Modul de actiune al substantelor de stingere asupra incendiului

MODUL DE ACTIUNE AL SUBSTANTELOR DE STINGERE ASUPRA INCENDIULUI

Probleme:

Generalitati

Criterii de clasificare

Substante de stingere prin racire, izolare

Substante folosite la reducerea continutului maxim de oxigen

Substante de stingere prin inhibitie chimica

Intensitatea de refulare a substantelor stingatoare

BIBLIOGRAFIE:

-Tactica Stingerii Incendiilor-vol 1 Cap.2 pag. 20-61

-Stingerea Incendiilor de Pompiliu Balulescu pag.52-72

-Legea 307 /2006 privind apararea impotriva incendiilor

-Buletinul Pompierilor nr.3/1993

GENERALITATI

In conditiile noi de dezvoltare, diversificare, concentrare si crestere a gradului de complexitate a obiectivelor industriale, apa, agentul clasic de stingere, nu mai poate indeplini intotdeauna, in mod eficient, functia de inabusire si lichidare operativa a incendiilor de orice natura.

Nevoia unor agenti cu proprietati superioare de stingere a incendiilor si protejare a bunurilor a devenit o problema la ordinea zilei.

Serviciile profesioniste pentru situatii de urgenta au fost dotate cu noi substante stingatoare ca spumele chimice si mecanice, pulberile stingatoare, gazele inerte si produsi halogenati.

In actiunea de stingere, comandantul interventiei, trebuie sa analizeze si sa stabileasca cu competenta agentul stingator ce trebuie folosit si modul de folosire al acestuia, functie de natura substantelor care ard.

Prin substante stingatoare se inteleg acele substante care proiectate asupra incendiului produc stingerea acestuia (asigura incetarea arderii).

Aceste substante stingatoare, actioneaza asupra celor trei elemente componente ale arderii: combustibilul, carburantul si temperatura de ardere.

Pentru stingerea incendiilor se folosesc acele substante stingatoare care satisfac urmatoarele cerinte:

au un efect de stingere superior, adica la un consum relativ mic, lichideaza rapid arderea;

sunt accesibile pentru intrebuintare si ieftine;

sunt inofensive pentru om si nu degradeaza prea mult obiectele expuse la actiunea lor.

CRITERII DE CLASIFICARE

Clasificarea substantelor stingatoare se face in functie de urmatoarele criterii :

a) Dupa efectul de incetare a arderii:

de racire: apa, solutiile apoase ale sarurilor, bioxidul de carbon solid, etc;

de izolatie: spumele, pulberile stingatoare, nisipul, talazul, pamantul, creta, etc;

de diluare: vaporii de apa (aburul) bioxidul de carbon, azotul;

- ca mijloc de inhibitie avem: halogenii, tetraclorura de carbon, brom metan.

b) Dupa starea de agregare:

substante stingatoare lichide: apa, tetraclorura de carbon, apa in combinatie cu unele substante chimice;

substante stingatoare gazoase: bioxidul de carbon, azotul;

substante stingatoare solide: bicarbonatul de sodiu, calciul, talc, florexul, monexul, vermiculitul.

SUBSTANTE DE STINGERE PRIN RACIRE, IZOLARE

prin racire

1. Apa (H₂ O)

Este o combinatie a hidrogenului cu oxigenul (din 100 gr. apa, rezulta prin electroliza 11,11 gr. hidrogen si 88,89 oxigen). Este un compus chimic stabil termic.

Practic descompunerea ei in oxigen si hidrogen, este posibila numai de la 1700° in sus. Este incompresibila. Este folosita cu eficienta la stingerea majoritatii incendiilor, deoarece actioneaza asupra celor trei elemente ale arderii. Efectul de stingere obtinut la folosirea apei la incendii, se realizeaza prin:

racire ;

izolarea suprafetei incendiate de oxigenul din aer si prin aceasta reducerea continutului procentual de oxigen din zona de ardere;

actiune mecanica (in special cand este folosita sub forma de jet compact).

