EVOLUŢIA INCENDIULUI ÎN SPAŢII ÎNCHISE

Arderea reprezintă fenomenul asociat unui incendiu şi se defineşte ca fiind o reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un carburant, însoţită de emisie de flacără şi sau incandescenţă şi sau emisie de fum.

Incendiul poate fi definit ca o ardere, constând dintr-o sumare de procese chimice şi fizice complexe, iniţiată de o cauză bine determinată, care se dezvoltă necontrolat în timp şi spaţiu şi în urma căreia se înregistrează pierderi materiale şi se creează pericole pentru oameni.

Dezvoltarea unui incendiu este un fenomen aleator şi nu poate fi descris printr-o schemă simplă sau unică.

Pe baza datelor experimentale, analizându-se variaţia temperaturilor înregistrate în cursul unor incendii care au avut loc în spaţii închise, s-a obţinut curba normalizată din figura 1 în care se pot distinge 5 faze:

1.apariţia focarului iniţial;2.faza de ardere lentă;3.faza de ardere activă;4.faza de ardere generalizată;5.faza de regresie.

Fig.1. Curba normalizată a dezvoltării incendiului

Unii cercetători, completează această schemă cu încă două faze:- faza „între camere" prin trecerea focului în camerele adiacente camerei - focar;- faza „întreaga clădire" când cea mai mare parte a clădiri, este cuprinsă de flăcări.

Apariţia focarului (fig.2):

Acest fenomen este larg tratat în studiile referitoare la cauzele tehnice ale incendiilor, unde se menţionează că energia minimă necesară declanşării unui incendiu este adesea de ordinul sutelor de milijouli, cu mult mai mică decât energia degajată ulterior de arderea propriu zisă.

Se pot deosebi următoarele categorii de surse de aprindere: arcuri electrice, scurtcircuit electric, scântei electrice, efectul termic al curentului electric, electricitatea statică, flacără deschisă şi închisă, efect termic, autoaprindere, reacţii chimice, explozii, etc.

Fig.2 Etape de evoluţie a unui incendiu - apariţia focarului

Faza de ardere lentă (fig.3):

Această fază are o durată extrem de variată, putând dura de la câteva minute până la zile şi săptămâni. Aria de combustie este limitată la zona focarului. Temperatura creşte relativ încet, fără a atinge valori importante. Arderea se propagă la materialele din vecinătatea sursei de iniţiere, care sunt termodegradate profund dar nu distruse complet. Dimensiunile flăcării sunt mici în comparaţie cu dimensiunile încăperii. Prin descompunerea materialelor se degajă gaze care se acumulează în atmosfera ambiantă şi formează cu aerul un amestec combustibil ce poate fi aprins de flăcări, precum şi gudroane care ajung în zonele neatinse de flăcări.

Durata acestei faze depinde de natura şi cantitatea materialelor combustibile, distribuţia acestora în încăpere, mărimea şi cantitatea de energie transmisă de sursele de iniţiere.

Cu cât materialul combustibil se aprinde mai uşor, cu atât căldura degajată este mai mare şi propagarea are loc mai rapid.

Fig.3 Etapa de evoluţie a unui incendiu - ardere lentă

Faza de ardere activă (fig. 4):

Este o fază de importanţă deosebită, când se decide în mare măsură care va fi dezvoltarea ulterioară a incendiului. Dimensiunile flăcărilor sunt comparabile cu dimensiunile încăperii, putând să atingă tavanul dar între flacără şi elementele de construcţie înconjurătoare există încă un mediu gazos. În această fază degajările de căldură sunt importante şi cantitatea de fum generată este ridicată. Radiaţia termică provenită de la flăcări şi corpurile incandescente devine principalul factor al transferului termic la corpurile vecine, putând determina aprinderea lor.

Fig. 4 Etapa de evoluţie a unui incendiu - ardere activă

Parametrul principal al incendiului, în această fază, este durata până la producerea fenomenului de flash-over, fenomen definit prin generalizarea bruscă a arderii la întreaga suprafaţă a combustibilului din interiorul incintei.

Fluxul de căldură, necesar a fi degajat de un focar pentru a se produce flash-over, depinde de extensia totală a incintei, aria suprafeţei pardoselii, înălţimea deschiderii de ventilaţie şi coeficientul global de transfer de căldură. Dacă incinta este închisă, atunci cantitatea de aer necesară arderii devine în decursul timpului insuficientă. Rezultă o încetinire, apoi o regresie în dezvoltarea focului, care poate să se stingă spontan. Dacă, în situaţia de regresie a incendiului, are loc o pătrundere de aer proaspăt (prin spargerea geamului, deschiderea uşii, etc.), atunci se produce fenomenul back-draft care are manifestări similare celui de flash-over.

Faza de ardere generalizată (fig.5):

Este faza în care ard toate elementele combustibile ale încăperii, incendiul atingând în acest moment dezvoltarea sa maximă. Flacăra ocupă întregul volum al încăperii, ne mai existând mediu gazos între flacără şi elementele de construcţie înconjurătoare.

Într-o încăpere de dimensiuni reduse sau mijlocii, faza de ardere generalizată se instalează adesea brusc.

În perioada imediat precedentă se pot observa, la suprafaţa obiectelor neinflamabile, mici flăcări care rezultă din arderea gazelor, apoi brusc acestea se integrează unei combustii generalizate, fenomen cunoscut sub termenul de ”flashover” convenţional adaptat pe plan internaţional.

Fig.5 Etapa de evoluţie a unui incendiu - ardere generalizată

Ulterior fenomenului de flash-over, când arderea devine generalizată, temperaturile extrem de variabile de la un moment la altul pe durata arderii active au tendinţa de a se uniformiza, căpătând

valori deosebit de ridicate. Backdraftul este un caz special al flash-overului care se produce în spaţii închise în condiţiile unei ventilări limitate, acesta apare întotdeauna după flash-over.

De asemenea, cantităţile de fum generate în această fază sunt deosebit de importante. Sunt identificate două situaţii :

- incendii ventilate – când viteza de ardere este condiţionată de extensia suprafeţei combustibilului - incendii neventilate – când viteza de ardere depinde de dimensiunile deschiderii de ventilaţie .

Faza de regresie (fig.6):

În cursul acestei faze, temperatura încetează să mai crească, apoi începe să scadă, datorită epuizării combustibilului care a ars. Flăcările se atenuează mult, după care dispar, fiind înlocuite treptat de jar şi cenuşă. Trebuie menţionat faptul că deşi nu mai este combustibil care să ardă, temperatura din încăpere şi mai ales cea acumulată de structura construcţiei are valori ridicate, putând conduce la iniţierea unor noi focare în încăperile adiacente.

Fig.6 Etapa de evoluţie a unui incendiu - regresie