ΠΡΟΦΙΛ ΕΤΑΙΡΕΙΑΣ  | ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ |  ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ - ISO |  ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ  |  LINKS |  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

 
 
Βιβλιοθήκη
ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ
ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑΣ
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
ΔΟΧΕΙΩΝ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑ
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ - ΠΗΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ
ΔΟΚΙΜΕΣ ΚΑΤΑΣΒΕΣΤΙΚΗΣ
ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΩΝ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑΣ ΚΑΙ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ
ΠΥΡΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΤΙΡΙΩΝ
ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ

 

Ανάπτυξη της φωτιάς

Καύση

Η φωτιά είναι ένα σύνθετο χημικό φαινόμενο που συνίσταται κυρίως από μια σειρά οξειδωτικών αντιδράσεων (καύσεων). Τα άτομα δηλαδή ενός καυσίμου οξειδώνονται ενωμένα με το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα.
Η σε εξέλιξη αυτή οξείδωση ενός στοιχείου, στην οποία η εκλυόμενη θερμότητα εξαρτάται από την ποσότητα του καυσίμου και την ταχύτητα της χημικής αντίδρασης και συντηρείται χωρίς την απαίτηση περαιτέρω παροχής θερμότητας από το περιβάλλον, συνοδεύεται δε συνήθως από φλόγα, ονομάζεται καύση.
Σε μια πολύ απλή οξείδωση που συναντιέται στις περισσότερες φωτιές, δύο διατομικά μόρια υδρογόνου, που είναι εξαίρετο καύσιμο, ενώνονται μ' ένα διατομικό μόριο οξυγόνου για να σχηματίσουν δύο μόρια νερού.
2Η2 + 02 — 2Η2Ο
Επειδή το νερό είναι πιο σταθερό στοιχείο από τα αέρια, η αντίδραση είναι ζωηρή και με έκλυση μεγάλης θερμότητας (εξώθερμη). Καθώς το υδρογόνο βρίσκεται σαν συνθετικό σχεδόν στα περισσότερα καύσιμα, ακόμη και στα σύνθετα μόρια του ξύλου, των πλαστικών ή του πετρελαίου, η καύση κάθε κοινού καυσίμου παράγει υδρατμούς σε μεγάλες ποσότητες.
Αυτό μερικές φορές φαίνεται στα κρύα τζάμια ενός φλεγόμενου κτιρίου.
"Αλλο κύριο συστατικό των περισσοτέρων καυσίμων είναι ο άνθρακας που βρίσκεται στα μόρια των εύφλεκτων υλών. Σ' όλες τις καύσεις ανθρα-
κούχων ενώσεων, και αυτών που γίνονται ακόμη μέσα στο ανθρώπινο σώμα, παράγεται διοξείδιο του άνθρακα σύμφωνα με την αντίδραση:
C + Ο2 -> CO2
Ανάλογα με την παροχή οξυγόνου συμβαίνει μια άλλη πρωτεύουσα ή δευτερεύουσα αντίδραση με αποτέλεσμα την παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα.
2C + Ο2 -> 2CO

 Αυτές οι τρεις παραπάνω αντιδράσεις συνιστούν τις βασικές χημικές αντιδράσεις στα φαινόμενα της φωτιάς. Σε λιγότερες περιπτώσεις έχουμε οξείδωση ενώσεων του θείου με παραγωγή διοξειδίου του θείου.
S + O2 -> SO2
Καύση λοιπόν συμβαίνει, όταν ένα καύσιμο υλικό έρθει σ' επαφή με το οξυγόνο και θερμανθεί τόσο, ώστε ν' αρχίσει η χημική αντίδραση με έκλυση θερμότητας. Το καύσιμο, το οξυγόνο και η απαιτούμενη αρχική θερμότητα συνηθίστηκε να ονομάζονται το «τρίγωνο της φωτιάς». Η απομάκρυνση ενός από τα τρία σταματά την καύση. Η καύση δε σταματά στην περίπτωση που απομακρυνθεί η πηγή θερμότητας, αλλά εντωμεταξύ έχει αντικατασταθεί από τη θερμότητα που εκλύεται.