Efectul principal se realizeaza prin racirea materialului care arde. Intreruperea procesului de ardere prin racirea materialului aprins consta in scaderea temperaturii, pe seama preluarii caldurii, in cazul folosirii apei, aceasta absoarbe caldura, se transforma in vapori care la randul lor vor realiza un strat, incombustibil intre suprafata de ardere si aerul din atmosfera, impiedicand accesul, in zona de ardere a aerului si prin aceasta reducerea continutului procentual de oxigen.

Fiecare incendiu se va dezvolta atata timp cat cantitatea de caldura ce se formeaza va fi mai mare decat cantitatea caldurii folosita pentru incalzirea si vaporizarea apei.

Oprirea dezvoltarii incendiului urmeaza sa aiba loc atunci cand asupra acestuia se va refula in mod practic o asemenea cantitate de apa, care sa consume majoritatea caldurii degajate.

La stingere apa se poate folosi sub urmatoarele forme:

jet compact;

sub forma de ploaie;

sub forma pulverizata;

sub forma de ceata;

sub forma de abur.

Jetul compact - se caracterizeaza prin viteze mari a curentului neintrerupt de lichid, printr-o insemnata forta de soc, prin concentrarea unei mari mase de apa pe o suprafata mica si prin posibilitatea de refulare la distanta mare.

Jetul compact se foloseste la stingerea incendiilor de substante solide, gazoase si lichide.

Jetul pulverizat - este alcatuit din picaturi de apa cu diametrul de 1 mm. Cerinta este ca la o presiune de 5 N / cm² jetul sa atinga distanta de 8-9 metri.

Prezinta  urmatoarele avantaje fata de jetul compact

mareste randamentul de stingere;

micsoreaza consumul de apa;

nu provoaca deteriorarea obiectelor;

poate fi folosit in incaperi unde exista praf combustibil.

Ceata - se poate realiza prin

folosirea aerului comprimat;

folosirea inaltei presiuni de la 50 - 120 atmosfere;

folosirea unei presiuni reduse de la 2 -10 atmosfere.

Abur

- se foloseste abur saturat, cat si cel supraincalzit;

- se foloseste in instalatii fixe, semifixe in special acolo unde exista permanent o instalatie tehnologica de apa;

- are ca efect diluarea concentratiei de oxigen pana la limita la care continuarea arderii devine imposibila;

- concentratia eficienta pentru stingerea incendiilor este de pana la 35 % din volum

- se utilizeaza in industria chimica, petrochimica, de lacuri si vopsele.

In concluzie apa este un lichid incolor, inodor, insipid, este un lichid incompresibil, iar caldura latenta de vaporizare este 5819 calorii la 25°C, ceea ce ii confera calitati deosebite ca agent de stingere si de racire.

Este opaca in infrarosu, fiind un foarte bun filtru pentru radiatia calorica.

Apa imbunatatita chimic

In scopul reducerii consumului de apa pe timpul incendiilor prin imbunatatirea unor proprietati ale acesteia chimistii au ajuns la concluzia, ca desi apa are unele calitati, ea totusi umezeste, nesatisfacator marea majoritate a substantelor combustibile solide. Ea patrunde greoi in structura substantelor si ca atare o parte se scurge rapid de pe suprafata lor reducand astfel efectul si in acelasi timp cresterea consumului.

Pentru a spori puterea de patrundere a apei in masa materialelor s-a actionat asupra tensiunii superficiale a acesteia.

Tensiunea superficiala este marimea fizica caracteristica lichidelor, reprezentata prin raportul dintre forta care actioneaza tangential la suprafata libera a unui lichid si elementul de lungime pe care se exercita.

Apa imbunatatita chimic, este substanta de stingere obtinuta prin adaugarea in apa a unei cantitati de substanta chimica tensioactiva, avand ca efect reducerea de circa 3 ori a tensiunii superficiale a apei. Utilizarea acestei substante imbunatateste efectul de stingere si puterea de patrundere a apei.

Agent tensioactiv, substante sau produse chimice care micsoreaza tensiunea superficiala a lichidelor. Pentru imbunatatirea activitatii de udare se folosesc substante ca: lesii, uleiuri, spumanti, detergenti. Pentru imbunatatirea umectarii - alchil - acil - sulfonatul de sodiu solutie 33% (simbolizat DERO-73) folosit in procent de 0,2-0,3%;   (3 l/1000 l/ apa).

