Come fa un estintore a CO2 a spegnere un incendio? Spiegazione della fisica soffocante

Immagina una piccola sala server alle due del mattino. L'armadio delle batterie dell'UPS inizia a fumare, quindi compaiono fiamme in corrispondenza delle fessure di ventilazione. Qualcuno solleva un estintore a CO2 da 5 chilogrammi dal suo supporto, punta la tromba alla base del fuoco e stringe la maniglia. Dodici secondi dopo le fiamme si sono spente, gli scaffali sono ancora in piedi e l'unica pulizia è la porta dell'armadio ripulita.

La risposta breve è questa: l’estintore rilascia anidride carbonica ad alta pressione e forma una densa nuvola di gas e microscopiche particelle di ghiaccio secco sul materiale in fiamme. All'interno di quella nuvola, il livello di ossigeno nella sede del fuoco scende al di sotto del fabbisogno di una fiamma e la combustione si arresta. Il raffreddamento avviene lungo il percorso, ma il vero lavoro è svolto dallo spostamento dell'ossigeno.

Un estintore a CO2 non soffoca un incendio né inzuppa il carburante. Crea un'atmosfera temporanea in cui la fiamma non può respirare, e poi quell'atmosfera scompare.

Innanzitutto lo spostamento dell’ossigeno, poi il raffreddamento

Il fuoco ha bisogno di carburante, ossigeno e calore nello stesso momento, e la CO2 attacca il lato dell’ossigeno di quel triangolo. Lo fa localmente anziché in tutta la stanza. L’anidride carbonica è circa 1,5 volte più densa dell’aria, quindi la nuvola affonda e si diffonde in basso invece di salire direttamente verso il soffitto. Poiché ricopre il combustibile, diluisce l'ossigeno nella zona della fiamma. La combustione con fiamma generalmente richiede circa il 15% o più di ossigeno, e un flusso concentrato di CO2 spinge il valore locale ben al di sotto di tale cifra. In caso di incendio di solventi o vernici, allontana anche il vapore infiammabile che sta effettivamente bruciando; il liquido non è in fiamme, il vapore sopra di esso lo è.

Raffreddamento: reale, ma raramente decisivo

Il corno scarica gas e particelle di ghiaccio secco a circa meno 78 gradi Celsius e tali particelle assorbono il calore mentre sublimano. Ciò aiuta su un fuoco superficiale e fa ben poco su uno profondo. L'acqua assorbe circa 2.260 kilojoule per chilogrammo quando si trasforma in vapore; La CO2 ne assorbe circa 570 quando sublima. L'acqua penetra anche nella carta, nella stoffa o nel legno e raffredda il materiale dall'interno. La CO2 tocca solo le superfici, per questo un contenitore pieno di carta straccia può essere abbattuto in pochi secondi e infiammarsi di nuovo pochi minuti dopo.

Dal liquido alla nuvola: all'interno del cilindro, della valvola e del clacson

Un estintore a CO2 è un recipiente a pressione anziché una pompa. L'anidride carbonica si trova come un liquido in equilibrio con il proprio vapore a circa 55-60 bar a 20 gradi Celsius, circa 800 psi. Un tubo pescante trasporta il liquido dal fondo del cilindro fino alla valvola, in modo che lo scarico non svanisca dopo il primo o due secondi.

Dalla valvola, la carica passa attraverso un corto tubo fino al corno di scarico, il cono svasato all'estremità. Quel cono è abbastanza freddo da causare congelamento, motivo per cui tieni la maniglia isolata e mai il metallo. Al corno, il liquido si trasforma in gas e particelle di ghiaccio secco e si espande di circa 450-500 volte il suo volume liquido.

La pressione imposta anche l'orologio. Un estintore a CO2 è costruito per svuotarsi in pochi secondi anziché in minuti quella pressione immagazzinata è ciò che fa sì che ogni secondo conti mentre un incendio è ancora abbastanza piccolo da poter essere spento.

Un'unità portatile da 5 kg ben costruita, la dimensione solitamente scelta per sale server e piccoli magazzini di solventi, fornisce circa 12-15 secondi di scarico utilizzabile da una bombola CK45 e un gruppo valvola con marchio CE che mantiene il flusso costante anziché tagliente.

