Antincendio ed combustione sono stati definiti in vari modi. Per i nostri scopi, le affermazioni più importanti in relazione alla combustione, come fenomeno, sono le seguenti:

• La combustione rappresenta una serie autosufficiente di reazioni consistenti in trasformazioni fisiche e chimiche.

• I materiali coinvolti entrano in reazione con l'agente ossidante dell'ambiente circostante, che nella maggior parte dei casi è con l'ossigeno dell'aria.

• L'accensione richiede condizioni di avviamento favorevoli, che generalmente sono un riscaldamento sufficiente del sistema che copre la richiesta energetica iniziale della reazione a catena della combustione.

• La risultante delle reazioni è spesso esotermica, il che significa che durante la combustione viene rilasciato calore e questo fenomeno è spesso accompagnato da fiamme visibilmente osservabili.

Accensione può essere considerato il primo passo del processo autosufficiente della combustione. Può verificarsi come accensione pilotata (o accensione forzata) se il fenomeno è causato da qualsiasi fonte di ignizione esterna, oppure può verificarsi come accensione automatica (o autoaccensione) se il fenomeno è il risultato di reazioni che avvengono nel materiale combustibile stesso e accoppiate con il rilascio di calore.

La propensione all'accensione è caratterizzata da un parametro empirico, il temperatura di accensione (vale a dire, la temperatura più bassa, da determinare mediante test, alla quale il materiale deve essere riscaldato per l'accensione). A seconda che questo parametro sia determinato o meno, con metodi di prova speciali, dall'uso di una qualsiasi fonte di accensione, distinguiamo tra il temperatura di accensione pilotata e la temperatura di autoaccensione.

Nel caso di accensione pilotata, l'energia necessaria per l'attivazione dei materiali coinvolti nella reazione di combustione è fornita da sorgenti di accensione. Tuttavia, non esiste una relazione diretta tra la quantità di calore necessaria per l'accensione e la temperatura di accensione, perché sebbene la composizione chimica dei componenti del sistema combustibile sia un parametro essenziale della temperatura di accensione, essa è notevolmente influenzata dalle dimensioni e dalle forme dei materiali , la pressione dell'ambiente, le condizioni del flusso d'aria, i parametri della sorgente di accensione, le caratteristiche geometriche del dispositivo di prova, ecc. Questo è il motivo per cui i dati pubblicati in letteratura per temperatura di autoaccensione e temperatura di accensione pilotata possono essere significativamente differenti.

Il meccanismo di accensione di materiali in diversi stati può essere semplicemente illustrato. Ciò comporta l'esame dei materiali come solidi, liquidi o gas.

ponte materiali solidi assorbono energia da qualsiasi fonte di ignizione esterna per conduzione, convezione o irraggiamento (principalmente mediante la loro combinazione), o si riscaldano come risultato dei processi di produzione di calore che avvengono internamente che avviano la decomposizione sulle loro superfici.

Affinché l'accensione avvenga con liquidi, questi devono avere la formazione di uno spazio di vapore al di sopra della loro superficie in grado di bruciare. I vapori rilasciati ei prodotti di decomposizione gassosi si mescolano con l'aria sopra la superficie di materiale liquido o solido.

I flussi turbolenti che si generano nella miscela e/o nella diffusione aiutano l'ossigeno a raggiungere le molecole, gli atomi ei radicali liberi sopra e sopra la superficie, già idonei alla reazione. Le particelle indotte entrano in interazione, con conseguente rilascio di calore. Il processo accelera costantemente e, quando inizia la reazione a catena, il materiale si accende e brucia.

Viene chiamata la combustione nello strato sotto la superficie di materiali combustibili solidi fumante, e viene chiamata la reazione di combustione che avviene sull'interfaccia di materiali solidi e gas raggiante. Bruciare con le fiamme (o fiammeggiante) è il processo nel corso del quale avviene la reazione esotermica di combustione in fase gassosa. Questo è tipico per la combustione di materiali sia liquidi che solidi.

Gas combustibili bruciare naturalmente in fase gassosa. È un'affermazione empirica importante che le miscele di gas e aria sono in grado di accendersi solo in un certo intervallo di concentrazione. Questo vale anche per i vapori dei liquidi. I limiti inferiore e superiore di infiammabilità di gas e vapori dipendono dalla temperatura e dalla pressione della miscela, dalla fonte di accensione e dalla concentrazione dei gas inerti nella miscela.

Fonti di accensione

I fenomeni che forniscono energia termica possono essere raggruppati in quattro categorie fondamentali quanto alla loro origine (Sax 1979):

1. energia termica generata durante le reazioni chimiche (calore di ossidazione, calore di combustione, calore di soluzione, riscaldamento spontaneo, calore di decomposizione, ecc.)

2. energia termica elettrica (riscaldamento a resistenza, riscaldamento a induzione, calore da arco voltaico, scintille elettriche, scariche elettrostatiche, calore generato da fulmini, ecc.)

3. energia termica meccanica (calore da attrito, scintille da attrito)

4. calore generato dalla decomposizione nucleare.

La seguente discussione affronta le fonti di ignizione più frequentemente riscontrate.

fiamme libere

Le fiamme libere possono essere la fonte di accensione più semplice e più frequentemente utilizzata. Un gran numero di utensili di uso comune e vari tipi di apparecchiature tecnologiche operano con fiamme libere, o consentono la formazione di fiamme libere. Bruciatori, fiammiferi, fornaci, apparecchi di riscaldamento, fiamme di cannelli di saldatura, tubi rotti di gas e olio, ecc. possono essere praticamente considerati potenziali fonti di accensione. Poiché con una fiamma aperta la fonte di accensione primaria rappresenta essa stessa una combustione autosufficiente esistente, il meccanismo di accensione significa essenzialmente la diffusione della combustione a un altro sistema. A condizione che la fonte di accensione con fiamma libera possieda energia sufficiente per iniziare l'accensione, inizierà la combustione.

