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CORSO DI FORMAZIONE PER ADDETTI ANTINCENDIO BOSCHIVO CHIMICA E FISICA DEL FUOCO LA COMBUSTIONE Quella che comunemente viene definita “fuoco” o “fiamma” è la parte visibile di un processo chimico noto come combustione. La combustione è una reazione di ossidazione, in cui determinati composti (i reagenti) si trasformano in altri (i prodotti). Poiché i reagenti possiedono più energia dei prodotti, che sono più stabili, durante la reazione si ha rilascio di calore verso l’esterno: la reazione di definisce esotermica. All’inizio, però, occorre fornire energia perché la reazione si sviluppi. Occorre un innesco. Reagenti: combustibile e comburente Innesco: un’elevata quantità di calore CHIMICA E FISICA DEL FUOCO COMBUSTIBILE, COMBURENTE e INNESCO sono i tre lati del cosiddetto TRIANGOLO DEL FUOCO. • • Non si può avere una combustione se non si hanno tutti e tre questi elementi. Non si può avere un incendio se questi elementi non sono nelle giuste proporzioni. CHIMICA E FISICA DEL FUOCO CHIMICA E FISICA DEL FUOCO CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La combustione CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La combustione reale : CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Post combustione: CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Il combustibile • Sostanza gassosa, liquida o solida che produce vapori in grado, in presenza di un innesco (energia) adeguato, di ossidarsi. • Incendi boschivi: il combustibile è quasi completamente composto da vegetali e legna Combustibile tipo A CLASSE A MATERIALI SOLIDI CLASSE B LIQUIDI INFIAMMABILI CLASSE C GAS INFIAMMABILI CLASSE D METALLI COMBUSTIBILI --– Servizio Protezione Civile CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Il comburente E’ l’agente ossidante della reazione, che si lega con il combustibile. Negli incendi boschivi è l’ossigeno presente nell’aria. L’innesco La combustione, una volta cominciata, si propaga da sola perché libera energia. Per cominciare, ha però “bisogno di una mano”. Negli incendi boschivi il legno e l’aria non originano (per fortuna) spontaneamente l’incendio, ma hanno bisogno di un innesco (calore, altre forme di energia, scintille…). CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La propagazione del calore CHIMICA E FISICA DEL FUOCO DALLA FIAMMA ALL’INCENDIO Trasmissione del calore • Radiazione • Convenzione • Conduzione CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Irraggiamento • Il calore radiante può essiccare e alcune volte incendiare i combustibili circostanti CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Conduzione • Il calore si trasferisce da una particella di combustibile all’altra per contatto diretto CHIMICA E FISICA DEL FUOCO Convezione • I gas caldi che compongono la colonna di fumo disidratano e portano all’ignizione i combustibili. CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La propagazione del calore: la CORRENTE DI CONVEZIONE CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La propagazione del calore: modello di corrente di CONVEZIONE ASCENDENTE CHIMICA E FISICA DEL FUOCO La propagazione del calore: la CONVEZIONE ASCENDENTE come motore del fuoco TIPOLOGIE DI INCENDI : PARTI E TIPI DI INCENDIO TIPOLOGIE DI INCENDI : PARTI E TIPI DI INCENDIO Denominazione delle parti: FRONTE: parte del PERIMETRO con fiamma attiva. Origine Testa Fianco (dx o Sx) Coda o Spalle Perimetro Lingua Tasca Isola Spot Fire testa •Fianco sinistro •Fianco destro coda •Origine Che fianco è il più attivo? Dove cominciate le opere di spegnimento? TIPOLOGIE DI INCENDI : PARTI E TIPI DI INCENDIO Tipi di incendio TIPOLOGIE DI INCENDI (CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA) FUOCO SOTTERRANEO: superficiale o profondo (può precedere l’incendio e quasi sempre ne costituisce la “coda”) FUOCO RADENTE: di lettiera di strato erbaceo di strato arbustivo (cespugliato, macchia) passivo ( o “dipendente” o “a reazione FUOCO DI CHIOMA: esplosiva”) popolamenti radi di resinose; (o di Corona o di Cima) attivo sinergismo tra fuoco radente e di chioma; indipendente velocità di espansione variabile tra 50/60 sino a 100/105 m/min.di espansione. E’ il più violento. Introduzione La predisposizione dei combustibili Fusti predominanti