Quali incendi sono in grado di gestire la CO2 e quali non possono essere riparati

La CO2 non è un agente generico. I suoi limiti contano tanto quanto i suoi punti di forza:

• Incendi di liquidi e gas di classe B: l'abbinamento più forte, dalla benzina e solventi fino alla vernice e alla paraffina.
• Apparecchiature elettriche sotto tensione: il gas non è conduttivo e non lascia residui, quindi pannelli, cavi e server sfuggono ai danni causati dall'acqua o dalla polvere.
• Solidi di classe A come carta, legno e tessuti: le fiamme superficiali si spengono, il calore profondo no e la riaccensione è comune.
• Metalli combustibili di classe D: non utilizzare. Metalli come il magnesio bruciano abbastanza caldi da reagire con l'anidride carbonica, il che può rendere il fuoco più violento.
• Oli e grassi da cucina di classe F: inadatto. L'olio che si trova al di sopra della temperatura di autoaccensione si riaccende una volta che il gas si disperde e il getto può schizzare l'olio in fiamme dalla padella.

Leggere l'etichetta prima di acquistare

Due cifre ti dicono gran parte di ciò di cui hai bisogno: il peso della carica in chilogrammi e la classificazione di Classe B. Il numero davanti alla lettera è la dimensione del fuoco di prova standard che l'unità ha dovuto estinguere durante la certificazione, quindi una classificazione 89B copre un incendio considerevolmente più grande di una classificazione 34B.

Una bombola più pesante fa guadagnare tempo e portata, non solo volume. La metà della potenza di un piccolo portatile viene spesa per coprire i primi due metri, quindi un'unità con carrello guadagna il suo spazio sul pavimento dove il pericolo si trova dietro l'attrezzatura o nelle profondità di una stanza. Laddove il pericolo è rappresentato da un singolo armadio, la capacità extra aggiunge principalmente peso da trasportare.

Qualunque sia la dimensione scelta, conferma che l'unità abbia la certificazione prevista dal tuo assicuratore o dall'autorità locale e che valvole, tubi flessibili e avvisatori acustici sostitutivi siano disponibili presso lo stesso fornitore.

Usarne uno senza peggiorare le cose

1. Trasportare la bombola in posizione verticale e appoggiarla prima di iniziare; maneggiare un'unità da 15 kg con una mano mentre si tira uno spillo è il modo in cui le persone la lasciano cadere.
2. Rompere il sigillo antimanomissione, tirare la spilla da balia e tenere solo la maniglia isolata.
3. Stai uno o due metri indietro e punta il corno alla base delle fiamme, non al fumo.
4. Passa da un lato all'altro lungo il bordo più vicino del fuoco, quindi lavora all'indietro.
5. Continua a scaricare per un secondo o due dopo che le fiamme si spengono in modo che la nuvola possa depositarsi.
6. Controllare la riaccensione per diversi minuti ed evacuare se un estintore non è sufficiente.

Scegliere e mantenere un'unità che funzionerà

Tre cose decidono se a Estintore a CO2 esegue in caso di emergenza: l'integrità della bombola e della valvola, il peso effettivo della carica e il registro della manutenzione. Poiché il gas è trattenuto dalla pressione anziché da una reazione chimica, il controllo pratico è il peso, non un manometro, e molte unità di CO2 non hanno alcun manometro. Una perdita superiore al 10% del peso della carica significa una ricarica, mentre in molte norme il cilindro stesso viene normalmente sottoposto a un test di pressione idraulica su un ciclo di dieci anni.

Il gruppo valvola mantiene la pressione tra i servizi e la rilascia su richiesta, quindi merita lo stesso controllo della capacità stampata sull'etichetta. Mantenere valvole di ricambio, tubi flessibili e cappucci delle maniglie abbinato al modello di estintore velocizza la manutenzione annuale ed evita che una bombola sana rimanga fuori servizio per mancanza di una piccola parte.

Un estintore a CO2 spegne un incendio modificando l'atmosfera circostante. L’anidride carbonica liquida si trasforma in una nube fredda e densa di gas e particelle di ghiaccio secco, ricopre il combustibile in combustione e riduce la concentrazione locale di ossigeno al di sotto del livello in cui una fiamma può sopravvivere. Il calore viene assorbito lungo il cammino, ma il fuoco si spegne perché muore di fame, non perché è congelato.

Questo meccanismo spiega sia i punti di forza che i limiti. La CO2 è veloce, pulita e sicura attorno alle apparecchiature elettriche sotto tensione ed è una scelta sbagliata per i solidi profondi, i metalli in fiamme e l'olio da cucina. Abbina l'agente al pericolo reale, dimensiona l'addebito in base alla stanza e alla distanza che devi percorrere e mantieni il controllo del peso sul calendario. L'estintore che funziona è quello specificato per l'incendio di fronte a te.