3. Light water

Este un agent de spumare sintetic.

Light water formeaza o spuma alba, impermeabila la gaze.

Se foloseste pentru stingerea incendiilor de lichide combustibile si stingerea incendiilor in aeroporturi.

Aceasta se obtine dintr-un spumant florurat si care impiedica evaporarea lor; volatilitatea lichidului aprins scade pana la valori ce reduc aproape total intensitatea arderii. Pelicula poate rezista pe suprafata lichidului timp de 5-6 minute, dupa care este indicat ca lichidul sa fie acoperit cu spuma proteinica.

Efectul de stingere al apei usoare trebuie obtinut in decurs de 5 minute.

Domeniul de utilizare a apei este limitat deoarece:

densitatea relativ mare face ca la incendiile de L.C. cu temperatura de inflamabilitate peste 60°C, sa nu poata fi folosita decat sub forma pulverizata. Produce fierberea, eruptia la produsele negre (titei, pacura, bitum);

fiind buna conducatoare de electricitate nu poate fi folosita la incendiile de natura electrica, decat sub forma pulverizata (cu anumite restrictii);

apa reactioneaza cu sodiul, potasiul, carbura de calciu, acid sulfuric, magneziul, varul nestins, termitul, aluminiul metalic, etc, cu care ocazie se degaja mari cantitati de caldura, ducand la descompunerea ei, creandu-se in acelasi timp si pericol de explozie.

prin izolare

1. Spumele

Pentru stingerea unor incendii (de exemplu: incendii la L.C. la care nu se poate folosi apa, o mare eficacitate o au spumele). Spuma reprezinta un sistem dispers care se compune din bule umplute cu gaze (CO₂ sau aer), separate intre ele prin pelicule lichide.

Cand gazul este CO₂ se numeste spuma chimica, pentru ca se obtine dintr-o reactie chimica care degaja CO₂, cand gazul este aerul atmosferic se numeste spuma mecanica, intrucat ia nastere dintr-o antrenare mecanica a aerului de masa de lichid.

Rezulta ca spumele sunt de doua feluri:

- spume chimice

- spume mecanice ( fizice )

O spuma trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa aiba densitate mica (0,01-0,15) pentru a pluti deasupra lichidelor;

- sa fie omogena (sa se mentina pe obiectivul proiectat minimum 30');

- sa fie aderenta ( sa se mentina pe diferite planuri; ex.: mantaua rezervorului, plafon, etc.)

Dupa coeficientul de infoiere spumele fizice ( mecanice ) se impart in :

spuma cu coeficient mic de infoiere pana la 20 ( spuma grea )

spuma cu coeficient de infoiere intre 20 - 200 ( spuma medie )

spuma cu coeficient de infoiere intre 200 -1000 ( spuma usoara )

Spuma chimica este rezultatul reactiei dintre sulfatul de aluminiu sau acid sulfuric (acid) si bicarbonat de sodiu sau potasiu (baza ).

Al₂(SO₄)₃ + 6 NaHCO₃ = 6CO₂ + 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

H₂SO₄ + 2NaHCO₃ = NaSO₄ + 2CO₂ + 2 H₂O

Efectul de stingere al spumei consta in realizarea unui strat de o anumita grosime, care provoaca racirea partiala a suprafetei aprinse, impiedicand iesirea vaporilor in zona de flacari sau accesul oxigenului atmosferic.

Se recomanda 3 moduri de refulare a spumei pe suprafetele incendiilor

sub forma de jet sau tangent la suprafata incendiului

deversare lina, pe planuri verticale sau inclinate in zona de ardere

refularea spumei de la distanta, din tunuri de stins incendii pe suprafata incendiata.

Mecanismul si capacitatea de stingere a spumelor se pot explica prin efectele acesteia asupra combustibilului incendiat.