Fusti dominanti Fusti dominati Strato aereo Fusti sottoposti Strato di superficie Lettiera in decomposizione Lettiera in fermentazione Radici Humus Strato del terreno o sotterraneo Incendio ipogeo o sotterraneo: Incendio ipogeo o sotterraneo: Gli incendi sotterranei sono estremamente distruttivi andando ad interessare le radici e gli strati più profondi della lettiera, compromettendo la ripresa vegetativa o il ricaccio di polloni delle piante danneggiate, rendendo sterile il terreno e accentuando l'azione erosiva della pioggia e dello scorrimento superficiale su di un terreno non più trattenuto dalla fitta rete di radici. Incendio ipogeo o sotterraneo: – siccità prolungata; – brucia la parte profonda della lettiera: • humus, radici secche, lettiera in profondità; – – – – limitata quantità di fumo; la trasmissione del fuoco avviene sotterraneamente; assenza di fiamma; velocità di propagazione bassa. Incendio ipogeo o sotterraneo: Zona di combustione Schema del fuoco ipogeo Incendio di superficie o di tipo radente: Incendio di superficie o di tipo radente: Gli incendi di superficie, anche se di solito non provocano danni rilevanti sugli alberi d'alto fusto, distruggono la vegetazione a livello del terreno determinando gravi conseguenze ecologiche fra le quali la riduzione della diversità floristica; inoltre la distruzione della lettiera indecomposta e della sostanza organica degli orizzonti superficiali del terreno mettono a nudo il terreno minerale con gravi conseguenze sia fisiche, di erosione superficiale, sia biologiche, di asportazione dell'humus e di distruzione degli organismi che provvedono alla trasformazione della lettiera nel lungo processo di formazione del suolo. Incendio di superficie o di tipo radente: – a seguito di deficit idrici di media intensità; – brucia la lettiera indecomposta, la copertura erbacea ed arbustiva (fase iniziale comune a tutti): • foglie morte, erba, cespugli, novellame, ceppaie, tronchi abbattuti. – la trasmissione del fuoco avviene in superficie; – fiamme anche elevate (alcuni metri); – velocità di propagazione variabile: • da 1 - 2 m/min. a 20 - 30 m/min. Incendio di superficie o di tipo radente: Incendio di chioma o di corona: Incendio di chioma o di corona: Incendio di chioma o di corona: Gli incendi di chioma sono fra i più distruttivi andando ad interessare le intere chiome delle piante compromettendone totalmente la vitalità tramite la distruzione dell'apparato fogliare; Incendio di chioma o di corona: – concomitanze orografiche e meteorologiche favorevoli; – la trasmissione del fuoco, avviene in modo aereo; – rischio di vere e proprie esplosioni: • produzione di vapori di oli eterei. – fiamme molto elevate; – velocità di propagazione elevata: • 200 - 300 m/min. COMPORTAMENTO DEL FUOCO Altri agenti ambientali che influenzano lo sviluppo di un incendio Agente Combustibile Tempo meteorologico Topografia Favorisce l’incendio Inibisce l’incendio Leggero, secco; pesante molto secco e già innescato; resinoso Pesante, bagnato, verde Vento, siccità Forti pendenze, esposizione al sole Pioggia, neve, umidità Zone pianeggianti, versanti non esposti Geomorfologia Crepacci, valloni Ostacoli naturali Condizioni sociali e territoriali Incuria dei boschi Fitto tessuto urbanizzato LA PROPAGAZIONE DEL FUOCO PROPAGAZIONE SENZA FATTORI ESTERNI CONDIZIONI STABILI SENZA VENTO TERRENO PIANO COMBUSTIBILI UNIFORMI E CONTINUI PROPAGAZIONE IDEALE RADIAZIONE PROPAGAZIONE CIRCOLARE RADIAZIONE PROPAGAZIONE PER EFFETTO DEL VENTO INCLINAZIONE DELLA FIAMMA MAGGIOR RADIAZIONE MINOR TEMPO DI IGNIZIONE PROPAGAZIONE REALE PROPAGAZIONE CON TESTA E CODA RADIAZIONE E CONVEZIONE RADIAZIONE PROPAGAZIONE PER EFFETTO DELLA PENDENZA INCLINAZIONE DELLA FIAMMA MAGGIOR RADIAZIONE MINOR TEMPO DI IGNIZIONE PROPAGAZIONE REALE PROPAGAZIONE CON TESTA E CODA RADIAZIONE RADIAZIONE E CONVEZIONE PROPAGAZIONE PER EFFETTO DEL VENTO E Diffusione del fuoco e propagazione DELLE SUE DIREZIONI degli incendi ( i combustibili, fattori climatici, orografia ): COMPORTAMENTO DEL FUOCO Denominazione delle parti: ZONA DI MASSIMO PERICOLO ZONA DI SICUREZZA O DI ATTACCO COMPORTAMENTO DEL FUOCO Fasi evolutive Fasedidicrescita crescita(o(oiniziale) iniziale) Fase auto-mantenimentodella dellafiamma fiamma auto-mantenimento Fasediditransizione