Rischio di infiammabilità

Affinché il gas possa accendersi è necessaria una fonte di accensione, tipicamente una scintilla (o una fiamma o una superficie calda), il combustibile e l'ossigeno.

Affinché l'accensione abbia luogo, la concentrazione di gas o vapore nell'aria deve essere tale che il "combustibile" e l'ossigeno possano reagire chimicamente, e l'energia di una molecola che brucia è sufficiente per innescare la reazione nella molecola successiva, e così via. La potenza dell'esplosione dipende dal "combustibile" e dalla sua concentrazione nell'atmosfera. La relazione tra combustibile/aria/accensione è illustrata nel "triangolo del fuoco".

Il concetto di "tetraedro del fuoco" è stato introdotto più recentemente per illustrare il rischio di incendi dovuti a reazioni chimiche.

Per la maggior parte dei tipi di incendio, il modello originale del triangolo del fuoco funziona bene: la rimozione di un elemento del triangolo (combustibile, ossigeno o fonte di accensione) impedisce il verificarsi dell'incendio. Tuttavia, se le molecole sono troppo distanziate, le molecole di combustibile e ossigeno che reagiscono non trasmettono alle molecole vicine l'energia sufficiente per innescare la reazione.

In alcune situazioni, ad esempio quando l'incendio coinvolge metalli incandescenti come il litio o il magnesio, l'uso dell'acqua per spegnere l'incendio potrebbe provocare un surriscaldamento o addirittura un'esplosione. Questi metalli, infatti, possono reagire con l'acqua in una reazione esotermica e produrre idrogeno gassoso infiammabile che si aggiunge al combustibile che poi brucia.

Non tutte le concentrazioni di gas o vapori infiammabili nell'aria bruciano o esplodono. Il limite di esplosività inferiore (LEL) è la più bassa concentrazione di "combustibile" nell'aria che brucia e per la maggior parte dei gas infiammabili è inferiore al 5% in volume, con molti all'1% in volume. A concentrazioni inferiori le molecole di combustibile sono troppo distribuite per sostenere un fronte di fiamma. Esiste un elevato rischio di esplosione anche quando concentrazioni relativamente piccole di gas o vapore fuoriescono nell'atmosfera, se le condizioni consentono un picco di concentrazione del combustibile in qualsiasi luogo. Ciò si verifica se il combustibile è molto pesante o leggero rispetto all'aria circostante, oppure può verificarsi in prossimità della perdita se l'aria è ferma.

I livelli di LEL sono definiti nei seguenti standard: ISO10156 e IEC60079. La norma ISO "originale" elenca i LEL ottenuti quando il gas è in stato statico. I LIE elencati nelle norme EN e IEC sono stati ottenuti con una miscela di gas agitata; ciò ha portato a LIE più bassi in alcuni casi (cioè, alcune molecole di gas impiegano abbastanza tempo a bruciare da essere in media più vicine alle molecole vicine quando vengono agitate, e quindi in grado di imprimere energia sufficiente a sostenere un fronte di fiamma).