Dla strażaków, którzy podczas akcji ratowniczo-gaśniczej spotkali
się z żywiołem ognia, pożar jest czymś bliskim, znanym. Jednak własne obserwacje
zjawiska warto obudować informacjami teoretycznymi, aby głębiej rozpoznać żywioł, z
którym przychodzi nierzadko walczyć. Spróbujmy więc przypomnieć sobie podstawowe
pojęcia charakteryzujące proces palenia i pożar.
Proces spalania
Spalanie jest procesem gwałtownego utleniania materiałów palnych,
tzn, łączenia materiałów palnych z tlenem lub innymi utleniaczami, w wyniku którego
wytwarzane jest ciepło, światło oraz produkty spalania: dymy i gazy.
Aby proces spalania mógł zaistnieć, potrzebne
są trzy składniki:
* materiał palny, który może ulegać utlenianiu,
* powietrze, które zawiera tlen,
* źródło energii inicjujące zapalenie (np.: płomień zapałki, iskra elektryczna lub
mechaniczna).
Spalaniu
najczęściej towarzyszy płomień. Zjawisko to jest charakterystyczne głównie dla
materiałów organicznych, które na skutek wzrostu temperatury rozkładają się i
wytwarzają pary i gazy palne. Spalające się gazy i pary nad powierzchnią palnego
materiału tworzą płomień. Spalanie może być oczywiście także bezpłomieniowe.
Nazywamy je wówczas żarzeniem.
Materiały palne
Wszystkie materiały możemy podzielić
na: palne i niepalne. Materiał niepalny poddany badaniom w określonych warunkach i
czasie nie zapala się. Nie wydziela też par i gazów, które mogą się zapalić, a
także nie wydziela ciepła, które umożliwia podniesienie temperatury do określonej
wartości.
Materiał palny nie spełnia przynajmniej jednego z warunków określonych dla materiału
niepalnego. Materiały palne dzielimy na: trudno zapalne i łatwo zapalne.
Próbka materiału trudno zapalnego
umieszczona w odpowiednich warunkach i poddana działaniu płomienia pali się w
płomieniu, zaś po odsunięciu płomienia gaśnie. Próbka łatwo palna pali się także
po odjęciu płomienia.
Aby mogło dojść do rozpoczęcia procesu
spalania, materiał musi osiągnąć temperaturę zapłonu lub zapalenia. Temperaturą
zapłonu jest najniższa temperatura, przy której zgromadzone nad powierzchnią
materiału palnego pary mogą palić się przez krótką chwilę w wyniku zetknięcia ze
źródłem energii (płomykiem inicjującym). Temperaturą zapalenia jest najniższa
temperatura, do której musi być ogrzany materiał palny, aby mógł się zapalić bez
udziału otwartego ognia. Temperatura zapalenia zależy od stopnia rozdrobnienia
materiału, rodzaju źródła ciepła i czasu jego oddziaływania.
Podział pożarów na grupy
W zależności od rodzaju materiału i sposobu
jego spalania pożary możemy podzielić na cztery grupy: A, B, C i D.
* Do grupy A zaliczamy pożary ciał stałych pochodzenia organicznego
(np.: drewno, skóra, papier, węgiel, tkaniny naturalne), przy spalaniu których powstaje
zjawisko żarzenia.
* Do grupy B zalicza się pożary cieczy palnych oraz substancji
stałych, które pod wpływem temperatury topią się. Substancje te to np.: benzen,
etylina, alkohole, oleje, tłuszcze, smoła, parafina.
* Do grupy C należą pożary gazów (np.: gaz ziemny, propan-butan,
acetylen, wodór).
* Grupę D tworzą pożary metali lekkich (sód, potas, magnez).
Zjawiska towarzyszące
spalaniu
W trakcie spalania wydzielają się substancje
niekorzystne z punktu widzenia działań gaśniczych. Są to:
* gazy palne,
* gazy toksyczne,
* dymy.
