La combustione e l'incendio

Principi della Combustione e Distinzione dall'Incendio

La combustione è una reazione di ossidazione esotermica che avviene tra un materiale combustibile e un ossidante, tipicamente l'ossigeno atmosferico, rilasciando energia sotto forma di calore e luce, spesso accompagnata da fiamma e produzione di gas e fumo. Questo processo può avvenire in modo visibile, con la presenza di fiamma, o in modo invisibile, come nel caso della combustione senza fiamma, dove non si formano particelle incandescenti. Per innescare e sostenere la combustione sono necessari tre elementi fondamentali: un combustibile (sostanza infiammabile), un comburente (ossidante) e una fonte di energia (calore o innesco) che dia avvio alla reazione. Questi elementi sono rappresentati nel "triangolo del fuoco". La rimozione di uno di questi elementi può interrompere la reazione, permettendo di estinguere un incendio. A differenza della combustione, che è un processo controllato e desiderato come nella bruciatura del gas in un fornello, l'incendio è una combustione incontrollata che si propaga in modo indesiderato, causando danni e pericoli. Per estinguere un incendio si possono adottare diverse strategie: rimuovere il combustibile, ridurre la concentrazione di comburente (soffocamento), abbassare la temperatura al di sotto del punto di mantenimento della combustione (raffreddamento) o interrompere la reazione chimica attraverso l'inibizione chimica, che impedisce il processo di ossidazione mediante l'uso di agenti estinguenti.

Classificazione e Dinamica degli Incendi

Gli incendi sono classificati in base alla natura del combustibile coinvolto: classe A per combustibili solidi ordinari come legno e carta, classe B per liquidi infiammabili e gas, classe C per apparecchiature elettriche sotto tensione (anche se la classificazione specifica "E" per incendi elettrici è stata abbandonata), classe D per metalli combustibili come magnesio e sodio, e classe F per oli e grassi utilizzati in cucina. Questa classificazione è essenziale per determinare il rischio associato e la strategia di intervento antincendio più appropriata. La dinamica di un incendio inizia con l'ignizione, che porta all'aumento della temperatura del combustibile fino a raggiungere il punto di combustione. Per i solidi, il calore induce la pirolisi, per i liquidi favorisce l'evaporazione e per i gas, già in fase aeriforme, la reazione è immediata. La velocità di propagazione del fuoco dipende da variabili quali la natura del combustibile, la sua disposizione, la ventilazione e le condizioni ambientali.

Parametri Fisici della Combustione

I parametri fisici fondamentali della combustione includono i limiti di infiammabilità, che rappresentano le concentrazioni minima e massima di combustibile in aria entro cui è possibile l'accensione, e il campo di infiammabilità, che è la gamma di concentrazioni tra questi limiti. La temperatura di infiammabilità è la minima temperatura alla quale un liquido emette vapori in quantità sufficiente da formare una miscela infiammabile con l'aria, mentre la temperatura di autoaccensione è quella a cui un materiale si incendia spontaneamente senza bisogno di una fonte di innesco esterna. Questi parametri sono influenzati da fattori come la pressione e la temperatura ambientale e sono cruciali per valutare la pericolosità di un materiale e per la progettazione di misure di sicurezza.

Trasmissione del Calore e Combustione dei Materiali

La trasmissione del calore durante la combustione avviene principalmente per convezione, conduzione e radiazione. I prodotti caldi della combustione tendono a salire, creando un flusso convettivo che aspira aria fresca alla base delle fiamme, sostenendo così la reazione. La combustione di materiali solidi è influenzata da fattori come la dimensione e la forma del materiale (pezzatura), la porosità, la composizione chimica, il contenuto di umidità e la ventilazione. Una maggiore pezzatura riduce il rapporto superficie/volume, diminuendo l'esposizione all'ossigeno e rallentando la combustione. La porosità e la ventilazione influenzano l'accesso dell'ossigeno e la diffusione del calore all'interno del materiale, mentre la composizione chimica e il contenuto di umidità determinano la facilità di innesco e la velocità di combustione.