Ανάφλεξη

Ανάφλεξη ονομάζεται η έναρξη του φαινομένου της καύσης. Αυτή μπορεί να συμβεί με τους ακόλουθους τρόπους:
α) Αν το καύσιμο είναι αέριο, ανάφλεξη μπορεί να γίνει μόνο όταν υπάρξει ένα μίγμα αερίου/ατμ. αέρα του οποίου η αναλογία κυμαίνεται
μεταξύ ενός κατώτερου και ενός ανώτερου ορίου αναφλεξιμότητας (flammability limits), με τη συνδρομή μιας μικρής πηγής θερμότητας (π.χ. φλόγας ενός σπίρτου).
β) Αν το καύσιμο είναι υγρό, η ανάφλεξη συμβαίνει όταν αρκετή ποσότητα ατμού εξατμισθεί από την επιφάνεια του υγρού (ή ήδη βρίσκεται στον
αέρα), έτσι ώστε να σχηματισθεί πάλι μίγμα ατμού/ατμ. αέρα σε αναλογίες που κυμαίνονται ανάμεσα στα όρια αναφλεξιμότητας. Για μερικά υγρά αυτό γίνεται σε θερμοκρασίες δωματίου ή κατώτερες, ενώ για άλλα μπορεί να χρειασθεί θέρμανση πριν από την παραγωγή της απαιτούμενης ποσότητας ατμού.
Σημείο ανάφλεξης ενός ρευστού (flash-point) ονομάζεται η κατώτερη θερμοκρασία στην οποία σχηματίζεται το κατάλληλο μίγμα ατμού/αέρα,
όπου με μια μικρή πηγή θερμότητας θ' αρχίσει η ανάφλεξη. Αν το σημείο βρασμού (εξαέρωσης) ενός υγρού είναι χαμηλό, συμπεραίνεται ότι μια φλόγα μπορεί να το αναφλέξει αμέσως σε συνηθισμένες θερμοκρασίες. Με τον ίδιο τρόπο μόνιμα αέρια μπορούν ν' αναφλέγουν σε θερμοκρασίες δωματίου, αν υπάρχει αρκετή ποσότητα ατμού ώστε να σχηματιστεί το ανάλογο μίγμα με τον αέρα.
Ο Πίνακας 7 δίνει τα σημεία ανάφλεξης και εξαέρωσης ορισμένων βασικών βιομηχανικών ρευστών με σειρά μεγέθους. Φαίνεται ότι για τα
περισσότερα από αυτά το σημείο ανάφλεξης είναι κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ εύφλεκτα και θ' αναφλέγουν αμέσως με το πλησίασμα μιας φλόγας.

Από τους Πίνακες 7 και 8 συνάγεται ότι, αν υπάρχει ένας συνδυασμός
α) χαμηλού κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας

β) υψηλού ανώτερου ορίου και γ) σημείου ανάφλεξης κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου, τότε το υγρό ή το αέριο μπορεί να χαρακτηρισθούν πολύ επικίνδυνα.

γ) Τέλος στην περίπτωση στερεού καυσίμου η ανάφλεξη μπορεί να συμβεί μ' έναν από τους δύο παρακάτω τρόπους:

ί) Όταν το στερεό θερμανθεί σε μια ορισμένη θερμοκρασία αρχίζει η χημική του αποσύνθεση (πυρόλυση), με δημιουργία ατμών στην επιφάνεια του, οπότε σχηματίζεται πάλι ένα εύφλεκτο μίγμα ατμών / αέρα. Η απαιτούμενη ένταση της πηγής ανάφλεξης εξαρτάται από τις φυσικές ιδιότητες και το σχήμα του αναφλέξιμου υλικού. Αν ο λόγος της επιφάνειας του προς τη μάζα του είναι μεγάλος, τότε χρειάζεται μια μικρή πηγή ανάφλεξης (π.χ. φύλλα χαρτιού αναφλέγονται εύκολα μ' ένα σπίρτο), ενώ όταν αντίστοιχα ο λόγος είναι
μικρός χρειάζεται έντονη και μακρόχρονη θέρμανση (π.χ. ανάφλεξη χονδροξύλων). Ο τρόπος αυτός ανάφλεξης ισχύει για τα περισσότερα οργανικά υλικά.

ii) Ορισμένα στερεά, όπως ο άνθρακας και τα περισσότερα μέταλλα που έχουν υψηλό σημείο τήξης, αναφλέγονται αφού προηγηθεί μια έντονη επιφανειακή οξείδωση. Αυτό προϋποθέτει μεγάλες τιμές του λόγου επιφάνειας προς μάζα, καθώς και έντονες πηγές εξωτερικής θερμότητας. Από τη στιγμή όμως που το υλικό αναφλέγει, η καύση μπορεί ν' αυτοσυντηρηθεί.
Οι δύο παραπάνω τύποι καύσης δεν είναι εναλλακτικοί μεταξύ τους, δηλαδή κάθε στερεό καίγεται μ' έναν από τους δύο τρόπους μόνον.
Ο όρος θερμοκρασία ανάφλεξης συναντιέται κυρίως στα στερεά και τα  υγρά. Σημαίνει φυσικά τη θερμοκρασία εκείνη στην οποία πρέπει να θερμανθεί το καύσιμο για να ξεκινήσουν οι αντιδράσεις της καύσης. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η απαιτούμενη θερμότητα γεννιέται συνολικά μέσα στο καύσιμο, οπότε έχουμε την αυτανάφλεξη. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι χημική ή βιολογική. Η αυτανάφλεξη της θυμωνιας από βακτηριολογικούς λόγους είναι ένα γνωστό παράδειγμα.
Η πηγή ανάφλεξης πρέπει ν' αποδίδει με ταχύτητα αρκετή θερμική ενέργεια για ν' ανεβάσει τη θερμοκρασία του καυσίμου σ' αυτήν της ανάφλεξης. Μικρές φλόγες από σπίρτα ή αναμμένα τσιγάρα έχουν υψηλές θερμοκρασίες μεταξύ 600-1000 "C. Στον Πίνακα 9 δίνονται οι θερμοκρασίες ανάφλεξης και αυτανάφλεξης ορισμένων στερεών καυσίμων.

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, όταν μια φλόγα έρθει σ' επαφή ή είναι κοντά σ' ένα υλικό, μεταφέρεται θερμότητα στην επιφάνεια του υλικού αυξάνοντας τη θερμοκρασία της. Ένα ποσοστό αυτής της θερμότητας θα χαθεί από την ακτινοβολία της επιφάνειας, την αγωγιμότητα κατά μήκος του
υλικού και με μεταφορά. Αυτό το ισοζύγιο μεταφοράς θερμότητας είναι το ίδιο σημαντικό με τη θερμοκρασία ανάφλεξης για τον καθορισμό της αναφλεξιμότητας του υλικού. "Έχει αποδειχθεί ότι το γινόμενο Κ x ρ χ C, όπου Κ η θερμική αγωγιμότητα, ρ η πυκνότητα και C η ειδική θερμότητα, είναι ένα μέτρο του χρόνου που απαιτείται για την άνοδο της θερμοκρασίας της επιφανείας του υλικού και επομένως του καθορισμού των χαρακτηριστικών ανάφλεξης του. Έτσι λοιπόν, ενώ από τον Πίνακα 9 φαίνεται ότι τα πλαστικά έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες ανάφλεξης από το ξύλο, στην πραγματικότητα, επειδή πολλά από αυτά έχουν αρκετά μικρότερες τιμές «θερμικής αδράνειας» Kpc, θερμαίνονται επιφανειακά πολύ γρηγορότερα και φθάνουν στη θερμοκρασία ανάφλεξης τους συντομότερα από το ξύλο.