Accensione spontanea

Le reazioni chimiche che generano calore spontaneamente comportano il rischio di ignizione e combustione come “sorgenti interne di ignizione”. I materiali inclini al riscaldamento spontaneo e all'accensione spontanea possono tuttavia diventare fonti secondarie di accensione e dare luogo all'accensione dei materiali combustibili nell'ambiente circostante.

Sebbene alcuni gas (p. es., fosfuro di idrogeno, idruro di boro, idruro di silicio) e liquidi (p. es., carbonili metallici, composizioni organometalliche) siano inclini all'ignizione spontanea, la maggior parte delle ignizioni spontanee si verificano come reazioni superficiali di materiali solidi. L'accensione spontanea, come tutte le accensioni, dipende dalla struttura chimica del materiale, ma il suo verificarsi è determinato dal grado di dispersione. L'ampia superficie specifica consente l'accumulo locale del calore di reazione e contribuisce all'aumento della temperatura del materiale al di sopra della temperatura di autoaccensione.

Viene favorita anche l'accensione spontanea di liquidi se vengono a contatto con l'aria su materiali solidi di ampia superficie specifica. I grassi e soprattutto gli oli insaturi contenenti doppi legami, quando assorbiti da materiali fibrosi e loro prodotti, e quando impregnati in tessuti di origine vegetale o animale, sono inclini all'accensione spontanea in condizioni atmosferiche normali. L'accensione spontanea di prodotti di lana di vetro e di lana minerale prodotti da fibre non combustibili o materiali inorganici che ricoprono ampie superfici specifiche e contaminati da olio hanno causato incidenti di incendio molto gravi.

L'accensione spontanea è stata osservata principalmente con polveri di materiali solidi. Per i metalli con una buona conducibilità termica, l'accumulo di calore locale necessario per l'accensione richiede una frantumazione molto fine del metallo. Man mano che la dimensione delle particelle diminuisce, aumenta la probabilità di accensione spontanea e con alcune polveri metalliche (ad esempio ferro) ne deriva la piroforosità. Durante lo stoccaggio e la manipolazione di polvere di carbone, fuliggine a distribuzione fine, polveri di lacche e resine sintetiche, nonché durante le operazioni tecnologiche con esse effettuate, è necessario prestare particolare attenzione alle misure preventive contro l'incendio per ridurre il pericolo di autoaccensione.

I materiali inclini alla decomposizione spontanea mostrano una speciale capacità di accendersi spontaneamente. L'idrazina, se posta su qualsiasi materiale con un'ampia superficie, prende fuoco immediatamente. I perossidi, ampiamente utilizzati dall'industria delle materie plastiche, si decompongono facilmente spontaneamente e, come conseguenza della decomposizione, diventano pericolose fonti di accensione, innescando occasionalmente una combustione esplosiva.

La violenta reazione esotermica che si verifica quando alcune sostanze chimiche entrano in contatto tra loro può essere considerata un caso particolare di accensione spontanea. Esempi di tali casi sono il contatto dell'acido solforico concentrato con tutti i materiali combustibili organici, i clorati con sali o acidi di zolfo o ammonio, i composti alogenati organici con metalli alcalini, ecc. (materiali incompatibili) richiede una particolare attenzione in particolare nella conservazione e co-conservazione e nell'elaborazione delle norme antincendio.

Vale la pena ricordare che un riscaldamento spontaneo così elevato e pericoloso può, in alcuni casi, essere dovuto a condizioni tecnologiche errate (ventilazione insufficiente, bassa capacità di raffreddamento, discrepanze di manutenzione e pulizia, surriscaldamento della reazione, ecc.) o promosso da esse.

Alcuni prodotti agricoli, quali mangimi fibrosi, semi oleosi, cereali in germinazione, prodotti finali dell'industria di trasformazione (fette di barbabietole essiccate, fertilizzanti, ecc.), mostrano una predisposizione all'accensione spontanea. Il riscaldamento spontaneo di questi materiali ha una particolarità: le pericolose condizioni di temperatura degli impianti sono aggravate da alcuni processi biologici esotermici non facilmente controllabili.

Fonti di accensione elettrica

Le macchine elettriche, gli strumenti e i dispositivi di riscaldamento azionati da energia elettrica, nonché le apparecchiature per la trasformazione di energia e l'illuminazione, in genere non presentano alcun rischio di incendio per l'ambiente circostante, a condizione che siano stati installati in conformità con le norme e i requisiti di sicurezza pertinenti delle norme e che durante il loro funzionamento siano state osservate le prescrizioni tecnologiche associate. La manutenzione regolare e la supervisione periodica riducono notevolmente la probabilità di incendi ed esplosioni. Le cause più frequenti di incendi nei dispositivi elettrici e nei cablaggi sono sovraccaricare, corto circuiti, scintille elettriche ed elevate resistenze di contatto.

Il sovraccarico esiste quando il cablaggio e gli apparecchi elettrici sono esposti a una corrente superiore a quella per cui sono stati progettati. La sovracorrente che passa attraverso il cablaggio, i dispositivi e le apparecchiature potrebbe portare a un surriscaldamento tale che i componenti surriscaldati dell'impianto elettrico si danneggiano o si rompono, invecchiano o si carbonizzano, provocando la fusione dei cavi e dei rivestimenti dei cavi, le parti metalliche incandescenti e il combustibile strutturale unità andando ad accendersi e, a seconda delle condizioni, propagando anche l'incendio all'ambiente. La causa più frequente di sovraccarico è che il numero di utenze collegate è superiore a quello consentito o la loro capacità supera il valore stabilito.

La sicurezza operativa degli impianti elettrici è più frequentemente messa in pericolo dai cortocircuiti. Sono sempre la conseguenza di un eventuale danno e si verificano quando le parti del cablaggio elettrico o delle apparecchiature allo stesso livello di potenziale o a diversi livelli di potenziale, isolate tra loro e da terra, vengono a contatto tra loro o con la terra. Tale contatto può avvenire direttamente come contatto metallo-metallo o indirettamente, tramite arco elettrico. In caso di corto circuito, quando alcune unità dell'impianto elettrico entrano in contatto tra loro, la resistenza sarà notevolmente inferiore e, di conseguenza, l'intensità della corrente sarà estremamente elevata, forse di diversi ordini di grandezza inferiore. L'energia termica rilasciata durante le sovracorrenti con cortocircuiti di grandi dimensioni potrebbe provocare un incendio nel dispositivo interessato dal cortocircuito, con l'accensione dei materiali e delle apparecchiature nell'area circostante e la propagazione dell'incendio all'edificio.

