Per meglio capire di cosa si tratta dobbiamo fare un salto alla pirolisi dei materiali, combustione, prodotti della combustione ed ai campi d’infiammabilità e la temperatura di auto accensione.
Tutti conosciamo bene gli stati della materia ed i cambi di stato, la sublimazione è quella che ci interessa, il passaggio di stato della materia dallo stato solido a gassoso senza passare dallo stato liquido.
Questo è quello che accade ai materiali solidi quando vengono portati alla loro temperatura di ignizione e cioè la minima temperatura al quale emettono gas infiammabili.
Questi gas infiammabili si miscelano con l’ossigeno (l’ossidante) e possono prendere fuoco se vi è una possibilità d’innesco, la fonte d’ignizione.
La miscelazione però deve essere di una giusta quantità, tra l’aria, quindi l’ossigeno ed il combustibile, i gas di pirolisi. La giusta quantità si muove in un range detto campo d’infiammabilità qui avviene la combustione in maniera laminare (fiamma di una candela) o violenta (esplosione).
Quando scaldiamo un pezzo di legno con molecola C6 H10 O5 esso emetterà gas di pirolisi, molecole che si legheranno con l’ossidante O2 attraverso la combustione, formando H2O acqua, CO2 diossido di carbonio , CO monossido di carbonio e molecole di carbone incombuste, tutto nel semplice fumo di un pezzo di legno.
Il monossido di carbonio ha un vasto campo d’infiammabilità che va dal 12 al 74% ed una temperatura di auto ignizione di 600°C e cioè la temperatura alla quale prende fuoco senza la presenza di un innesco.
Purtroppo nell’aria che respiriamo non vi è solo l’ossigeno ma anche Azoto N che formerà HCN Acido cianidrico che non brucia ma è tossico.
Quindi nel nostro fumo abbiamo molti prodotti, alcuni che possono bruciare quindi rendere il fumo infiammabile, come ad esempio il monossido di carbonio e poi altri gas che non bruciano come il vapore acqueo e diossido di carbonio per esempio.
Il monossido di carbonio si auto accende a 600°C ed osserviamo i Rollover. In parte però il calore prodotto dalla combustione viene assorbito dall’acqua allo stato di vapore, diossido di carbonio e dal carbonio incombusto tutti i nostri prodotti di combustione del nostro pezzo di legno e questa è la nostra zavorra termica.
Questa zavorra termica in un ambiente con l’arredamento di 40 anni fà rallenta di gran lunga il tempo di avvento dei Rollover e poi del Flashover perché per arrivare alle alte temperature di auto accensione del monossido (circa 600°C) l’ambiente deve immagazzinare molta energia.
Negli incendi di oggi, non brucia solo il legno ma moltissimi materiali di derivazione sintetica e quindi verranno creati una grande quantità di gas infiammabili e tossici e pochissima acqua allo stato di vapore. Quindi poca zavorra termica, il risultato è una crescita esponensiale verso il Flashover in pochissimo tempo.
Il fumo di oggi contiene una grande quantità di gas altamente infiammabili di diversa natura e di deverso campo d’infiammmabilità, tutto peggiorato dalla temperatura che ne ampia il campo, si stima che venga coperto il 90% del campo d’infiammabilità (fonte fire dynamics 2nd edition di Shan Raffel e Benjamin Walker).
Come dicevamo la combustione deve essere supportata dall’ossigeno ma esso poi finirà all’interno di un compartimento chiuso, quindi avremo gas di pirolisi non bruciati, calore e fumo. Una miscela con un campo d’infiammabilità molto vasto, responsabile di tutti i fenomeni estremi del fuoco come i Backdraft o Fire Gas Ignition.
Immettendo acqua all’interno dei gas e limitando l’entrata dell’aria si crea una zavorra termica che sottrae calore ai gas infiammabili ne riduce il campo ed occupa un certo spazio all’interno del compartimento limitando una miscelazione nel campo d’infiammabilità tra i gas infiammabili e l’ossigeno.
A questo punto il campo d’infiammabilità e neutralizzato, però se vi è un’apertura, la nostra zavorra termica andrà via insieme al fumo attraverso la corrente di gravità e l’incendio continuerà a produrre pericolosi gas di combustione. L’acqua per convertirsi in vapore assorbe una grande quantità di energia dai fumi e la continua ad assorbire espandendosi, i gas invece si contraggono e rimane un volume di gas e vapore inferiore al volume dei gas originali questo ne diminuisce il campo d’infiammabilità.
Il pericolo sarà definitivamente tolto quando cesseremo questo processo, colpendo il corpo dell’incendio, cessando la pirolisi, l’ossidazione incompleta che comporta prodotti di combustione infiammabili.
Riccardo Garofalo 02/12/2021