 

Εκρήξεις γενικά συμβαίνουν στις περιπτώσεις όπου το καύσιμο (συνήθως σε αέρια κατάσταση) και το οξειδωτικό μέσο (αέρας) έχουν προαναμιχθεί σε ορισμένη αναλογία πριν γίνει ανάφλεξη. Η εκρηκτική αυτή καύση διαφέρει από τη συνηθισμένη στ' ότι είναι πλήρης και συμβαίνει σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα, χωρίς την καθυστέρηση από την ανάγκη να ενώθούν πρώτα χημικά καύσιμο και οξειδωτής. Στις φωτιές η μείξη καυσίμουοξειδωτή ελέγχεται από την ίδια την εξέλιξη της φωτιάς με αποτέλεσμα, η ταχύτητα καύσης ανά μονάδα όγκου να είναι αρκετά χαμηλότερη απ' αυτήν των εκρήξεων. Το φαινόμενο της έκρηξης μπορεί να προκαλέσει μεγάλες καταστροφές με την απότομη εκτόνωση και εκπομπή μεγάλης ενέργειας.

Ανάπτυξη της φωτιάς μέσα σε κλειστό χώρο

' Ήδη, μέχρις εδώ, άρχισε να διαφαίνεται η συνθετότητα και η πολυπλοκότητα του φαινομένου της φωτιάς. Ερευνητές που εργάζονται σε εργαστήρια κάτω από προσεκτικά ρυθμιζόμενες συνθήκες, συναντούν πολλές δυσκολίες ν' αναπαραστήσουν μια συγκεκριμένη φωτιά. Γιατί είναι γεγονός πως, ποτέ δύο φωτιές δεν μπορεί να είναι ίδιες. Ση μασιά έχουν και οι περιβαλλοντικές συνθήκες, όπου συμβαίνει η πυρκαγιά. Παρόλα αυτά, μπορούμε δεχόμενοι απλά μοντέλα να μελετήσουμε και να προσεγγίσουμε ικανοποιητικά την ανάπτυξη και την εξέλιξη των πυρκαγιών.

 

Το αρχικό στάδιο (τμήμα ΑΒ) αφορά την ανάφλεξη υλικών συνήθως από μια μικρή πηγή. Η περίοδος αυτή συνοδεύεται από χαμηλές θερμοκρασίες. Βασικό για το μηχανισμό εξάπλωσης της φωτιάς είναι το ότι, η παραγόμενη θερμική ενέργεια είναι μεγαλύτερη από την απαιτούμενη για τη διατήρηση της καύσης, οπότε η υπόλοιπη μετά από τις αναπόφευκτες θερμικές απώλειες μεταδίδεται με ακτινοβολία και μεταφορά σε άλλα αναφλέξιμα υλικά (Σχήμα 2). Η ταχύτητα επομένως εξάπλωσης της φωτιάς εξαρτάται
από αυτήν την επί πλέον ποσότητα θερμότητας. Εκτός από τις φυσικές,
γεωμετρικές και θερμικές ιδιότητες των καυσίμων, η ταχύτητα και η διάρκεια του πρώτου αυτού σταδίου εξαρτάται από τα φυσικά και τα γεωμετρικά
χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος κυρίως ως προς τις θερμικές απώλειες.
Όταν η φωτιά σταθεροποιηθεί τοπικά, θα συνεχίσει ν' αυξάνει όσο είναι διαθέσιμα καύσιμα και οξυγόνο. Η παραγόμενη θερμότητα θα ανεβάζει από τη μια μεριά με επαγωγή τη θερμοκρασία των φλεγομένων υλικών και με μεταφορά και ακτινοβολία τη θερμοκρασία του χώρου και των γειτονικών υλικών. Γρήγορα οι φλόγες φθάνουν στην οροφή και διασπείρονται οριζόντια. Η γεωμετρία του πυροδιαμερίσματος, ο εξαερισμός και τα εύφλεκτα εσωτερικά τελειώματα των τοίχων και των οροφών παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξάπλωση της φωτιάς. Αρχίζει πλέον να δημιουργείται από την οροφή μια ακτινοβολία με κατεύθυνση προς το χώρο, που έχει σαν αποτέλεσμα περαιτέρω άνοδο της θερμοκρασίας και ανάφλεξη όλων των υλικών.
Αυτό το χρονικό σημείο, όπου η φωτιά από το αρχικό στάδιο περνά στο

