Incendiul si dezvoltarea lui

INCENDIUL SI DEZVOLTAREA LUI

PROBLEME

Generalitati ; definitie

Viteza de ardere

Evolutia incendiului

Degajarea si transferul de caldura

Propagarea si dezvoltarea incendiului

Efectele negative ale agentilor de ardere

BIBLIOGRAFIE:

-Tactica Stingerii Incendiilor-vol 1 pag. 5-25

-Stingerea Incendiilor de Pompiliu Balulescu pag.11-20

-Legea 307 /2006 privind apararea impotriva incendiilor

-Agenda pompierului editura tehnica Bucuresti 1993 pag.54-59

GENERALITATI ;

DEFINITIE

Incendiul:

arderea autointretinuta care se manifesta fara control in timp si spatiu care produce pierderi de vieti omenesti si/sau pagube materiale ci care necesita o interventie organizata in scopul intreruperii procesului de ardere (Legea nr. 307/2006, privind apararea impotriva incendiilor).

Potrivit dictionarului limbii romane, incendiul se defineste ca: "foc mare care distruge partial o cladire, o padure etc."

Pentru definirea incendiului sunt necesare 4 elemente:

existenta combustibilului si actiunea unei surse de aprindere;

initierea si dezvoltarea in spatiu si timp a unei aprinderi si scapare de sub control;

producerea de pierderi materiale in urma arderii;

necesitatea interventiei printr-o actiune de stingere cu scopul intreruperii si lichidarii procesului de ardere.

Lipsind unul dintre aceste elemente, arderea respectiva nu poate fi considerata un incendiu.

Orice incendiu este insotit de fenomene fizice cum sunt:

reactii chimice pe timpul arderii;

degajari si transferari de caldura;

producerea de flacari;

degajarea, separarea si raspandirea produselor arderii;

formarea schimbului de gaze etc..

Pe timpul arderii toate aceste fenomene nu se produc separat, ci sunt strans legate intre ele si se desfasoara pe baza legilor chimiei si fizicii fenomenelor respective.

Incendiul este un procedeu complex de ardere, cu evolutie nedeterminata, datorat prezentei substantelor combustibile si surselor de aprindere si care impune interventia organizata pentru stingere.

Incendiul exercita asupra constructiilor, instalatiilor si utilizatorilor o actiune extrema soldata cu importante pagube materiale si uneori cu pierderi de vieti omenesti.

2. VITEZA DE ARDERE

Viteza de ardere reprezinta inaintarea frontului de flacara intr-un amestec combustibil si este o caracteristica principala a substantei combustibile.

Viteza de ardere este o caracteristica principala a substantelor si materialelor combustibile si depinde de:

temperatura la care are loc prima reactie;

compozitia chimica;

umiditatea substantei sau materialului combustibil;

curentii de aer;

presiunea atmosferica;

raportul dintre suprafata libera a combustibilului si volumul lui;

prezenta catalizatorilor;

concentratia lichidelor si gazelor.

Standardul de terminologie SREN ISO/3943 face distinctia clara dintre incendiu si foc in sensul ca incendiul este o ardere autointretinuta care se desfasoara fara control in timp si spatiu, pe cand focul este o ardere autointretinuta, care este deliberat organizata pentru a produce efecte utile si a carui propagare in timp si spatiu este controlata.

Viteza de ardere a materialelor combustibile poate fi: liniara, in raport de volum si in raport de masa.

a)    Viteza de ardere pentru lichide

V₁ = h/t_ard.

unde:

h - grosimea stratului de lichid care arde [mm];

V₁ - viteza liniara de ardere la lichide [mm/min];

t_ard. - timpul de ardere [min].

b) Viteza de ardere pentru substante solide:

V_s = q_comb./t_ard.

unde:

q_comb. - cantitatea de substanta combustibila arsa pe 1 m² [kg/m²];

V - volumul total al gazului [m³];

t_ard. - timpul de ardere [h, min].

c) Viteza de ardere pentru gaze:

V_vol. = V/t_ard.

unde:

V_vol. - viteza volumica de ardere [kg/min], [m³/zi], [kg/h], [m³/min];

V - volumul total al gazului [m³];

t_ard. - timpul de ardere [h, min].

3. EVOLUTIA INCENDIULUI

Definitie :

Evolutia incendiului reprezinta variatia in timp a parametrilor acestuia (fig. 1.1).