Efectul de izolare: izolarea lichidului combustibil de zona flacarilor;

Efectul de racire: izolarea temperaturii combustibilului reducand rata de combustie;

Efectul de evaporare a lichidului: - constituie bariera impotriva vaporilor;

Efectul de impiedicarea accesului oxigenului din aer

2. Pulberi stingatoare

Componentul de baza al unor pulberi stingatoare este bicarbonatul de sodiu. In afara pulberii pe baza de bicarbonat de sodiu se mai fabrica pul­beri pe baza de bicarbonat de potasiu, sulfat de amoniu, carbonat de sodiu, uree si din diferiti compusi ai borului.

La noi in tara s-a fabricat pulberea stingatoare pe baza de bicarbonat de sodiu denumita "Pulvogen'.

Sub actiunea caldurii bicarbonatul de sodiu se descompune conform
relatiei:

2 Na HCO₃ Na₂C0₃ +C0₂  +H₂O

In descompunerea totala a 1 kg pulbere bicarbonat de sodiu se degaja 0,26 kg dioxid de carbon si se consuma o cantitate de caldura necesara pentru evaporarea a 300 cm³ apa. Acestor cantitati le corespunde un efect de racire de 95 kcal. Pulberea de baza de bicarbonat de potasiu este cu 30-50 % mai eficace la stingerea incendiilor, decat pulberea pe baza de bicar­bonat de sodiu.

Florexul, o pulbere stingatoare care se fabrica la noi in tara, foarte eficienta la stingerea incendiilor, are la baza bicarbonatul de potasiu, ureea tehnica si alte substante chimice. Actiunea de stingere instantanee a flacarilor produse pe timpul incendiilor se datoreaza aductului potasiu-carbamic obtinut prin reactia chimica solid-solid, in faza "microcristalina', in prezenta unui catalizator cu continut de fluor, la temperatura de 60°C.

Aductului potasocarbamic i se mai adauga o serie de componente chi­mice cum ar fi dioxidul de carbon, azotul si alte gaze inerte care au rolul de a mari mobilitatea florexului, in stare netasata, in mod deosebit in stare fluidizata, precum si rezistenta la actiunea umiditatii atmosferice si a agentului de vehiculare.

Efectul de stingere al florexului este atribuit unor fenomene fizico-chimice, speciale ale aductului potasocarbamic, care maresc viteza de intre­rupere a reactiilor chimice de ardere, prin efectul absorbtiei pe suprafata particulelor de pulbere a radicalilor liberi din flacari si de inhibare a particulelor de oxidare.

La efectul de stingere mai contribuie natura si fineta particulelor de pulbere (100-60 microni - m ), capacitatea de a degaja gaze inerte si va­pori de apa, substante care racesc si dilueaza mediul in care exista focarul de ardere.

Pulberea stingatoare "Florex' se foloseste la stingerea incendiilor de: com­bustibili petrolieri lichizi (benzine, petrol lampant, motorina, combustibil de calorifer, pacura, uleiuri etc); lichide organice utilizate ca solventi in industria de lacuri si vopsele (benzen, toluen, solvent nafta etc); produse f polare (metanol, acetona, butanol, acetati de etil, metil, butii etc).

Se mai poate folosi si la stingerea incendiilor de gaze combustibile (metan, propan, butan, gaze de sonda, acetilena, gaz de cocserie, de cracare etc).

Restrictie Florexul nu se utilizeaza la stingerea incendiilor de sulfura de carbon, pentasulfura de fosfor, metale piroforice si substante reductoare.

Pulberile stingatoare trebuie sa indeplineasca conditiile de: eficacitate mare de stingere, determinata de proprietati chimice si de gradul de dis­persie; fluiditate buna in conducte; capacitate de a forma un nor com­pact in suspensie in aer; stabilitate la umezire; stabilitate termica; conductibilitate termica redusa.

4. SUBSTANTE FOLOSITE LA REDUCEREA CONTINUTULUI MAXIM DE OXIGEN

1. Bioxidul de carbon

Este un gaz inodor si incolor, introdus in incaperea in care a izbucnit incendiul inlatura aerul, micsoreaza viteza de ardere, viteza de degajare a caldurii si scade temperatura de ardere si in final procesul de oxidare se intrerupe.

CO₂ actioneaza asupra focarului si prin efectul de inabusire si racire.

Efectul de racire a 1kg CO₂ corespunde cu 15% din efectul de racire a 1kg apa (629Kcal/kg.)

