sostanze INFIAMMABILI

[Mr.Hyde]

Buon giorno a tutti

Come già accennato nella presentazione , sono perito chimico industriale e lavoro da 21 anni su impianti chimici complessi ,denominati per legge "ad alto rischio di impatto".
Per svolgere questo lavoro ,ogni singolo , deve essere in possesso di una patente statale che lo abilita all'utilizzo di varie sostanze chimiche  del tipo (ossido di etilene , solfuro di carbonio ,ammoniaca anidra , etc...), questa abilitazione prende il nome di patente gas TOSSICI.
Oltre ad essere tossiche , queste sostanze sono infiammabili/esplosive, di conseguenza abbiamo bisogno anche di un attestato dei vigili del fuoco.
Continui corsi di aggiornamento/esercitazioni , ci rendono idonei all'intervento sicuro e consapevole in caso di fughe di gas , incendio/esplosione , sversamento.( in prima linea)

bando alle ciance .

Nella vita quotidiana ,tutti noi , maneggiamo comunemente sostanze INFIAMMABILI ( benzina , gasolio , metano , gpl , profumi , lacche , vernici , solventi ...etc..), di conseguenza alle volte ci sentiamo sicuri nel maneggiarle e diamo troppa confidenza a queste sostanze ,siamo così tranquilli che nemmeno ci preoccupiamo del potenziale RISCHIO,  derivante da eventuali nostre azioni NON CORRETTE.(vedasi benzinaio e/o cliente che fuma al distributore di benzina , vedasi "ravvivamenti" del caminetto e del barbecue con spruzzi di alcol e/o accensione degli stessi con legna bagnata da alcol o benzina , etc etc..)
Inutile dire che ogni tanto qualcuno la paga salata e fa la fine del pollo arrosto , è facile sentir dire " ma valà ...a me non è mai successo!! " Questi atteggiamenti da irresponsabili , sono tutti da condannare e derivano dalla mancata conoscenza del RISCHIO potenziale delle sostanze infiammabili. Una semplice analisi del rischio avrebbe sicuramente evitato il peggio.

CARATTERISTICHE DELLE SOSTANZE INFIAMMABILI

Come ben sappiamo ,le reazioni di combustione sono reazioni di ossidoriduzione caratterizzate da ΔG negativo , ossia sono spontanee ( in un forum di chimica , non ritengo di dovermi prolungare oltre sul significato di energia libera).Sembrerà banale ma perché avvenga una reazione di combustione ci devono essere 1- il combustibile , 2-il comburente e 3-un innesco (fonte di calore e/o scintilla ). Chiamato triangolo del fuoco, sono le condizioni necessarie per cui avvenga una reazione di combustione.

Per quel che concerne il combustibile , bisogna considerare 4 parametri , diversi per ogni sostanza.

1- temperatura minima di infiammabilità  (chiamata anche  temperatura di infiammailità , punto di fiamma etc.) è la temperatura minima alla quale la sostanza origina vapori/gas  in quantità tale che in presenza di comburente ed un innesco si ha il fenomeno della combustione. questo parametro definisce la classe di appartenenza della sostanza ( classe 1; 2; 3; 4 ci tornerò nei prossimi messaggi )

esempi: ossido di etilene = -30 °C ; metanolo = 11 °C ; gasolio = 65 °C

2- temperatura di autoaccensione (chiamata anche temperatura di autoignizione , etc ) è la temperatura minima alla quale una sostanza ,in presenza di comburente ,inizia spontaneamente il fenomeno della combustione . In questo caso , non c'è bisogno di scintille in quanto la sostanza è già innescata per via della temperatura , cioè la sostanza si incendia semplicemente a contatto dell'aria.

esempi: ossido di etilene = 440 °C ; metanolo = 455 °C ; solfuro di carbonio = 90 °C .