Le scintille elettriche sono fonti di energia termica di piccola entità, ma come dimostrato dall'esperienza, agiscono frequentemente come fonti di accensione. In normali condizioni di lavoro, la maggior parte degli apparecchi elettrici non emette scintille, ma il funzionamento di alcuni dispositivi è normalmente accompagnato da scintille.

Le scintille introducono un pericolo soprattutto nei luoghi in cui, nella zona della loro generazione, potrebbero formarsi concentrazioni esplosive di gas, vapori o polveri. Di conseguenza, le apparecchiature che normalmente emettono scintille durante il funzionamento possono essere installate solo in luoghi in cui le scintille non possono provocare incendi. Di per sé, il contenuto energetico delle scintille è insufficiente per l'accensione dei materiali nell'ambiente o per innescare un'esplosione.

Se un sistema elettrico non ha un contatto metallico perfetto tra le unità strutturali attraverso le quali scorre la corrente, in questo punto si verificherà un'elevata resistenza di contatto. Questo fenomeno è nella maggior parte dei casi dovuto ad errata realizzazione dei giunti o ad installazioni non a regola d'arte. Anche il disinnesto dei giunti durante il funzionamento e l'usura naturale possono essere causa di un'elevata resistenza al contatto. Gran parte della corrente che scorre attraverso luoghi con maggiore resistenza si trasformerà in energia termica. Se questa energia non può essere dissipata a sufficienza (e il motivo non può essere eliminato), l'aumento estremamente elevato della temperatura potrebbe portare a una condizione di incendio che mette in pericolo l'ambiente circostante.

Se i dispositivi funzionano sulla base del concetto di induzione (motori, dinamo, trasformatori, relè, ecc.) e non sono calcolati correttamente, durante il funzionamento possono formarsi correnti parassite. A causa delle correnti parassite, le unità strutturali (bobine e relativi nuclei di ferro) potrebbero riscaldarsi, provocando l'accensione dei materiali isolanti e la combustione delle apparecchiature. Potrebbero formarsi correnti parassite, con queste nefaste conseguenze, anche nelle strutture metalliche attorno alle apparecchiature ad alta tensione.

Scintille elettrostatiche

La carica elettrostatica è un processo nel corso del quale qualsiasi materiale, originariamente dotato di neutralità elettrica (e indipendente da qualsiasi circuito elettrico) si carica positivamente o negativamente. Ciò può avvenire in uno dei tre modi seguenti:

1.      carica di separazione, tale che le cariche di polarità sottrattiva si accumulano simultaneamente su due corpi

2.      caricare con il passaggio, tale che le cariche che si dissolvono lasciano dietro di sé cariche di segno di polarità opposte

3.      carica prendendo in carico, in modo tale che il corpo riceva cariche dall'esterno.

Questi tre modi di carica possono derivare da vari processi fisici, tra cui la separazione dopo il contatto, la scissione, il taglio, la polverizzazione, lo spostamento, lo sfregamento, lo scorrimento di polveri e fluidi nel tubo, l'urto, il cambiamento di pressione, il cambiamento di stato, la fotoionizzazione, la ionizzazione termica, distribuzione elettrostatica o scarica ad alta tensione.

La carica elettrostatica può verificarsi sia sui corpi conduttori che sui corpi isolanti a seguito di uno qualsiasi dei processi sopra menzionati, ma nella maggior parte dei casi i processi meccanici sono responsabili dell'accumulo delle cariche indesiderate.

Dal gran numero di effetti nocivi e rischi dovuti alla carica elettrostatica e alla scarica di scintille che ne derivano, si possono menzionare in particolare due rischi: la messa in pericolo di apparecchiature elettroniche (ad esempio, computer per il controllo del processo) e il pericolo di incendio ed esplosione .

Le apparecchiature elettroniche sono in pericolo prima di tutto se l'energia di scarica dalla carica è sufficientemente elevata da causare la distruzione dell'ingresso di qualsiasi parte semiconduttiva. Lo sviluppo delle unità elettroniche nell'ultimo decennio è stato seguito dal rapido aumento di questo rischio.

Lo sviluppo del rischio di incendio o di esplosione richiede la coincidenza nello spazio e nel tempo di due condizioni: la presenza di qualsiasi mezzo combustibile e la scarica con capacità di accensione. Questo pericolo si verifica principalmente nell'industria chimica. Può essere stimato sulla base del cosiddetto sensibilità alla scintilla di materiali pericolosi (minima energia di accensione) e dipende dall'entità dell'addebito.

È un compito essenziale ridurre questi rischi, vale a dire la grande varietà di conseguenze che vanno dai problemi tecnologici alle catastrofi con incidenti mortali. Esistono due mezzi per proteggersi dalle conseguenze della carica elettrostatica:

1. impedire l'avvio del processo di addebito (è evidente, ma solitamente molto difficile da realizzare)

2. limitare l'accumulo di cariche per evitare il verificarsi di scarichi pericolosi (o qualsiasi altro rischio).

Il fulmine è un fenomeno elettrico atmosferico in natura e può essere considerato una fonte di accensione. La carica statica prodotta nelle nuvole viene equalizzata verso la terra (colpo di fulmine) ed è accompagnato da una scarica ad alta energia. I materiali combustibili nel luogo del colpo di fulmine e nei suoi dintorni potrebbero prendere fuoco e bruciare. Ad alcuni colpi di fulmine vengono generati impulsi molto forti e l'energia viene equalizzata in più fasi. In altri casi iniziano a fluire correnti di lunga durata, che a volte raggiungono l'ordine di grandezza di 10 A.