Najczęściej wydzielającymi się gazami
palnymi są: tlenek węgla i wodór. Tlenek węgla jest efektem spalania materiałów
palnych przy niedostatecznej ilości powietrza. Gromadzące się w atmosferze pożaru w
pomieszczeniu zamkniętym gazy pożarowe nagrzewają się do temperatury wyższej od
temperatury zapalenia. Mogą jednak nie ulec zapaleniu z uwagi na niedobór tlenu. W
przypadku otwarcia drzwi lub okna dochodzi do zapalenia się tych gazów.
Do wydzielających się w środowisku
pożaru gazów toksycznych najczęściej należą: związki chloru, które powstają w
wyniku rozkładu powszechnie stosowanego tworzywa sztucznego - polichlorku winylu.
Również niebezpieczny dla życia ludzkiego jest powstający przy niedoborze tlenu tlenek
węgla (tzw. czad).
Niepełne spalanie materiałów powoduje
powstawanie dymów. Są to drobniuteńkie cząsteczki ciał unoszące się wraz z gazami
pożarowymi w powietrzu. Dymy w bardzo dużym stopniu utrudniają działania
ratowniczo-gaśnicze. Akcja w dymie wymaga nierzadko stosowania sprzętu ochrony dróg
oddechowych. Ponadto tym ogranicza widoczność. Przy dużym zadymieniu jest ona wręcz
zerowa.
Strefy pożarowe
Strefy pożarowe są przestrzenią, w której
powstał pożar i występują zjawiska mające wpływ na sytuację pożarową. Dzieli się
je na:
* strefę spalania,
* strefę oddziaływania cieplnego,
* strefę zadymienia.
W strefie spalania następuje przygotowanie
materiału do spalania oraz spalenie. W strefie oddziaływania cieplnego temperatura
powoduje zagrożenie rozszerzenia się pożaru oraz zagrożenia dla życia i zdrowia
ludzi. Wielkość tej strefy zależy głównie od rodzaju pożaru, temperatury spalania,
wielkości strefy spalania i sposobów rozchodzenia się ciepła.
Strefę zadymienia stanowi przestrzeń
wypełniona dymem. W pożarach zewnętrznych strefa ta przekracza znacznie strefę
oddziaływania cieplnego i zależy od ilości wydzielającego się dymu i warunków
meteorologicznych.
Parametry rozwoju pożarów
Rozwój każdego pożaru zależy od szybkości
spalania, temperatury oraz intensywności wymiany gazowej.
Szybkość spalania, która jest ilością
spalonej substancji w jednostce czasu na określonej powierzchni, zależy od
właściwości fizykochemicznych substancji, jej temperatury, wymiany ciepła, wymiany
gazowej i warunków meteorologicznych.
Drugim parametrem rozwoju pożaru
jest jego temperatura. Temperatura pożaru wewnętrznego jest średnią temperatur w
płonącym pomieszczeniu. Temperatura pożaru zewnętrznego, to temperatura płomienia,
inaczej - strefy spalania.
Kolejnym parametrem rozwoju pożaru jest
intensywność wymiany gazowej. Wymiana gazowa to ruch ogrzanych produktów spalania
przemieszczających się od sfery spalania na zewnątrz i dopływającego powietrza z
zewnątrz do strefy spalania. Intensywność opisuje się ilością dopływającego
powietrza w jednostce czasu w stosunku do powierzchni pożaru. Intensywność wymiany
gazów jest oczywiście znacznie większa w przypadku pożarów zewnętrznych niż w
przypadku pożarów wewnętrznych.
Omawiając pożar warto przytoczyć
pojęcie rozprzestrzeniania się pożaru. Jest to przyrost parametrów geometrycznych
takich jak: powierzchnia, objętość, obwód. Na rozprzestrzenianie się pożarów
wpływa liniowa prędkość. Liniowa prędkość rozprzestrzeniania się pożaru jest
stosunkiem drogi, jaką przebył płomień po płonącej powierzchni do jednostki czasu.
Prędkość liniowa przy pożarach cieczy palnych jest nieporównywalnie większa, niż
przy pożarach ciał stałych. W przypadku pożarów ciał stałych o kształtach
przestrzennych największa jest prędkość liniowa przy ruchu z dołu do góry.
|