Din CO₂ comprimat prin detenta se obtine zapada carbonica. Calitatile CO₂ ca agent de stingere:

patrunde in orificiile obiectului aprins, fiind mai greu decat aerul (greutatea specifica 1,53)

nu distruge obiectele si materialele asupra carora se refuleaza;

nu este conducator de electricitate

nu se deterioreaza pe timp de conservare indelungat ;

nu este sensibil la actiunea temperaturilor scazute.

Cea mai eficace actiune de stingere se obtine in spatiu inchis. Pentru stingerea incendiilor la majoritatea substantelor este suficienta o concentratie de 30-35% in volum de CO₂ in aer.

Se refuleaza prin instalatii fixe de stingere, stingatoare de incendii si masini speciale de stins incendii.

Se foloseste la: stingerea incendiilor la depozite de materiale mici; incaperi cu documente de importanta deosebita (arhive, muzee, biblioteci, laboratoare, etc) masini si aparate electrice amplasate in incaperi inchise; transformatoare si generatoare electrice, centrale telefonice, centre de calcul).

Nu se utilizeaza la incendii de: sulf, metale usoare ca: magneziu, titan, plutoniu, uraniu, in apropierea geamurilor pentru ca reactioneaza cu acestea.

2. Azotul

Gaz fara culoare si miros, mai usor ca aerul, se foloseste la stingerea incendiilor izbucnite la instalatii tehnologice, fiind refulat din instalatii speciale de stins incendii, Concentratia de stingere ajunge pana la 31% in volum.

3. Apa fin pulverizata ( ceata de apa)

Trebuie sa aiba particule pana la 100 microni, obtinute prin pulverizarea apei sub inalta presiune sau prin folosirea unor tevi pulverizatoare speciale. La o pulverizare fina a apei in zona de ardere, aceasta se transforma in abur, diluand substantele care participa la ardere.

5. SUBSTANTE DE STINGERE PRIN INHIBITIE CHIMICA

Dintre aceste substante fac parte hidrocarburile halogenate. Ele au punct de fierbere coborat, stabilitate termica scazuta cu formarea radicalilor si atomilor care la incalzire trec usor in stare gazoasa.

Hidrocarburile halogenate au fost denumite haloni. Cei mai utilizati sunt halonii 1301 si trifluorbrommetan CBrF₃ si difluorbrommetan1211.

Halonul 1301 pastrat sub presiune sub forma lichida are proprietati superioare fata de C0₂. Eficienta unei butelii cu halon 1301 este echivalenta cu 5 butelii de C0₂ de aceeasi marime.

Halonul 1211 denumit B.C.F este o substanta stingatoare foarte eficace si nu este bun conducator de electricitate.

Stingerea incendiilor cu hidrocarburi halogenate se poate face cu: jet compact; jet pulverizat, sub forma de aerosoli. Se refuleaza asupra incendiului din stingatoare si din instalatii fixe.

Procesul de intrerupere a arderii se datoreaza :

vaporizarii picaturilor de substante stingatoare;

amestecarii vaporilor substantei stingatoare cu vapori de combustie;

interactiunii fizico - chimice dintre vaporii de halori si vaporii de combustibili.

RESTRICTIE : este indicat ca halonul 1301 sa nu fie folosit in concentratii mai mari de 10 in zonele ocupate normal si unde evacuarea nu se poate realiza in mai putin de 1 minut. Din cauza toxicitatii, utilizarea hidrocarburilor la stingere se restrange din ce in ce mai mult.

6. INTENSITATEA DE REFULARE A SUBSTANTELOR STINGATOARE

Prin intensitatea de refulare a substantei stingatoare se intelege cantitatea din aceasta substanta (l sau kg), refulata in unitatea de timp (s sau min.) pe unitatea de suprafata incendiata (m²) a perimetrului (m) sau a volumului (m³) pentru stingerea incendiului.

Pentru reusita stingerii incendiilor trebuie indeplinita conditia:

Ir > Inec

unde:

Ir si Inec reprezinta intensitatea reala si respectiv intensitatea necesara de refulare, a substantelor de stingere.