Aprinderea si Autoaprinderea

Aprinderea

Aprinderea sau initierea arderii se produce fie cand materialul combustibil vine in contact cu o sursa de aprindere, fie datorita unei surse de caldura interna.

Aprinderea unei substante combustibile are loc numai in faza gazoasa si cu atat mai usor cu cat emanarea de vapori si gaze incepe la o temperatura mai joasa.

Aprinderea substantelor si materiale combustibile se produce la o anumita temperatura, ce depinde de fiecare combustibil in parte, numita temperatura de aprindere.

Temperatura de aprindere este temperatura minima la care trebuie incalzita o substanta sau material combustibil, in aer, pentru a se aprinde.

Autoaprinderea

Autoaprinderea este declansarea arderii unei substante combustibile datorita autoincalzirii, deci fara interventia unei surse exterioare de aprindere. Caldura necesara autoincalzirii si apoi aprinderii rezulta din reactii chimice sau biologice care se produc in insasi masa substantei respective.

In functie de natura reactiilor se cunosc trei feluri de autoaprinderi: autoaprinderi de natura chimica, fizico-chimica si biologica.

Autoaprinderea de natura chimica se poate produce la substantele care au o capacitate intensa de combinare cu oxigenul din aer, cu apa sau cu alte substante.

Se citeaza dintre aceste substante fosforul alb, praful de aluminiu, sulfurile de fier, metalele alcaline, oxidul de calciu, o parte dintre oxidanti si halogeni, peroxizi etc.

Pe timpul procesului de autoaprindere se degaja o mare cantitate de caldura.

La autoaprinderea sulfurii de fier se produc reactiile:

Fe S₂ + O₂ → Fe S + SO₂ + 53 100 cal;

Fe S + 3 O → Fe O + SO₂ + 11 713 cal;

Umiditatea accelereaza procesul de autoaprindere:

Succeptibile la autoaprindere sunt si substantele ca reactioneaza in contact cu apa.

De exemplu, reactiile cu apa ale oxidului de calciu (varul nestins) si ale sodiului:

CaO + H₂O = Ca (OH)₂ + 276 kcal/kg

2 Na + 2 H₂O = 2 NaOH + H₂

Hidrogenul degajat in urma contactului dintre metalele alcaline si apa se poate autoaprinde din cauza caldurii de reactie.

Dintre oxidantii cu cea mai mare putere de oxidare se citeaza acidul azotic (aprinde materialele organice ca paie, talaj etc.), peroxidul de sodiu, cloratii si percloratii.

Autoaprinderea de natura fizico-chimica este specifica substantelor combustibile, care in afara procesului chimic sunt supuse si inflentei unor factori, ca suprafata mare de contact cu oxigenul atmosferica, evacuarea insuficienta a caldurii produse si existenta unor impuritati.

Exemple de autoaprindere fizico-chimica se poate da autoaprinderea carbunelui, prafului de carbune, azotatului de amoniu, bumbacului, lacurilor de ulei, semintelor si turtelor de floarea soarelui.

In masa semintelor de floarea-soarelui au loc de exemplu procese exoterme strans legate de transferul de apa si de reactiile chimice de oxidare.

Samanta absoarbe oxigenul din aer, care se combina cu oxigenul continut in masa ei. In urma oxidarii se degaja caldura, vapori de apa si bioxid de carbon dupa reactia:

C₆ H₁₂ O₆ + 6 O₂ = 6 CO₂ + 6 H₂O + 677 kcal

Bioxidul de carbon fiind un gaz inert impiedica accesul aerului din atmosfera, intrerupand astfel aerarea normala a semintelor de floarea soarelui.

Ca urmare, oxigenul din masa semintei se consuma, fapt ce duce la cresterea cantitatii de caldura degajata, care nu poate fi evacuata, creandu-se din aceasta cauza centre de autoincalzire.

Procesul de autoincalzire si autoaprindere a semintelor de floarea-soarelui este favorizat si de prezenta si dezvoltarea bacteriilor termofile, care determina cresterea temperaturii.

Autoapriderea de natura biologica se produce la acele substante combustibile care sunt predispuse activitatii vitale a microorganismelor.

Autoaprinderea de natura biologica incepe cu procesul de autoincalzire care se manifesta prin fermentare si putrezire.

Caldura care se degaja se datoreaza transformarilor materiei sub actiunea microorganismelor, transformarilor chimice prin intermediul fermentilor.

Autoaprinderea de natura biologica se poate produce la paie, lucerna, fan, taitei de sfecla de zahar (borhot), rumegus de lemn, tutun etc.

Borhotul are o conductivitate termica redusa din care cauza caldura rezultata in urma actiunii microflorei este retinuta, intensificand astfel procesele fiziologice si fenomenul de autoincalzire. Dupa incalzirea masei de borhot apare fenomenul de termodifuzie (distilarea apei si a produselor organice continute) care determina condensarea vaporilor de apa si cresterea treptata a zonei de autoincalzire.

Dupa disparitia activitatii microorganismelor, la temperatura de 60sC, se produce o degajare importanta de caldura, in urma reactiei de descompunere a produselor depozitate, insotite de ruperi moleculare, degajare de CO₂ si chiar inceput de carbonizare.