transizione Fase rapidopre-riscaldamento pre-riscaldamentodel delcombustibile combustibileantistante antistanteililfronte fronte(inclinazione (inclinazionedella dellafiamma) fiamma) rapido iniziano i moti convettiviad incendio ad alta intensità) iniziano i moti convettivi (predisposizione al passaggio Fase(omatura finale) Fase matura finale)(o non sempre presente non sempre presente incendio (quasi) indipendente dai fattori esterni Fase di decadimento PARAMETRI DESCRITTIVI DELL’EVENTO CARICO DI INCENDIO (W): viene di solito espresso in t/ha. Di norma assume valori compresi tra 1,8 t/ha e 15,6 t/ha (sino a 85 - 143 t/ha in caso di popolamenti interessati da schianti) INTENSITA’ DI FRONTE DI FIAMMA o intensità di incendio (I): viene espressa in KW/m (di fronte) o con l’utilizzo di aggettivi quali BASSA (100/800 KW/m), solitamente per incendi radenti di lettiera, MEDIA e ALTA (9.000 KW/m). VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE DEL FUOCO (R): viene misurata in m/min. Mediamente è pari a 5 - 10 m/min (0,3 - 0,6 Km/h), ma può raggiungere valori dieci volte maggiori rispetto a quelli medi (50/100 m/min pari a 3/6 Km/h) ALTEZZA DI FIAMMA (h): viene espressa in m. In generale la distanza di sopportazione è pari a 3/4 volte l’h di fiamma. Introduzione FASI DEGLI INCENDI BOSCHIVI BASSA INTENSITA’ MEDIA INTENSITA’ Fattori che influiscono sul passaggio di fase Disponibilità di combustibile e sua disposizione nello spazio (caratteristiche del popolamento) h inf. a 3 m - V 5/10 m/min Fattori meteorologici e topo orografici ALTA INTENSITA’ Con inizio della fase convettiva COLONNA COVETTIVA Effetto sinergico tra velocità di propagazione ed alta intensità del focolaio Introduzione COLORE del fumo Abituiamoci a cogliere alcuni aspetti fondamentali in fase di avvicinamento Il COLORE BIANCO del fumo ci da indicazione che è presente al suolo una combustione parziale del materiale dovuta ad un’elevata percentuale di umidità in esso contenuta ed inoltre che non vi è coinvolgimento di sostanze resinose Abituiamoci a cogliere alcuni aspetti fondamentali in fase di avvicinamento COLORE Tipologia del combustibile VELOCITA’ DEL VENTO Indica il grado di pericolosità DIREZIONE Consente di programmare e pianificare l’intervento VISIBILITA’ AL SUOLO Limita l’intervento dei mezzi aerei Il FUMO è il “termometro” dell’Incendio Fasi evolutive dell’Incendio Boschivo L’evoluzione cronologica dell’evento attraversa diverse fasi di accelerazione che descrivono il destino evolutivo dell’evento. Gran parte degli incendi non attraversa tutte le fasi di sviluppo: il fuoco si propaga in forma radente con intensità medio bassa. In alcuni casi però, dove le caratteristiche del combustibile ed i fattori che condizionano la propagazione del fuoco lo permettono, l’evento può attraversare tutte le fasi e raggiungere livelli di alta intensità. Fasi evolutive dell’Incendio Boschivo Prima fase o fase iniziale di crescita (principio d’incendio): bassa intensità del fronte, emanazione termica moderata, accelerazione contenuta. Di solito questa fase è piuttosto lenta. Molti incendi vengono spenti in questa fase e molti altri non hanno possibilità di evolversi ulteriormente. Fasi evolutive dell’Incendio Boschivo Seconda fase o fase di transizione: deciso incremento dell’intensità, della larghezza e della velocità di propagazione del fronte di fiamma, aumento dell’emanazione termica (forte preriscaldamento del combustibile antistante), inclinazione della fiamma verso la zona ancora non bruciata, generazione di correnti (convettive) d’aria. Possibile passaggio, in bosco, da fuoco radente a fuoco di chioma. Fasi evolutive dell’Incendio Boschivo Terza fase o fase finale: l’intensità del fronte di fiamma raggiunge la sua massima possibile espressione, formazione di una colonna convettiva, di fenomeni di spotting e vortici; il fuoco assume dimensione tridimensionale e può manifestare un comportamento proprio, indipendente dai fattori esterni che normalmente condizionano l’evoluzione del fuoco. Fasi evolutive dell’Incendio Boschivo Quarta fase o fase di decelerazione: regressione dell’incendio ad evento a due dimensioni, diminuisce notevolmente l’intensità del fronte di fiamma (ore notturne, cessazione del vento, crinali, radure, diversa distribuzione dei combustibili).