Energia termica meccanica

La pratica tecnica è costantemente accoppiata con l'attrito. Durante il funzionamento meccanico, si sviluppa calore per attrito e se la perdita di calore è limitata a tal punto che il calore si accumula nel sistema, la sua temperatura può aumentare fino a un valore pericoloso per l'ambiente e può verificarsi un incendio.

Le scintille da attrito si verificano normalmente nelle operazioni tecnologiche del metallo a causa di un forte attrito (molatura, scheggiatura, taglio, urto) o a causa di oggetti o strumenti metallici che cadono o cadono su un pavimento duro o durante le operazioni di molatura a causa di contaminazioni metalliche all'interno del materiale sotto l'impatto della molatura . La temperatura della scintilla generata è normalmente superiore alla temperatura di accensione dei materiali combustibili convenzionali (come per scintille da acciaio, 1,400-1,500 °C; scintille da leghe rame-nichel, 300-400 °C); tuttavia, la capacità di accensione dipende dall'intero contenuto di calore e dall'energia di accensione più bassa del materiale e della sostanza da accendere, rispettivamente. È stato dimostrato in pratica che le scintille di attrito comportano un reale rischio di incendio negli spazi aerei in cui sono presenti gas, vapori e polveri combustibili in concentrazioni pericolose. Pertanto, in queste circostanze, è da evitare l'uso di materiali che producono facilmente scintille, nonché processi con scintille meccaniche. In questi casi la sicurezza è data da utensili che non generano scintille, cioè realizzati in legno, cuoio o materiali plastici, oppure utilizzando utensili in leghe di rame e bronzo che producono scintille a bassa energia.

Superfici calde

In pratica, le superfici di apparecchiature e dispositivi possono riscaldarsi in misura pericolosa sia normalmente che a causa di un malfunzionamento. Forni, fornaci, dispositivi di essiccazione, scarichi di gas di scarico, tubi del vapore, ecc. spesso provocano incendi in ambienti con aria esplosiva. Inoltre, le loro superfici calde possono incendiare materiali combustibili avvicinandosi o entrando in contatto. Per la prevenzione, è necessario osservare le distanze di sicurezza e una regolare supervisione e manutenzione ridurrà la probabilità che si verifichi un pericoloso surriscaldamento.

Rischi di incendio di materiali e prodotti

La presenza di materiale combustibile negli impianti combustibili rappresenta una condizione evidente di combustione. I fenomeni di combustione e le fasi del processo di combustione dipendono fondamentalmente dalle proprietà fisiche e chimiche del materiale coinvolto. Pertanto, sembra ragionevole effettuare un'indagine sull'infiammabilità dei vari materiali e prodotti rispetto al loro carattere e proprietà. Per questa sezione, il principio di ordinamento per il raggruppamento dei materiali è governato da aspetti tecnici piuttosto che da concezioni teoriche (NFPA 1991).

Legno e prodotti a base di legno

Il legno è uno dei materiali più comuni nell'ambiente umano. Case, strutture edilizie, mobili e beni di consumo sono fatti di legno, ed è anche ampiamente utilizzato per prodotti come la carta e nell'industria chimica.

Il legno e i prodotti in legno sono combustibili e, quando vengono a contatto con superfici ad alta temperatura ed esposti a radiazioni di calore, fiamme libere o qualsiasi altra fonte di accensione, si carbonizzano, si infiammano, prendono fuoco o bruciano, a seconda delle condizioni di combustione. Per ampliare il campo della loro applicazione è necessario il miglioramento delle loro proprietà di combustione. Al fine di rendere meno combustibili gli elementi strutturali realizzati in legno, essi vengono tipicamente trattati con agenti ignifughi (es. saturati, impregnati, provvisti di rivestimento superficiale).

La caratteristica più essenziale della combustibilità dei vari tipi di legno è la temperatura di accensione. Il suo valore dipende fortemente da alcune delle proprietà del legno e dalle condizioni di determinazione del test, vale a dire la densità, l'umidità, le dimensioni e la forma del campione di legno, nonché la fonte di accensione, il tempo di esposizione, l'intensità dell'esposizione e l'atmosfera durante il test . È interessante notare che la temperatura di accensione determinata dai vari metodi di prova differisce. L'esperienza ha dimostrato che la propensione all'accensione dei prodotti in legno puliti e asciutti è estremamente bassa, ma è noto che diversi casi di incendio causati dall'accensione spontanea si verificano a causa dello stoccaggio di rifiuti di legno polverosi e oleosi in locali con ventilazione imperfetta. È stato dimostrato empiricamente che un contenuto di umidità più elevato aumenta la temperatura di accensione e riduce la velocità di combustione del legno. La decomposizione termica del legno è un processo complicato, ma le sue fasi si possono chiaramente osservare come segue:

• La decomposizione termica con perdita di massa inizia già nell'intervallo 120-200 °C; i rilasci di contenuto di umidità e le degradazioni non combustibili si verificano nello spazio di combustione.

• A 200-280 °C, si verificano principalmente reazioni endotermiche durante l'assorbimento dell'energia termica della fonte di accensione.

• A 280-500 °C, le reazioni esotermiche dei prodotti di decomposizione sono in costante accelerazione come processo primario, mentre si possono osservare fenomeni di carbonizzazione. In questo intervallo di temperatura si è già sviluppata la combustione di mantenimento. Dopo l'accensione, la combustione non è costante nel tempo a causa della buona capacità termoisolante dei suoi strati carbonizzati. Di conseguenza, il riscaldamento degli strati più profondi è limitato e richiede tempo. Quando l'affioramento dei prodotti di decomposizione combustibili viene accelerato, la combustione sarà completa.

• A temperature superiori a 500 °C, la carbonella di legno forma dei residui. Durante il suo ulteriore incandescente, viene prodotta cenere contenente materiali solidi e inorganici e il processo è giunto al termine.

Fibre e tessuti

La maggior parte dei tessuti prodotti da materiali fibrosi che si trovano nelle immediate vicinanze delle persone è combustibile. L'abbigliamento, i mobili e l'ambiente costruito sono parzialmente o totalmente costituiti da tessuti. Il pericolo che presentano esiste durante la loro produzione, lavorazione e stoccaggio, nonché durante il loro utilizzo.