A  Fazele evolutiei incendiului:

a)    initierea incendiului;

b)    faza de ardere lenta;

c)    faza de dezvoltare a incendiului;

d)    faza de incendiu generalizat;

e)    faza de regresie.

a) initierea incendiului: este faza in care, datorita unor imprejurari favorabile, sunt puse in contact materialul combustibil cu sursa de aprindere, a carei energie, acumulata in timpul perioadei de contact, duce la initierea incendiului;

b) faza de ardere lenta: are o durata extrem de variata. Absenta in numeroase cazuri, ea poate dura cateva minute, ore si in unele situatii, chiar zile si saptamani (in cazul arderii mocnite). Aria de combustie este limitata la zona focarului (incendiu local);

c) faza de dezvoltare a incendiului: arderea se propaga la toate obiectele invecinate cu focarul, avand aerul necesar in cantitate suficienta. Datorita diferentei de densitate si curentilor de convectie, gazele calde mai usoare, se acumuleaza sub plafon si ies din incanta pe la partea superioara a deschiderilor, fiind inlocuite de un curent de aer rece care patrunde prin partea inferioara. Radiatia devine principalul factor al transferului de caldura, in special prin stratul de gaze fierbinti si fum acumulat sub tavan, propagand incendiul si in zone mai indepartate de focar, prin incalzirea materialelor din aceste zone, la temperatura de aprindere. Natura si finisajul peretilor, joaca un rol esential, datorita aportului suplimentar insemnat de radiatie termica.

Faza de ardere poate evolua in mai multe directii

daca aerul necesar arderii este in cantitate suficienta, apare fenomenul de flashover (termen anglo-saxon intraductibil, preluat ca atare in literatura de specialitate europeana inclusiv in standardul de terminologie SR-EN ISO 13943). Flashover este un fenomen care nu are loc instantaneu ci, datorita evolutiei incendiului si in care se instaleaza brusc arderea generalizata a tuturor suprafetelor combustibile din incanta. Ca urmare, scade brusc cantitatea de comburant (oxigenul din aer), iar procentul de oxid de carbon atinge valoarea maxima (pana la 20%) fiind momentul cel mai periculos al interventiei pentru pompieri. Fenomenul de flashover este caracterizat prin cresterea rapida, exponentiala, a temperaturii si printr-o masiva si rapida generare de fum, mai ales cand finisajul peretilor este combustibil;

daca incinta este inchisa, cantitatea de aer necesar arderii devine in timp insuficienta. Rezulta o incetinire, apoi o regresie in dezvoltarea focului, care poate sa se stinga spontan. Acest fenomen este posibil si in cazul unei departari relativ mari intre masele combustibile, transferul de caldura prin conductie nemaifiind posibil;

daca in situatia de regresie a incendiului are loc o admisie brusca de aer proaspat (prin spargerea geamului, deschiderea usii, sparturi sub planul neutru etc), se produce fenomenul de backdraft (termen intraductibil) care are manifestari similare celui de flashover: cresterea brusca a suprafetelor in combustie in intreaga incinta, cu reducerea procentului de oxigen si cresterea celui de oxid de carbon, cresterea rapida a temperaturii, masiva generare de fum.

d) faza de incendiu generalizat dupa producerea fenomenului de flashover (sau, mult mai rar, backdraft), arderea se generalizeaza in intreaga incinta. Temperaturile se uniformizeaza spre valori maxime, transferul de caldura prin radiatie devenind net preponderent. Regimul de ardere se stabilizeaza si este conditionat fie de suprafata materialelor combustibile, fie de dimensiunile deschiderilor, deci de regimul admisiei aerului;

e) faza de regresie: in cursul acestei faze, temperatura inceteaza sa mai creasca, apoi incepe sa scada, datorita epuizarii combustibilului, dar scaderea nu este brusca, actionand in continuare distructiv asupra structurilor.

A    Evaluarea marimii unui incendiu:

Evaluarea marimii unui incendiu se face in functie de sarcina termica si de ventilatia incaperii.

In principiu, caldura degajata de un incendiu intr-o incapere este absorbita de pereti si gaze sau se pierde prin radiatie si convectie prin ferestre . Deasemena exista o pierdere de energie chimica care poale fi degajata sub forma de caldura de catre gazele care ard in exterior si o pierdere prin particule nearse . Regimul de ardere, cel putin la inceputul incendiului in plina evolutie depinde si de dimensiunea deschiderii de ventilatie, in timpul incendiului suprafata materialelor este redusa treptat. De exemplu la lemn se formeaza un strat carbonizat izolant care face ca regimul de ardere sa nu mai fie conditionat de ventilatie.

Existenta si durata perioadei in timpul careia regimul de ardere este determinat de ventilatie depind de dimensiunile ferestrei si de cantitatea materialelor combustibile.