3- limite di esplosività ( chiamato anche limite di esplosione , limite di infiammabilità etc. ) , questo parametro è fondamentale per valutare il tipo di rischio ( non che gli altri non lo siano ) in quella determinata situazione.
Indica il range di concentrazione in % v/v  minima e massima dei vapori/gas nell'aria ,a cui la miscela può dare origine ( se innescata ) , ad una deflagrazione o ad una detonazione !!con l'acronimo LEL o LFL  si indica la concentrazione minima , con UEL o UFL si indica la concentrazione massima . esempi : ossido di etilene = 3 - 100 % ; solfuro di carbonio = 1,3 - 50 % ; ammoniaca = 15 - 26 %.

In ultimo è importante sapere il punto di ebollizione della sostanza a pressione normale , in modo di stabilire in quelle determinate condizioni se la sostanza è in fase vapore/gas oppure liquida . questa è solo una piccola introduzione all'argomento SICUREZZA  nel maneggiare sostanze infiammabili in LABORATORIO   , quindi per ora non vi stresso +,  ma il discorso lo continuerò nel prossimo messaggio.

buona valutazione del rischio a tutti

cordialmente

Francy 

[Mr.Hyde]

Ciao a tutti

Come accennato nel messaggio precedente , la temperatura di infiammabilità , definisce la categoria  di appartenenza della sostanza 

CATEGORIA 1 = liquidi e vapori estremamente infiammabili , fanno parte di questa categoria le sostanze che hanno temperatura di ebollizione inferiore a 35 °C e temperatura di infiammabilità inferiore a 23 °C . ( es: etere dietilico )

CATEGORIA 2 = liquidi e vapori altamente infiammabili ,fanno parte di questa categoria le sostanze che hanno temperatura di ebollizione superiore a 35 °C e temperatura di infiammabilità inferiore a 23 °C  ( es: alcol metilico )

CATEGORIA 3 = liquidi e vapori infiammabili , fanno parte di questa categoria le sostanze che hanno temperatura di ebollizione superiore a 35 °C e temperatura di infiammabilità compresa tra 23 °C e 60 °C

CATEGORIA 4 =  liquidi combustibili , fanno parte di questa categoria le sostanze con temperatura di ebollizione superiore a 35 °C e temperatura di infiammabilità compressa tra 60 °C e 93 °C

Per determinare la temperatura di infiammabilità si utilizza :

1- apparecchio di Abel-Pensky (nel caso di liquidi con punto di infiammabilità inferiore a 50°C)
https://www.chem.uniroma1.it/museo/pagin...m/abel.htm
   

2- apparecchio di Pensky Martens (nel caso di liquidi con punto di infiammabilità superiore a 50°C)
https://www.chem.uniroma1.it/museo/pagin...pensky.htm
   

oggi ovviamente si utilizzano strumenti digitali/informatizzati sia manuali che automatici ,  ma il principio del metodo è identico
   

p.s. per categoria non si intende le frasi di rischio

LIMITE O CAMPO DI INFIAMMABILITA ( fattori che lo influenzano)

come precedentemente spiegato il campo di infiammabilità o campo di esplosività è compreso in un range tra un limite minimo ed un limite massimo , più ampio è questo range e maggiore sarà il rischio connesso all'utilizzo della sostanza .
I fattori che possono influenzare positivamente o negativamente il campo di esplosività sono sostanzialmente 4 .

la temperatura operativa
la pressione operativa
la presenza di sostanze inertizzanti
il tipo di comburente

La temperatura operativa influenza il campo esplosivo , aumentando la temperatura , il range si allarga , ( aumenta la produzione di vapori , aumenta anche l'energia cinetica del sistema, di conseguenza, in caso di innesco, la reazione diviene + veloce e la propagazione di fiamma aumenta )
la pressione operativa influenza il campo , ma è un discorso un po' + complesso valido soprattutto per sostanze gassose che magari illustrerò nei prossimi messaggi
la presenza di sostanze inerti riduce il campo agendo specialmente sul limite superiore ,abbassandolo
il tipo di comburente influenza il campo .

