Arderi și Incendii

1.1 Fenomene de ardere

1.1.1 Arderea

Arderea, ca fenomen, este o reacţie de oxidare rapidă a unei substanţe, de regulă în prezenţa oxigenului din atmosferă, cu dezvoltare de căldură şi, în general, însoţită de lumină. Se cunosc şi substanţe care ard fără prezenţa oxigenului din aer, ca de exemplu acetilena comprimată, clorura de azot, precum şi alte substanţe compuse. În anumite condiţii aceste substanţe pot exploda cu degajare de căldură şi apariţie de flăcări.

Arderea, ca fenomen asociat unui incendiu, este o reacţia exotermă, a unei substanţe combustibile, cu un comburant, însoţită, în general, de emisie de flăcări şi/sau incandescenţă şi/sau emisie de fum (SR-ISO 8421/1).

Arderea substanţelor combustibile are loc numai în faza gazoasă. Materialele solide, înainte de a ardere, trec în faza gazoasă. Lichidele nu ard, numai vaporii acestora, care se formează în cantitate suficientă, după ce se depăşeşte temperatura de inflamabilitate. Substanţele combustibile solide se aprind şi ard mai greu decât cele lichide sau gazoase, deoarece aprinderea lor necesită un aport mai mare de căldură din exterior iar degajarea, prin distilare, a substanţelor volatile se face mai încet.

Temperatura de ardere este temperatura minimă la care un combustibil solid sau lichid arde până la epuizare.

Temperatura teoretică de ardere corespunde unei arderi fără pierderi de căldură în exterior şi este mai ridicată decât temperatura reală de ardere.

Temperaturile de ardere pe timpul incendiilor sunt direct influenţate de puterea calorifică a materialului combustibil care arde, de cantitatea de căldură rămasă în spaţiul incendiat, precum şi de modul cum se produce arderea.

Viteza de ardere reprezintă cantitatea de combustibil care se consumă prin ardere în unitatea de timp.

În funcţie de starea de agregare a substanţelor combustibile, viteza de ardere poate fi liniară (mm/min.) sau poate fi raportă la masa (sau volumul) lor, după caz (tabelul 1.1).

Din punctul de vedere al tipului de reacţie, arderile se pot clasifica în:

- arderi complete, care se produc când substanţa combustibilă arde în întregime, existând la dispoziţie o cantitate suficientă de oxigen pentru procesul de oxidare;

- arderi incomplete, care se produc când substanţa combustibilă nu arde în întregime, deoarece nu există la dispoziţie o cantitate suficientă de oxigen pentru procesul de oxidare.

În urma arderii rezultă produse de ardere (gaze de ardere şi, în cazul arderii corpurilor solide, resturi minerale-cenuşa), precum şi o mare cantitate de căldură disipată în mediul înconjurător. Dacă arderea nu este completă, rezultă fumul, un ansamblu vizibil de particule şi/sau lichide aflate în suspensie în aer. În cursul arderii incomplete se formează, ca produs intermediar, oxidul de carbon care prezintă un pericol deosebit, putând provoca asfixieri şi intoxicaţii.

Din punctul de vedere al posibilităţilor de percepere, arderile se pot clasifica în:

- arderi cu flacără, cazul combustiilor în faza gazoasă cu emisie de lumină (arderea cel mai des întâlnită);

- arderi cu incandescenţă, cazul combustiilor fără flacără a unor materiale combustibile, cu emisie vizibilă de lumină la suprafaţa acestora;

- arderi mocnite, cazul combustiilor unor materiale fără emisie luminoasă vizibilă, adesea pusă în evidenţă de fum şi creştere de temperatură.

Tabelul 1.1 Viteze de ardere

Materiale şi substanţe combustibile Viteza de ardere

Funcţie de masă

(kg/m3.min.) Liniară

(mm/min.)

Lemn (grinzi, mobilă în încăpere) 0.65 ... 0.90 -

Lemn tăiat în stive, în aer liber 6.70 -

Cherestea în stive pe teren descoperit 6.67 -

Bumbac afânat 0.24 -

Cărţi pe rafturi de lemn 0.33 -

Hârtie afânată 0.48 -

Fibră artificială scurtă afânată 0.40 -

Textolit 0.40 -

Cauciuc natural 0.80 -

Cauciuc sintetic 0.53 -

Articole tehnice de cauciuc 0.67 -

Film pe bază de celuloid 70.0 -

Polistiren 0.86 -

Sticlă organică 0.86 -

Fenoplaste 0.36 -

Sodiu metalic 0.70 ... 0.90 -

Acetonă 2.83 3.30

Benzen 2.30 3.15

Benzină 2.70 ... 3.20 3.80 ... 4.50

Alcool butilic 0.81 1.10

Eter dietilic 3.60 5.00

Izopentan 6.30 10.00

Petrol (ţiţei) 1.70 1.60

Petrol lampant 2.90 3.60

Păcură 2.10 2.20

Sulfură de carbon 2.20 2.70

Toluen 2.30 2.70

Alcool etilic 1.60 ... 2.00 2.00 ... 2.50

Aprinderea reprezintă iniţierea arderii. Aceasta se produce când substanţa combustibilă vine în contact cu o sursă de aprindere externă, în prezenţa oxigenului din aer, sau internă, datorată generării interioare de căldură.

Ca surse externe de aprindere se pot aminti: focul deschis, radiaţia termică, scânteile mecanice şi electrice.

Aprinderea unei substanţe combustibile se produce numai în faza gazoasă şi cu atât mai uşor cu cât emanarea de vapori şi gaze începe la o temperatură mai joasă.

Aprinderea unui amestec combustibil gazos reprezintă aducerea la o anumită temperatură (temperatura de aprindere), într-un anumit punct unde are loc iniţierea arderii, după care, îndepărtând sursa de aprindere, combustia continuă până când tot amestecul arde.

Temperatura de aprindere este cea mai scăzută temperatură la care o substanţă combustibilă, aflată în prezenţa oxigenului sau a aerului, trebuie încălzită pentru ca arderea să se continue de la sine, fără încălzire ulterioară.

Nu toate substanţele combustibile se aprind la fel de repede. La gaze se poate determina relativ uşor şi exact temperatura de aprindere, în schimb la solide şi la lichide determinarea acesteia devine mai complicată.