Flamma fumo est proxima (Dove c'è fumo c'è fiamma ... - Cineas

Se manca uno dei lati del triangolo, l’incendio non si verificherà; se uno dei lati è
rimosso l’incendio si estinguerà. Il triangolo del fuoco costituisce il punto di
partenza per tutti i metodi di prevenzione e di lotta antincendio.
Se il combustibile è un solido o un liquido deve essere preriscaldato per generare
una quantità di vapori sufficiente per formare una miscela infiammabile con
l’ossigeno dell’aria.
2. Stechiometria della combustione
Consideriamo le reazioni di combustione completa del metano in ossigeno (1) e in
aria (2):
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (1)
CH4 + 2O2 + 2(3,76)N2 → CO2 + 2H2O + 2(3,76)N2 (2)
Si nota che i prodotti di combustione (CO2 e H2O) sono gli stessi in entrambe le
reazioni ma, nel caso dell’aria bisogna considerare anche la presenza dell’azoto
che, essendo inerte, non partecipa alla reazione di combustione e si ritrova
inalterato anche a destra. Poiché l’aria è costituita dal 21% di ossigeno e dal 79%
di azoto è facile calcolare che per ogni mole di ossigeno presente nella reazione
avremo 3,76 moli di azoto (79/21 = 3,76).
Normalmente si dice che le reazioni, così come scritte sopra, sono
stechiometricamente bilanciate, nel senso che il combustibile e il comburente sono
presenti in un rapporto tale per cui tutto il carbonio è ossidato a CO2 e tutto
l’idrogeno a H2O. In questo caso è molto facile calcolare la concentrazione
stechiometrica del metano (% in vol.) e dell’aria (sempre % in vol., detta anche
aria teorica). Per esempio, per la reazione (2):
Le moli totali dei reagenti sono:
CH4 + 2O2 + 7,52N2 → CO2 + 2H2O + 7,52N2
1CH4 + 2O2 + 7,52N2 = 10,52 per cui la concentrazione stechiometrica del metano
sarà 1/10,52 x 100 = 9,5 % e quella dell’aria sarà 9,52/10,52 x 100 = 90,5 %.
La conoscenza delle concentrazioni stechiometriche è molto importante sia ai fini
dell’ottimizzazione della combustione che per la sicurezza.
Per esempio, se il rapporto tra combustibile e comburente non è quello
stechiometrico (eccesso o difetto di un reagente rispetto all’altro) tra i prodotti della
combustione ritroviamo il reagente in eccesso o, se l’aria è in difetto, anche
dell’ossido di carbonio CO.
Per quanto riguarda la sicurezza, la reazione stechiometrica, per tutti combustibili,
è quella più reattiva e quindi è quella che genera la pressione d’esplosione più alta
(perché è quella che genera la quantità di calore maggiore), è quella che ha
l’energia di accensione e la temperatura di autoaccensione più basse, la velocità
di propagazione della fiamma più alta, ecc.