INNESCO 

L' energia di attivazione che necessita la reazione redox di combustione per innescarsi è appunto detta energia di innesco o semplicemente innesco

L'innesco può essere di varia natura , cariche elettrostatiche , scintilla , fiamma ,  attrito , arco elettrico ,piastre/superfici calde etc.. tale energia è veramente minima rispetto alla energia che la reazione spontanea sprigiona .
L'energia di attivazione varia a seconda del tipo di combustibile e raggiunge un minimo nel punto in cui la miscela combustibile-comburente è stechiometrica ,quindi esiste, nel campo di esplosività ,  una situazione di massimo pericolo dato dalla bassa energia di innesco necessaria affinché si origini una detonazione/deflagrazione.

esempi di energia minima di accensione dei vapori nel campo di esplosività alla concentrazione stechiometrica nelle condizioni normali sono :

solfuro di carbonio  = 0,015 mJ
cicloesano              = 1,4 mJ
benzene                = 0,55 mJ
MEC                      = 0,53 mJ

etc.

Risulta abbastanza evidente che se ci si trova nelle condizioni idonee l'energia minima di innesco è veramente una inezia .
è quindi molto importante ,quando si maneggiano sostanze infiammabili , avere ben chiaro che tipo di sostanza stiamo trattando.
Il miglior modo per prevenire incidenti spiacevoli è quello di prendere atto della sua temperatura di infiammabilità , dei limiti del campo di esplosività , della temperatura di autoaccensione , del punto di ebollizione a pressione normale, della densità dei vapori rispetto all'aria  e magari dell'energia minima  di innesco.( dati abbastanza facilmente reperibili in letteratura scientifica).

Frequentemente in lab di chimica si eseguono distillazioni , concentrazioni , estrazioni ,etc. operando con sostanze infiammabili , oppure semplici travasi da un contenitore all'altro .

Nell'ultimo caso (travaso) l'operazione da compiersi , sembrerebbe la + semplice immaginabile , quindi normalmente non si da peso al rischio ad essa connesso . Invece proprio perché la percepiamo come una banale operazione ,alle volte diviene la + rischiosa .

Non è difficile assistere a travasi di solventi infiammabili da bottiglia ad altro contenitore( cilindro , becher , provetta etc ) , in vicinanza a sorgenti di innesco tipo fiamme libere o piastre roventi .( per le piastre ,è sempre meglio sapere a che temperatura è la stessa e  che temperatura di autoaccensione ha il prodotto manipolato, per le fiamme libere ...BISOGNA SPEGNERLE PRIMA DI USARE QUALSIASI INFIAMMABILE)
Le operazioni di travaso richiedono molta cautela , in quanto i vapori uscenti dal contenitore potrebbero stratificarsi e muovendosi liberamente lungo la superficie del banco di lavoro ( dinamica dei fluidi) potrebbero incontrare proprio quella fiammella libera o piastra calda anche ad alcuni metri di distanza . Particolare attenzione quindi anche alle densità dei vapori rispetto all'aria , un vapore + denso dell'aria stratifica in basso !!
è da evitare anche l'apertura di bottiglie in prossimità di lavandini/pozzetti che potrebbero fungere da accumulatori di vapori .

Prendendo in esame ad esempio il CS2 possiamo dire che i vapori sono + pesanti dell'aria , la temperatura di infiammabilità è -30 °C , la temperatura di autoaccensione è vicino a 100 °C , il campo di esplosività è 1,3 - 50% v/v  ed il punto di ebollizione a pressione normale è circa 46 °C ,l'energia di innesco è 0,015 mJ .... dobbiamo travasare 200 ml di CS2 da una bottiglia ad un imbuto separatore ...sapendo che ..siamo in condizione di rischio estremo !! quindi spegnere piastre e fiamme nelle vicinanze assicurandosi che le superfici si siano raffreddate , fare i travasi sotto cappa , magari mantenere il CS2  a bassa temperatura , non lasciare la boccia aperta ,usare contenitori a tenuta , fare il travaso senza fretta ma cercando di impiegarci il meno tempo possibile. (per il resto... le solite precauzioni nel manipolare sostanze chimiche altamente tossiche.
occhiali ,guanti , camice e magari maschera antigas se possibile )

Con questo non voglio terrorizzare nessuno , ma  solamente informare e rendere consapevoli dei rischi che si corrono se non si valuta bene una situazione critica. L'atteggiamento corretto nei confronti delle sostanze infiammabili può veramente fare la differenza !

cordialmente

Francy