volesse ricordare che cosa è il fuoco.


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Classificazione americana dei fuochi, secondo NFPA
Classe A
Fuochi che coinvolgono combustibili ordinari', qualilegno, stoffa, carta, gomma e molte plastiche.
Richiedono l’assorbimento del calore con liquidi e alcuni prodotti chimici che ritardano la combustione.
Classe B
Incendi che coinvolgono liquidi infiammabili o vapori combustibili.
Estinguenti che impediscano la fuoriuscita dei vapori infiammabili o che interrompano la combustione.
Classe C
Incendi che coinvolgono apparecchiature elettriche sotto tensione (in tensione).
Sono necessari agenti estinguenti non conduttivi per offrire la sicurezza all'operatore.
Classe D
Incendi che coinvolgono metalli combustibili, come magnesio, titanio, zirconio, sodio o potassio.
Occorrerà un mezzo estinguente che assorba il calore e che non sia reattivo con il materiale.
Ckasse K
Incendi che coinvolgono apparecchi di cottura commerciali con oli o grassi ad alta temperatura.
Per questa classe di fuoco viene utilizzato un agente ad acetato di potassio umido a basso pH.
Comburenti
Aria, Ossigeno [O2], Ozono [O3],  Cloro [Cl2], Fluoro [Fl2],  Acqua ossigenata [H2O2].
Combustibili e comburenti, reagendo nel processo di combustione produrranno gas e fumi.
Fumi e gas
Fasi dell’incendio
La curva generica di un incendio ne evidenzia le fasi fondamentali: prima propagazione con andamento sub-orizzontale, “flash over” con andamento quasi verticale ed infine l’incendio diffuso.
  • La prima fase è caratterizzata da un aumento di temperatura relativamente lento nel tempo; l’incendio non ha ancora un sufficiente potenziale energetico che ne agevoli la propagazione , le temperature non dovrebbero superare i 200°C: sarà possibile spegnere l’incendio.
  • Durante la seconda fase l’aumento della temperatura è molto rapido e l’incendio si auto sostiene, si propaga velocemente e le temperature crescono rapidamente, rendendo molto difficile lo spegnimento: si dovrà confinare l’incendio e raffreddare le partizioni.
  • Nella terza fase l’incendio è generalizzato: tutto brucia; si raggiungono le massime temperature, oltre i mille gradi centigradi; raffreddare le partizioni per contenere l’incendio nello spazio d’origine e provvedere al “safe return to port”.
Diagramma t-t tempertura-tempo
Emissioni in atmosfera
I prodotti della combustione saranno di diversa natura, in funzione degli elementi reagenti. Si potranno avere gas asfissianti, gas tossici, gas corrosivi, gas sedativi. E’ doveroso ricordare che la maggiop parte delle vittime di un incendio (oltre il 95%) è causata dai gas emessi nel processo di combustione.
I fumi potranno essere di varia colorazione, dal binco (vapor d'acqua condensato) al nero (particolato carbonioso volatile incombusto), blu combustione incompleta di carburante od olio lubrificante, giallo è dovuto ad emissioni di NOx, che se raffreddato dventerà marrone.
Gas
Incendio boschivo
L'incendio di classe "A" produce fumi di colore bianco (vapor d'acqua) e grigiastro (cneri di legna).
Incendio a bordo
Incendio di classe "B". Combustione di idrocarburi o di pitture. Sviluppa fumi di colore marrone scuro - nero, costituito da particolato carbonioso non combusto.
Contenuto
Fire Equipment
Dotazione operatore antincendio secondo la Risoluzione MSC 93(78) – INTERNATIONAL CODE FOR SAFETY SYSTEM (RIF.SOLAS II – 2) ovvero contenuto standard della stazione antincendio.
Personal equipment:
  • Indumento che protegga la pelle da irraggiamento dell’incendio e dai vapori prodotti, La superficie esterna deve essere resistente all’acqua,
  • Stivali di gomma od altro materiale non elettroconduttore,
  • Elmetto rigido per protezione da impatto,
  • Torcia di sicurezza con autonomia di almeno tre ore (explosion proof nelle zone a rischio di esplosione),
  • Ascia con manico ad alto isolamento,
  • Deve essere incluso anche un autorespiratore con autonomia di trenta minuti e serbatoi ad aria compressa di riserva.
Ogni apparato respiratore deve essere munito di una fune non combustibile lunga trenta metri.
Eventuali dispositivi aggiunti dall'Armatore, oltre al minimo richiesto, dovranno essere indicato sulla porta tramite i simboli IMOFIRE. Ad esempio è stato aggiunto un autorespiratore ed una tuta termoriflettente.
Effetti fisiologici del calore sul corpo umano
Il calore provoca disidratazione e blocco della respirazione.
Il limite di temperatura sopportabile in ambiente secco è di circa 150 °C, in ambiente umido (fumi) 60 °C.
Ustioni in base alla profondità.
  • I grado: sono di tipo superficiale, interessano l’epidermide (1), sono facilmente guaribili, (es. eritema solare, se su una superficie dell’80% si potrebbe incorrere nello shock termico);
  • II grado:sono più profonde, interessano il derma (2), presentano vescicole acquose: guaribili con specifico trattamento sanitario (se più del 30% della superficie del corpo si può incorrere in un grave stato di shock;
  • III grado: è la più profonda, interessa l’ipoderma (3) ed eventualmente anche i muscoli. In questo caso si manifestamo effetti più gravi. Assurdamente si proverà assenza di dolore dato ché le terminazioni nervose sono distrutte. La spedalizzazione è necessaria;
  • IV grado: è la carbonizzazione dei tessuti.    
Estensione delle ustioni
Le estensioni delle ustioni sul corpo umano si possono quantificare in percentuale.
L'immagine mostra i valori definiti per porzione del corpo secondo il metodo di Wallace,
Il metodo è anche detto regola del nove.
Stratigrfia della pelle
1) epidermide (strato esterno);
2) derma, strato grasso sottostante l'epidermide, che le conferisce elasticita;
3) ipoderma, strato sottostante il derma, a contatto con la muscolatura
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