Incendiile conditionate de ventilatie pot fi mai periculoase si cum probabilitatea lor este mai mare, este judicios ca conditiile de rezistenta la foc ale cladirilor sa se bazeze pe ipoteza ca incendiul va fi influentat de ventilatie .

4. DEGAJAREA SI TRANSFERUL DE CALDURA

In timpul arderii se degaja caldura care la locul incendiului este absorbita de
produsele rezultate din ardere si de mediul inconjurator. Caldura degajata in
zonele de ardere este transmisa mediului inconjurator care incalzeste substantele
inflamabile pana la temperatura de aprindere a acestora.

Transferul de caldura asupra mediului inconjurator se face prin convectie, conductie si radiatie termica.

a)    CONVECTIA: reprezinta transferul de caldurii printr-un fluid sau gaz aflat in miscare.

b)   CONDUCTIA: reprezinta propagarea directa a caldurii in interiorul aceluiasi corp, material in masa caruia exista diferente de temperatura, sau intre corpuri diferite atunci cand intre ele exista un contact intim si diferente de temperatura.

c)    RADIATIA TERMICA: reprezinta modalitatea de transmitere a
energiei termice sub forma de raze de la sursa de caldura catre alte corpuri si cu
temperaturi mai scazute. Radiatia termica poate fi periculoasa cand
temperatura sursei calde depaseste 500-700°C existand probabilitatea
initierii sau propagarii incendiului la materialele combustibile din apropiere.

Experimental s-a constatat ca distanta minima a sefului de teava, folosind un ajutaj pulverizator, fata de limitele incendiului, poate fi calculata cu urmatoarea relatie:

d_min. = 1,6 _* h

unde:

d_min. distanta minima a sefului de teava fata de incendiu (focar), [ m ];

h = inaltimea medie a flacarilor [ m ];

Pentru desfasurarea cu succes a operatiilor de lichidare a incendiului este important sa se cunoasca temperatura care se produce la arderea substantelor combustibile . Cu cat este mai ridicata acesta temperatura, cu atat se disipeaza mai multa caldura in mediul inconjurator si pericolul de dezvoltare a incendiului creste.

Temperaturile de ardere pe timpul incendiilor sunt direct influentate de puterea calorica a materialului combustibil care arde, de cantitatea de caldura ramasa in spatiul incendiat, precum si de modul cum se produce arderea mai mult sau mai putin completa .

Temperatura incendiului la arderea diferitelor materiale combustibile:

A   Structura flacarilor

Definitie:

Flacara reprezinta amestecul de gaze devenit incandescent care dezvolta energie radianta in special sub forma calorica si luminoasa datorita unei reactii chimice exoterme de oxidare a carburantului.

Structura flacarilor :

a) Dupa dinamica miscarii curentului de gaze sau a flacarii:

flacara luminoasa;

flacara turbulenta.

b) Dupa viteza de propagare :

flacara normala;

flacara detonata.

c) Dupa contactul existent inainte de aprindere :

flacara cu preamestec;

flacara de difuzie;

flacara cinetica sau difuziune.

d) Dupa caracterul chimic :

flacara neutra;

flacara reducatoare ;

flacara oxidanta.

Flacara este rezultatul exclusiv al arderii gazelor. Corpurile solide ajung in stare de incandescenta in situatia in care reactiile de ardere se produc fara flacari. Substantele solide ard cu flacara numai atunci cand substanta din care sunt compuse se transforma in gaze combustibile sub actiunea caldurii.

La arderea lichidelor, structura flacarilor depinde de dimensiunile fluxului de vapori degajati de un lichid inflamabil, de viteza lui de deplasare si de viteza curentului de aer.

La arderea lichidelor in rezervoare, structura flacarilor, a temperaturii si Radiatia termica depinde de diametrul rezervorului.

Temperatura catorva categorii de flacari:

Flacarile reprezinta cateva caracteristici de o reala importanta pe timpul
operatiilor de stingere a incendiilor, ca de exemplu culoarea si temperatura. Unele
flacari sun luminoase altele neluminoase .

Luminozitatea flacarilor de benzina, benzen, acetilena, huila, lemn, ulei si a altor substante este consecinta radiatilor electromagnetice emise de flacara in domeniul  vizibil.

Luminozitatea este cu atat mai mare cu cat flacarile de gaze contin mai multe particule de corpuri solide in stare de incandescenta, in special carbon, care inainte de a arde complet emite radiatii electromagnetice . Deci, flacara este cu atat mai putin luminoasa cu cat contine un numar mai redus de particule in suspensie.