δεύτερο στάδιο της «καθολικά αναπτυγμένης φωτιάς», λέγεται σημείο «κα-
θολικής ανάφλεξης» (flash-point ή flashover). Κριτήρια για τον καθορισμό

του flashover μπορεί να θεωρηθούν, είτε μια κρίσιμη ακτινοβολία στο δάπε-
δο του πυροδιαμερίσματος της τάξης των 2W/cm2, είτε η χρονική στιγμή
που οι φλόγες αρχίζουν να βγαίνουν έξω από τα ανοίγματα του χώρου. Το
δεύτερο αυτό στάδιο της «καθολικά αναπτυγμένης φωτιάς» είναι το πιο
σημαντικό και εκείνο για το οποίο η επιστημονική έρευνα έχει φθάσει σε
ικανοποιητικά αποτελέσματα.
Διακρίνονται δύο φάσεις «καθολικά αναπτυγμένης φωτιάς»:
α) η ρυθμιζόμενη από το ποσοστό εξαερισμού, όπου η ταχύτητα της
καύσης είναι γενικά ανάλογη με την παροχή του αέρα από τα ανοίγματα
και ανεξάρτητη από την ποσότητα, τις ιδιότητες, και τη μορφή των καυσί-
μων. Ισχύει τότε ο τύπος:


R = cA √H


όπου R η ταχύτητα καύσης σε kg/min.
        c σταθερός συντελεστής κυμαινόμενος μεταξύ 5,0 ως 6,2.
        Α = Η · Β η επιφάνεια των ανοιγμάτων σε m2.
        Η το ύψος των ανοιγμάτων σε m.
Η χρονική διάρκεια καύσης σ' αυτήν την περίπτωση δίνεται από τη σχέση:
        t=f/9A
√H
όπου t, ο χρόνος σε min.
F, το πυροθερμικό φορτίο σε kg.


β) η ρυθμιζόμενη από τα καύσιμα, όπου η ταχύτητα καύσης εξαρτάται μόνον από τον τύπο, την ποσότητα και τη θέση των καυσίμων. Το είδος αυτό της φωτιάς συμβαίνει είτε σε χώρους με μεγάλη επιφάνεια ανοιγμάτων είτε, όταν στην προηγούμενη περίπτωση, ο αέρας από τα ανοίγματα φθάσει να είναι περισσότερος από τον απαιτούμενο για τη συνέχιση της καύσης. Είναι τότε σαν μια φωτιά σε ανοικτό χώρο.
Το τρίτο στάδιο της «απόσβεσης» αρχίζει, όταν πια έχει καεί το μεγαλύτερο ποσοστό των καυσίμων του πυροδιαμερίσματος και η θερμοκρασία μειώνεται συνεχώς μέχρι να φθάσει στις κανονικές θερμοκρασίες δωματίου.

 


 

 
© 2004 Fire Security |  Privacy Policy  | IΩΝΙΑΣ & ΝΙΚΑΣ ΧΑΜΟΜΗΛΟΣ ΑΧΑΡΝΑΙ Τ.Κ. 13671 2461971-2401083-2464823