I materiali di base dei tessuti sono sia naturali che artificiali; le fibre sintetiche vengono utilizzate da sole o in miscela con fibre naturali. La composizione chimica delle fibre naturali di origine vegetale (cotone, canapa, juta, lino) è cellulosa, che è combustibile, e queste fibre hanno una temperatura di accensione relativamente elevata (<<400°C). È una caratteristica vantaggiosa della loro combustione che quando vengono portati ad alta temperatura si carbonizzano ma non si sciolgono. Ciò è particolarmente vantaggioso per i trattamenti medici delle vittime di ustioni.

Le proprietà di pericolosità al fuoco delle fibre a base proteica di origine animale (lana, seta, pelo) sono ancora più favorevoli di quelle delle fibre di origine vegetale, perché per la loro accensione è necessaria una temperatura più elevata (500-600 °C), e sotto stesse condizioni, la loro combustione è meno intensa.

L'industria della plastica, utilizzando diverse proprietà meccaniche estremamente buone dei prodotti polimerici, ha anche acquisito importanza nell'industria tessile. Tra le proprietà dell'acrilico, del poliestere e delle fibre sintetiche termoplastiche (nylon, polipropilene, polietilene), quelle associate alla combustione sono le meno vantaggiose. La maggior parte di essi, nonostante l'elevata temperatura di ignizione (<<400-600 °C), si sciolgono se esposti al calore, si infiammano facilmente, bruciano intensamente, cadono o fondono durante la combustione e rilasciano quantità considerevolmente elevate di fumo e gas tossici. Queste proprietà di combustione possono essere migliorate con l'aggiunta di fibre naturali, producendo i cosiddetti tessuti con fibre miste. Ulteriore trattamento viene effettuato con agenti ritardanti di fiamma. Per la produzione di tessuti per uso industriale e di indumenti protettivi contro il calore, vengono già utilizzati in grandi quantità prodotti in fibre inorganiche e non combustibili (incluse fibre di vetro e metalliche).

Le più importanti caratteristiche di rischio di incendio dei tessuti sono le proprietà legate all'infiammabilità, alla propagazione della fiamma, alla generazione di calore e ai prodotti di combustione tossici. Per la loro determinazione sono stati sviluppati metodi di prova speciali. I risultati dei test ottenuti influenzano i campi di applicazione di questi prodotti (tende e appartamenti, mobili, tappezzeria di veicoli, vestiti, tappeti, tende, indumenti protettivi speciali contro il caldo e le intemperie), nonché le disposizioni per limitare i rischi nel loro utilizzo. Un compito essenziale dei ricercatori industriali è sviluppare tessuti che sostengano alte temperature, trattati con agenti ignifughi (fortemente combustibili, con lunghi tempi di accensione, bassa velocità di propagazione della fiamma, bassa velocità di rilascio del calore) e producano piccole quantità di prodotti di combustione tossici , nonché per migliorare l'effetto sfavorevole degli incidenti di incendio dovuti alla combustione di tali materiali.

Liquidi combustibili e infiammabili

In presenza di fonti di ignizione, combustibili e liquidi infiammabili sono potenziali fonti di rischio. In primo luogo, lo spazio di vapore chiuso o aperto al di sopra di tali liquidi fornisce un pericolo di incendio ed esplosione. La combustione, e più frequentemente l'esplosione, può verificarsi se il materiale è presente nella miscela aria-vapore in concentrazione adeguata. Da ciò ne consegue che la combustione e l'esplosione nella zona di liquidi combustibili e infiammabili possono essere prevenute se:

• sono escluse le fonti di ignizione, l'aria e l'ossigeno; o

• al posto dell'ossigeno, nell'ambiente è presente gas inerte; o

• il liquido è conservato in un recipiente o sistema chiuso (vedi Figura 1); o

• con un'adeguata ventilazione si impedisce lo sviluppo della pericolosa concentrazione di vapore.

Figura 1. Tipi comuni di serbatoi per lo stoccaggio di liquidi infiammabili e combustibili.

In pratica, sono note numerose caratteristiche dei materiali in relazione alla pericolosità dei liquidi combustibili e infiammabili. Si tratta di punti di infiammabilità a vaso chiuso e a vaso aperto, punto di ebollizione, temperatura di accensione, velocità di evaporazione, limiti superiore e inferiore della concentrazione per la combustibilità (limiti di infiammabilità o esplosività), densità relativa dei vapori rispetto all'aria ed energia richiesta per l'accensione dei vapori. Questi fattori forniscono informazioni complete sulla sensibilità all'accensione di vari liquidi.

Quasi in tutto il mondo il punto di infiammabilità, parametro determinato da test standard in condizioni atmosferiche, viene utilizzato come base per raggruppare i liquidi (ei materiali che si comportano da liquidi a temperature relativamente basse) in categorie di rischio. I requisiti di sicurezza per lo stoccaggio dei liquidi, la loro manipolazione, i processi tecnologici e le apparecchiature elettriche da installare nella loro zona dovrebbero essere elaborati per ciascuna categoria di infiammabilità e combustibilità. Per ogni categoria devono essere individuate anche le zone di rischio attorno alle apparecchiature tecnologiche. L'esperienza ha dimostrato che possono verificarsi incendi ed esplosioni, a seconda della temperatura e della pressione del sistema, entro l'intervallo di concentrazione compreso tra i due limiti di infiammabilità.

gas

Sebbene tutti i materiali, a una temperatura e pressione specifica, possano diventare gas, i materiali considerati gassosi in pratica sono quelli che si trovano allo stato gassoso a temperatura normale (~20 °C) e pressione atmosferica normale (~100 kPa).

Per quanto riguarda i pericoli di incendio ed esplosione, i gas possono essere classificati in due gruppi principali: combustibile ed gas non combustibili. Secondo la definizione comunemente accettata, i gas combustibili sono quelli che bruciano in aria con una normale concentrazione di ossigeno, purché sussistano le condizioni richieste per la combustione. L'accensione avviene solo al di sopra di una certa temperatura, con la temperatura di accensione necessaria e all'interno di un determinato intervallo di concentrazione.