De exemplu, la arderea hidrogenului si oxidului de carbon in stare pura se formeaza o flacara foarte putin luminoasa, aproape invizibila, in schimb pe timpul arderii lemnului, flacara este vizibila tocmai datorita substantelor care se degaja (gaze combustibile ) in masa carora se gasesc particule incandescente de carbon foarte fin divizate .

Cu flacari neluminoase ard, de exemplu, eterul si etanolul.

Din cauza arderii incomplete, in flacari se vor gasi intotdeauna particule de material in suspensie (funingine ). Aceste particule incalzite de flacara la o temperatura ridicata au o intensitate de radiatie aproape egala cu cea a corpului negru

In explozia conductelor de gaze lichefiabile, flacara poate avea o forma alungita sau de evantai, in functie de locul si forma deschiderilor create . Flacara rezultata in urma fazei lichide a gazelor are o culoare galben portocaliu si o temperatura de aproximativ 1500°C. Pe timpul fazei lichide, zgomotul este mai slab si mai infundat, iar pe timpul fazei de vapori se manifesta un suierat puternic.

5. PROPAGAREA SI DEZVOLTAREA INCENDIULUI

Propagarea incendiului depinde de:

- compozitia chimica si viteza de ardere a materialului aprins;

temperatura mediului inconjurator;

curentii atmosferici (vantul);

sursa de aprindere ;

obstacolele intalnite in cale (pereti antifoc, spatii de siguranta etc.).

Viteza de propagare a incendiului la arderea unor substante si. materiale combustibile:

Dintre toti factorii aratati mai sus un rol hotarator il au :

viteza de ardere;

alimentarea cu aer

Cresterea rapida a vitezei de ardere si a suprafetei incendiata favorizeaza degajarea unei cantitati insemnate de caldura si cresterea temperaturii. Drept consecinta se maresc cantitatile de produse de ardere zona cuprinsa de fum si concentratia acestora.

Ca urmare a dezvoltarii incendiului si a cresterii duratei acestuia, materialele si elementele incombustibile isi reduc rezistenta mecanica, aparand pericolul deformarii si prabusirii constructiilor.

Propagarea se produce atat in plan orizontal cat si in plan vertical, marimea temperaturii flacarii avand un rol important.

Viteza de propagare este cu atat mai mare cu cat vitezele curentilor de aer locali sunt mari.

A    Fazele propagarii:

a)      Dezvoltarea libera a incendiului;

b)     Localizarea incendiului;

c)       Stingerea incendiului.

a) Dezvoltarea libera a incendiului este determinata de timpul dintre momentul izbucnirii incendiului pana la intrarea in actiune a primei tevi de refulare si celorlalte forte si mijloace pentru stingere .

Aceasta faza depinde de :

timpul de observare a incendiului;

alarmarea, deplasarea subunitatii de pompierii;

intrarea in actiune a primei tevi.

b) Localizarea incendiului reprezinta eliminarea posibilitatii de propagare a incendiului, a prabusirii constructiei si crearea posibilitatilor pentru lichidarea lui. Localizarea se caracterizeaza prin oprirea cresterii suprafetei incendiate.

c) Stingerea incendiului se caracterizeaza prin timpul in care se realizeaza atacul ferm si neintrerupt asupra incendiului din toate directiile, toate fortele si mijloacele . Prin lichidare se intelege oprirea arderii suprafetelor care au fost aprinse de incendiu si excluderea reaprinderii lui.

6. EFECTELE NEGATIVE ALE AGENTILOR DE ARDERE ASUPRA

CONSTRUCTIILOR, INSTALATIILOR, UTILIZATORILOR SI

PERSONALULUI DESTINAT INTERVENTIEI

Produsele arderii sunt toxice si iritante, fapt pentru care ingreuneaza activitatea personalului destinat interventiei.

La arderea materialelor care contin grasimi si sapunuri se produc alaturi de produsele obtinute de descompunere termica, ACROLEINE si ALDEHIDE.

ACROLEINA produce mancarimea ochilor si iritarea mucoaselor gurii si nasului, iar in concentratie de 0,003% este letala. La arderea maselor plastice se produce, acid cianhidric, amoniac, fenol. fosgen.

Efectul fiziologic al unor gaze si vapori asupra omului:

Exemple :

Prin arderea unui kg de policlorura de vinil se degaja 0.40 Kg HCl. suficient pentru a distruge 0,60g Fe sau 7001 CI gazos.

Prin arderea maselor plastice se degaja cloruri acide, acid cianhidric, fenol amoniac si fosgen (substanta neuroparalizanta).

Datorita temperaturilor foarte ridicate de pe timpul incendiilor, structura de rezistenta a cladirilor si instalatiilor isi pierde capacitatea portanta aparand riscul prabusirii si a surprinderii servantilor .