Brandgevaar

Om gas te laten ontbranden moet er een ontstekingsbron zijn, meestal een vonk (of vlam of heet oppervlak), brandstof en zuurstof.

Om te kunnen ontbranden moet de concentratie gas of damp in de lucht op een zodanig niveau zijn dat de 'brandstof' en zuurstof chemisch kunnen reageren en de energie van één brandend molecuul voldoende is om de reactie in het volgende molecuul aan te wakkeren, enzovoort. De kracht van de explosie hangt af van de 'brandstof' en de concentratie daarvan in de atmosfeer. De relatie tussen brandstof/lucht/ontsteking wordt geïllustreerd in de 'branddriehoek'.

Het concept van de 'brandtetraëder' is recentelijk geïntroduceerd om het risico van brand door chemische reactie te illustreren.

Bij de meeste soorten brand werkt het oorspronkelijke branddriehoekmodel goed - als je één element van de driehoek (brandstof, zuurstof of ontstekingsbron) verwijdert, zal er geen brand ontstaan. Als de moleculen echter te ver uit elkaar liggen, kunnen brandstof- en zuurstofmoleculen die met elkaar reageren niet genoeg energie afgeven aan de naburige moleculen om hun reactie te doen ontbranden.

In sommige situaties, bijvoorbeeld wanneer het gaat om brandende metalen zoals lithium of magnesium, kan het gebruik van water om de brand te blussen ertoe leiden dat de brand heter wordt of zelfs explodeert. Dit komt omdat dergelijke metalen met water kunnen reageren in een exotherme reactie waarbij brandbaar waterstofgas ontstaat dat wordt toegevoegd aan de brandstof die vervolgens brandt.

Niet alle concentraties van brandbare gassen of dampen in lucht zullen branden of exploderen. De onderste explosiegrens (Lower Explosive Limit, LEL) is de laagste concentratie van 'brandstof' in lucht die zal branden en voor de meeste brandbare gassen is dit minder dan 5% van het volume, voor veel gassen is dit 1% van het volume. Bij lagere concentraties zijn de brandstofmoleculen te sterk verspreid om een vlamfront in stand te houden. Zelfs wanneer relatief kleine concentraties gas of damp in de atmosfeer ontsnappen, bestaat er een groot explosiegevaar als de brandstofconcentratie onder de omstandigheden op een willekeurige plaats kan pieken. Dit gebeurt als de brandstof erg zwaar of licht is in vergelijking met de omringende lucht, of het kan in de buurt van het lek gebeuren als de lucht stilstaat.

LEL-niveaus worden gedefinieerd in de volgende normen: ISO10156 en IEC60079. De 'originele' ISO-norm vermeldt LEL's die worden verkregen wanneer het gas zich in een statische toestand bevindt. De LEL's in de EN- en IEC-normen werden verkregen met een geroerd gasmengsel; dit resulteerde in sommige gevallen in lagere LEL's (d.w.z. sommige gasmoleculen doen er lang genoeg over om te verbranden, zodat ze gemiddeld dichter bij de naburige moleculen zijn wanneer ze worden geroerd en dus genoeg energie kunnen afgeven om een vlamfront in stand te houden).