I gas non combustibili sono quelli che non bruciano né in ossigeno né in aria con qualsiasi concentrazione di aria. Una parte di questi gas supporta la combustione (ad esempio l'ossigeno), mentre l'altra parte inibisce la combustione. Vengono chiamati i gas non combustibili che non supportano la combustione gas inerti (azoto, gas nobili, anidride carbonica, ecc.).

Al fine di ottenere un'efficienza economica, i gas immagazzinati e trasportati in contenitori o recipienti di trasporto sono tipicamente in stato compresso, liquefatto o raffreddato-condensato (criogenico). Fondamentalmente, ci sono due situazioni pericolose in relazione ai gas: quando sono in contenitori e quando vengono rilasciati dai loro contenitori.

Per i gas compressi nei contenitori di stoccaggio, il calore esterno potrebbe aumentare considerevolmente la pressione all'interno del contenitore e l'estrema sovrapressione potrebbe portare all'esplosione. I contenitori di stoccaggio gassosi includono tipicamente una fase vapore e una fase liquida. A causa delle variazioni di pressione e temperatura, l'allungamento della fase liquida provoca l'ulteriore compressione dello spazio vapore, mentre la tensione di vapore del liquido aumenta in proporzione all'aumento della temperatura. Come risultato di questi processi, può essere prodotta una pressione estremamente pericolosa. I contenitori di stoccaggio sono generalmente tenuti a contenere l'applicazione di dispositivi di sovrappressione. Questi sono in grado di mitigare una situazione pericolosa a causa di temperature più elevate.

Se i recipienti di stoccaggio non sono sufficientemente sigillati o danneggiati, il gas uscirà nello spazio libero, si mescolerà con l'aria e, a seconda della sua quantità e del modo in cui scorre, può causare la formazione di un ampio spazio aereo esplosivo. L'aria attorno a un recipiente di stoccaggio che perde può essere inadatta alla respirazione e può essere pericolosa per le persone vicine, in parte a causa dell'effetto tossico di alcuni gas e in parte a causa della concentrazione di ossigeno diluita.

Tenendo presente il potenziale rischio di incendio dovuto ai gas e la necessità di un funzionamento sicuro, è necessario acquisire una conoscenza dettagliata delle seguenti caratteristiche dei gas immagazzinati o utilizzati, in particolare per i consumatori industriali: le proprietà chimiche e fisiche dei gas, la temperatura di accensione, la i limiti inferiore e superiore di concentrazione per l'infiammabilità, i parametri di pericolosità del gas nel contenitore, i fattori di rischio della situazione pericolosa causata dai gas emessi all'aperto, l'estensione delle necessarie zone di sicurezza e le misure speciali da adottare in caso di una possibile situazione di emergenza connessa alla lotta antincendio.

Sostanze chimiche

La conoscenza dei parametri pericolosi delle sostanze chimiche è una delle condizioni fondamentali per lavorare in sicurezza. Le misure preventive ei requisiti per la protezione contro gli incendi possono essere elaborati solo se vengono prese in considerazione le proprietà fisiche e chimiche connesse al pericolo di incendio. Di queste proprietà le più importanti sono le seguenti: combustibilità; infiammabilità; capacità di reagire con altri materiali, acqua o aria; inclinazione alla corrosione; tossicità; e radioattività.

Le informazioni sulle proprietà delle sostanze chimiche possono essere ottenute dalle schede tecniche rilasciate dai produttori e dai manuali e prontuari contenenti i dati delle sostanze chimiche pericolose. Questi forniscono agli utenti informazioni non solo sulle caratteristiche tecniche generali dei materiali, ma anche sui valori effettivi dei parametri di pericolo (temperatura di decomposizione, temperatura di accensione, concentrazioni limite di combustione, ecc.), il loro comportamento speciale, i requisiti per lo stoccaggio e l'incendio combattimenti, nonché raccomandazioni per il primo soccorso e la terapia medica.

La tossicità delle sostanze chimiche, in quanto potenziale pericolo di incendio, può agire in due modi. In primo luogo, l'elevata tossicità di alcune sostanze chimiche stesse può essere pericolosa in caso di incendio. In secondo luogo, la loro presenza all'interno della zona dell'incendio può effettivamente limitare le operazioni antincendio.

Gli agenti ossidanti (nitrati, clorati, perossidi inorganici, permanganati, ecc.), anche se essi stessi non sono combustibili, contribuiscono ampiamente all'accensione dei materiali combustibili e alla loro combustione intensiva, occasionalmente esplosiva.

Il gruppo dei materiali instabili comprende le sostanze chimiche (acetaldeide, ossido di etilene, perossidi organici, acido cianidrico, cloruro di vinile) che polimerizzano o si decompongono spontaneamente o molto facilmente in violente reazioni esotermiche.

I materiali sensibili all'acqua e all'aria sono estremamente pericolosi. Questi materiali (ossidi, idrossidi, idruri, anidridi, metalli alcalini, fosforo, ecc.) interagiscono con l'acqua e l'aria, sempre presenti nella normale atmosfera, e danno inizio a reazioni accompagnate da un elevatissimo sviluppo di calore. Se sono materiali combustibili, arriveranno all'accensione spontanea. Tuttavia, i componenti combustibili che danno inizio alla combustione possono eventualmente esplodere e diffondersi ai materiali combustibili nell'area circostante.

La maggior parte dei materiali corrosivi (acidi inorganici - acido solforico, acido nitrico, acido perclorico, ecc. - e alogeni - fluoro, cloro, bromo, iodio) sono forti agenti ossidanti, ma allo stesso tempo hanno effetti distruttivi molto forti sulla vita tessuti, e quindi devono essere prese misure speciali per combattere gli incendi.

