Come funziona un estintore a CO₂ carrellato e qual è il meccanismo per scaricare la CO₂?

Nell'a estintore carrellato a CO₂ , la CO₂ (anidride carbonica) viene immagazzinata in una bombola ad alta pressione in forma liquida. Questa CO₂ pressurizzata viene immagazzinata a circa 50-60 bar (da 725 a 870 psi) per garantire che una quantità sufficiente di CO₂ possa essere riempita nella bombola allo stato liquido. Conservare la CO₂ in forma liquida aumenta la quantità di gas che può essere contenuta in una bombola più piccola e più maneggevole. La bombola è realizzata in acciaio resistente o materiali simili per resistere alla pressione interna ed è progettata per garantire che il gas rimanga in forma liquida fino allo scarico. La CO₂ rimane in forma liquida in queste condizioni di alta pressione a causa delle caratteristiche critiche di temperatura e pressione del gas.

Il funzionamento dell'estintore a CO₂ carrellato inizia quando viene attivato il meccanismo di sgancio. Ciò in genere comporta l'azionamento di una maniglia o la pressione di una leva di scarico, che a sua volta apre la valvola situata sulla parte superiore del cilindro. La valvola è progettata per regolare il flusso di gas CO₂ dalla bombola. Quando l'operatore aziona la maniglia o la leva, la valvola si apre e consente alla CO₂ pressurizzata di uscire dalla bombola. Questo è controllato da una spilla di sicurezza o da un meccanismo di bloccaggio che impedisce la scarica accidentale, garantendo che l'estintore non venga utilizzato se non attivato intenzionalmente. La valvola, il tubo o l'ugello sono progettati per dirigere la CO₂ in modo controllato, consentendo all'utente di puntare e scaricare il gas con precisione verso la fonte dell'incendio.

Una volta che la CO₂ viene rilasciata dal cilindro, la CO₂ liquida subisce rapidamente un cambiamento di fase da liquido a gassoso. Questo cambiamento si verifica a causa della drastica caduta di pressione quando la CO₂ esce dall'ambiente ad alta pressione della bombola nella pressione più bassa dell'atmosfera circostante. Questa transizione di fase fa sì che la CO₂ liquida si espanda rapidamente in un gas, un processo noto come vaporizzazione. Quando la CO₂ si trasforma in gas, si espande di un fattore pari a circa 450 volte il suo volume liquido. Questa espansione è ciò che consente all'estintore di rilasciare un grande volume di CO₂, coprendo un'ampia area e riducendo efficacemente la concentrazione di ossigeno in prossimità dell'incendio. La rapida transizione dal liquido al gas provoca anche un drastico raffreddamento della CO₂, con il gas che esce dall'ugello a una temperatura estremamente bassa (circa -78,5°C / -109,3°F). Questo effetto di raffreddamento contribuisce all'estinzione dell'incendio sia soffocando le fiamme che riducendo le temperature circostanti.

Quando la CO₂ si espande dallo stato liquido a quello gassoso, assorbe calore dall’ambiente a causa dell’effetto Joule-Thomson, che fa sì che il gas diventi molto freddo. Questo effetto di raffreddamento è fondamentale per la soppressione degli incendi, poiché abbassa la temperatura attorno al fuoco, contribuendo ulteriormente a inibire il processo di combustione. Il freddo estremo può anche aiutare a congelare il fuoco o le superfici calde, creando una barriera all'ulteriore combustione. Il raffreddamento dei materiali circostanti e dell'incendio stesso riduce ulteriormente la possibilità di riaccensione, soprattutto in situazioni in cui l'incendio è alimentato da liquidi infiammabili o sostanze chimiche volatili. Oltre a soffocare il fuoco spostando l’ossigeno, l’effetto di raffreddamento aiuta a stabilizzare l’ambiente e a prevenire la propagazione del fuoco.

Il metodo principale con cui la CO₂ spegne il fuoco è rimuovendo l'ossigeno dall'ambiente dell'incendio. Gli incendi richiedono tre elementi chiave per continuare a bruciare: carburante, calore e ossigeno, noti collettivamente come il "triangolo del fuoco". Riducendo la concentrazione di ossigeno attorno al fuoco, la CO₂ interrompe direttamente la reazione chimica che alimenta il fuoco. La CO₂ è un gas più pesante dell'aria, il che significa che tende a depositarsi vicino alla base del fuoco, dove può effettivamente interrompere l'apporto di ossigeno. Questo processo di soffocamento è rapido ed efficiente, poiché la CO₂ agisce riducendo i livelli di ossigeno al di sotto di quanto richiesto per la combustione, in genere inferiore al 15%. Una volta che i livelli di ossigeno diminuiscono, l’incendio si spegne. La CO₂ è particolarmente efficace nella soppressione degli incendi che coinvolgono apparecchiature elettriche o liquidi infiammabili, poiché non introduce alcun elemento conduttivo (come l'acqua) che potrebbe causare cortocircuiti o propagare l'incendio.