La pericolosità degli elementi e dei composti radioattivi è accresciuta dal fatto che le radiazioni da essi emesse possono essere dannose in vari modi, oltre che tali materiali possono costituire essi stessi pericoli di incendio. Se in un incendio il contenimento strutturale degli oggetti radioattivi coinvolti viene danneggiato, potrebbero essere rilasciati materiali che irradiano λ. Possono avere un effetto ionizzante molto forte e sono capaci della distruzione fatale degli organismi viventi. Gli incidenti nucleari possono essere accompagnati da incendi, i cui prodotti di decomposizione legano i contaminanti radioattivi (radianti α e β) mediante adsorbimento. Questi possono causare lesioni permanenti alle persone che partecipano alle operazioni di soccorso se penetrano nel loro corpo. Tali materiali sono estremamente pericolosi, perché le persone colpite non percepiscono alcuna radiazione dai loro organi sensoriali e il loro stato di salute generale non sembra peggiorare. È ovvio che in caso di combustione di materiali radioattivi, la radioattività del sito, i prodotti di decomposizione e l'acqua utilizzata per l'estinzione degli incendi devono essere tenuti sotto costante osservazione mediante dispositivi di segnalazione radioattiva. La conoscenza di questi fattori deve essere tenuta in considerazione per la strategia di intervento e per tutte le operazioni aggiuntive. Gli edifici per la movimentazione e lo stoccaggio di materiali radioattivi nonché per il loro uso tecnologico devono essere costruiti con materiali non combustibili ad alta resistenza al fuoco. Allo stesso tempo, dovrebbero essere fornite attrezzature automatiche di alta qualità per rilevare, segnalare ed estinguere un incendio.

Esplosivi e agenti esplosivi

I materiali esplosivi sono utilizzati per molti scopi militari e industriali. Si tratta di sostanze chimiche e miscele che, sotto l'azione di una forte forza meccanica (urto, urto, attrito) o avviando l'accensione, si trasformano improvvisamente in gas di grande volume attraverso una reazione ossidante estremamente rapida (es. 1,000-10,000 m/s). Il volume di questi gas è il multiplo del volume del materiale esplosivo già esploso, ed eserciteranno una pressione molto elevata sull'ambiente circostante. Durante un'esplosione possono svilupparsi temperature elevate (2,500-4,000 °C) che favoriscono l'accensione dei materiali combustibili nella zona di esplosione.

La produzione, il trasporto e lo stoccaggio dei vari materiali esplosivi sono disciplinati da requisiti rigorosi. Un esempio è NFPA 495, Codice dei materiali esplosivi.

Oltre ai materiali esplosivi utilizzati per scopi militari e industriali, anche i materiali esplosivi induttivi ei prodotti pirotecnici sono considerati pericoli. In genere si utilizzano spesso miscele di materiali esplosivi (acido picrico, nitroglicerina, esogeno, ecc.), ma anche miscele di materiali in grado di esplodere (polvere nera, dinamite, nitrato di ammonio, ecc.). Nel corso di atti di terrorismo sono diventate note le materie plastiche, che sono, in sostanza, miscele di materiali brillanti e plastificanti (cere varie, vaselina, ecc.).

Per i materiali esplosivi, il metodo più efficace di protezione contro il fuoco è l'esclusione delle fonti di accensione dall'ambiente circostante. Diversi materiali esplosivi sono sensibili all'acqua oa vari materiali organici con capacità di ossidarsi. Per questi materiali, i requisiti per le condizioni di stoccaggio e le regole per lo stoccaggio nello stesso luogo insieme ad altri materiali devono essere attentamente considerati.

metalli

È noto dalla pratica che quasi tutti i metalli, in determinate condizioni, sono in grado di bruciare nell'aria atmosferica. L'acciaio e l'alluminio di grosso spessore strutturale, in base al loro comportamento al fuoco, sono chiaramente valutati come non combustibili. Tuttavia, le polveri di alluminio, ferro in distribuzione fine e cotone metallico da sottili fibre metalliche possono facilmente infiammarsi e quindi bruciare intensamente. I metalli alcalini (litio, sodio, potassio), i metalli alcalino-terrosi (calcio, magnesio, zinco), zirconio, afnio, titanio, ecc. si infiammano con estrema facilità sotto forma di polvere, limatura o bande sottili. Alcuni metalli hanno una sensibilità così elevata che vengono immagazzinati separatamente dall'aria, in atmosfere di gas inerte o sotto un liquido neutro per i metalli.

I metalli combustibili e quelli condizionati a bruciare producono reazioni di combustione estremamente violente che sono processi di ossidazione ad alta velocità che rilasciano quantità di calore notevolmente superiori a quelle osservate dalla combustione di combustibili e liquidi infiammabili. La combustione della polvere metallica nel caso di polvere sedimentata, dopo la fase preliminare di accensione per incandescenza, può evolvere fino a rapida combustione. Con le polveri sollevate e le nuvole di polvere che potrebbero formarsi, possono verificarsi gravi esplosioni. L'attività di combustione e l'affinità per l'ossigeno di alcuni metalli (come il magnesio) sono così elevate che dopo essere stati accesi continueranno a bruciare in determinati mezzi (p. es., azoto, anidride carbonica, atmosfera di vapore) utilizzati per estinguere incendi derivati ​​da combustibili materiali solidi e liquidi.

L'estinzione degli incendi di metalli rappresenta un compito speciale per i vigili del fuoco. La scelta dell'agente estinguente adeguato e il processo in cui viene applicato sono di grande importanza.

Gli incendi di metalli possono essere controllati con la rilevazione molto precoce, l'azione rapida e appropriata dei vigili del fuoco utilizzando il metodo più efficace e, se possibile, la rimozione dei metalli e di qualsiasi altro materiale combustibile dalla zona di combustione o almeno una riduzione della loro le quantità.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla protezione contro le radiazioni quando i metalli radioattivi (plutonio, uranio) bruciano. Devono essere prese misure preventive per evitare la penetrazione di prodotti di decomposizione tossici negli organismi viventi. Ad esempio, i metalli alcalini, per la loro capacità di reagire violentemente con l'acqua, possono essere estinti solo con polveri estinguenti secche. La combustione del magnesio non può essere estinta con successo con acqua, anidride carbonica, halon o azoto e, cosa più importante, se questi agenti vengono utilizzati nella lotta antincendio, la situazione di pericolo diventerà ancora più grave. Gli unici agenti che possono essere applicati con successo sono i gas nobili o in alcuni casi il trifluoruro di boro.

Plastica e gomma

Le materie plastiche sono composti organici macromolecolari prodotti sinteticamente o modificando materiali naturali. La struttura e la forma di questi materiali macromolecolari, prodotti da reazioni di polimerizzazione, poliaddizionali o policondensanti, influenzeranno fortemente le loro proprietà. Le molecole a catena dei termoplastici (poliammidi, policarbonati, poliesteri, polistirene, cloruro di polivinile, polimetilmetacrilato, ecc.) sono lineari o ramificate, gli elastomeri (neoprene, polisolfuri, isoprene, ecc.) sono leggermente reticolati, mentre le plastiche termoindurenti (duroplastiche: polialchidi, resine epossidiche, poliuretani, ecc.) sono densamente reticolati.

Il caucciù naturale viene utilizzato come materia prima dall'industria della gomma e, dopo essere stato vulcanizzato, viene prodotta la gomma. I caucciù artificiali, la cui struttura è simile a quella del caucciù naturale, sono polimeri e copolimeri del butadiene.

La gamma di prodotti in plastica e gomma utilizzati in quasi tutti i campi della vita quotidiana si sta costantemente ampliando. L'uso della grande varietà e delle eccellenti proprietà tecniche di questo gruppo di materiali si traduce in articoli come varie strutture edilizie, mobili, vestiti, merci, parti di veicoli e macchine.

Tipicamente, in quanto materiali organici, anche la plastica e la gomma sono considerate materiali combustibili. Per la descrizione del loro comportamento al fuoco vengono utilizzati numerosi parametri che possono essere testati con metodi speciali. Con la conoscenza di questi parametri si possono allocare i campi della loro applicazione (determinati, evidenziati, fissati) e si possono elaborare le disposizioni di sicurezza antincendio. Questi parametri sono combustibilità, infiammabilità, capacità di sviluppare fumo, propensione a produrre gas tossici e gocciolamento bruciante.

In molti casi la temperatura di accensione delle materie plastiche è superiore a quella del legno o di qualsiasi altro materiale, ma nella maggior parte dei casi si accendono più facilmente e la loro combustione avviene più rapidamente e con maggiore intensità. Gli incendi di materie plastiche sono spesso accompagnati da spiacevoli fenomeni di rilascio di grandi quantità di fumo denso che possono limitare fortemente la visibilità e sviluppare diversi gas tossici (acido cloridrico, fosgene, monossido di carbonio, acido cianidrico, gas nitrosi, ecc.). I materiali termoplastici si sciolgono durante la combustione, quindi scorrono e, a seconda della loro posizione (se montati all'interno o su un soffitto), producono gocce che rimangono nell'area di combustione e potrebbero incendiare i materiali combustibili sottostanti.

Il miglioramento delle proprietà di combustione rappresenta un problema complesso e una “questione chiave” della chimica delle materie plastiche. Gli agenti ignifughi inibiscono la combustibilità, l'accensione sarà più lenta, la velocità di combustione diminuirà e la propagazione della fiamma rallenterà. Allo stesso tempo, la quantità e la densità ottica dei fumi saranno maggiori e la miscela di gas prodotta sarà più tossica.

polveri

Per quanto riguarda lo stato fisico, le polveri appartengono ai materiali solidi, ma le loro proprietà fisiche e chimiche differiscono da quelle degli stessi materiali in forma compatta. È noto che gli incidenti industriali e le catastrofi sono causati da esplosioni di polveri. I materiali non combustibili nella loro forma abituale, come i metalli, possono innescare un'esplosione sotto forma di polvere mista ad aria se colpiti da qualsiasi fonte di accensione, anche di bassa energia. Il pericolo di esplosione esiste anche con polveri di materiali combustibili.

La polvere può costituire un pericolo di esplosione non solo quando fluttua nell'aria, ma anche quando è depositata. Negli strati di polvere, il calore può accumularsi e all'interno può svilupparsi una combustione lenta a causa della maggiore capacità di reazione delle particelle e della loro minore conducibilità termica. Quindi la polvere può essere sollevata da lampi e la possibilità di un'esplosione di polvere aumenterà.

Le particelle galleggianti in distribuzione fine presentano un pericolo più grave. Analogamente alle proprietà di esplosione di gas e vapori combustibili, anche le polveri hanno uno speciale intervallo di concentrazione aria-polvere in cui può verificarsi un'esplosione. I valori limite inferiore e superiore della concentrazione di esplosione e l'ampiezza dell'intervallo di concentrazione dipendono dalle dimensioni e dalla distribuzione delle particelle. Se la concentrazione di polvere supera la massima concentrazione che porta a un'esplosione, una parte della polvere non viene distrutta dal fuoco e assorbe calore, e di conseguenza la pressione di esplosione sviluppata rimane al di sotto del massimo. Anche il contenuto di umidità dell'aria influenza il verificarsi di un'esplosione. A umidità più elevata, la temperatura di accensione della nube di polvere aumenterà in proporzione alla quantità di calore necessaria per l'evaporazione dell'umidità. Se una polvere estranea inerte viene mescolata in una nuvola di polvere, l'esplosività della miscela polvere-aria sarà ridotta. L'effetto sarà lo stesso se nella miscela di aria e polvere si mescolano gas inerti, perché la concentrazione di ossigeno necessaria alla combustione sarà inferiore.

L'esperienza ha dimostrato che tutte le fonti di innesco, anche di minima energia di innesco, sono in grado di innescare nubi di polvere (fiamme libere, arco elettrico, scintille meccaniche o elettrostatiche, superfici calde, ecc.). Secondo i risultati dei test ottenuti in laboratorio, la richiesta di energia per l'accensione delle nubi di polvere è da 20 a 40 volte superiore a quella delle miscele di vapore combustibile e aria.

I fattori che influenzano il rischio di esplosione per le polveri sedimentate sono le proprietà fisiche e termotecniche dello strato di polvere, la temperatura di incandescenza della polvere e le proprietà di accensione dei prodotti di decomposizione rilasciati dallo strato di polvere.

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