Indicii pericolului de incendiu al substantelor si materialelor. Domeniul lor de intrebuintare.

Indicii pericolului de incendiu al substantelor si materialelor. Domeniul lor de intrebuintare.

Grupa de combustibilitate. Dupa gradul de combustibilitate substantele si materialele se impart in necombustibile (care nu ard), greu combustibile (cu ardere dificila), combustibile (cu ardere normala). Din grupa materialelor si substantelor combustibile se clasifica separat cele usor inflamabile si greu inflamabile.

Se numesc necombustibile substantele si materialele incapabile sa arda in aer.

Se numesc combustibile ( cu ardere dificila ) substantele si materialele care se pot aprinde sub efectul unei surse de aprindere, dar nu sunt capabile de ardere independenta dupa inlaturarea acestei surse.

Se numesc combustibile (cu ardere normala) substantele si materialele capabile sa se aprinda de la o sursa de aprindere si sa continue sa arda in mod independent dupa inlaturarea acesteia.

Dintre substantele si materialele greu combustibile fac parte acelea care la pastrarea in aer liber sau intr-o incapere nu sunt capabile sa se aprinda chiar sub efectul de lunga durata a unei sursa de aprindere cu energie mica (focul unui chibrit, scantei, un conductor electric incandescent, etc.).

Aceste materiale si substante se aprind de la o sursa relativ puternica care incalzeste o parte apreciabila a lor pana la temperatura de aprindere.

Din materialele si substantele usor inflamabile fac parte acele substante si materiale care la pastrarea in aer liber ssau intr-o incapere sunt capabile ca fara o incalzire prealabila sa se aprinda de la efectul unei surse de aprindere de o energie neinsemnata.

Din lichide usor inflamabile (LUI) in conformitate cu recomandarile internationale, fac parte lichidele combustibile cu temperatura de inflamabilitate care nu depaseste 61°C intr-un creuzet inchis sau 66°C intr-un creuzet descoperit. Lichidele usor inflamabile dupa recomandarile internationale se impart in trei categorii:

Categoria I - (LUI) - deosebit de periculoase cu temperatura de inflamabilitate de -18°C si mai joasa in creuzetul inchis sau de -13°C in creuzetul descoperit.

Categoria II - (LUI) - periculoase permanent cu temperatura de inflamabilitate, de la -18 la +23°C in creuzetul acoperit sau de la -13 la +37°C in creuzetul descoperit.

Categoria III - (LUI) - periculoase la o temperatura mai ridicata a aerului, avand temperatura de inflamabilitate de 23-61°C in creuzetul acoperit, sau de la 27V-66°C in creuzetul descoperit.

Capacitatea de aprindere a materialelor de constructie este caracterizata de marimea indicelui de aprindere.

Indicele de aprindere este o marime adimensionala care exprima raportul intre cantitatea de caldura, degajata de aerul de epruveta in cursul incercarilor si cantitatea de caldura degajata de sursa de aprindere. Dupa marimea indicelui de aprindere substantele si materialele se impart ca in tabelul 1:

Grupa de combustibilitate se ia in consideratie la clasificarea substantelor si materialelor, dupa pericolul de incendiu, in conformitate cu normele pci in vigoare.

Procesele de productie al caror perocol de incendiu este determinat de prezena unor substante greu combustibile, care nu formeaza cu aerul amestecuri explozive, trebuie incadrate in categoria C (conform normelor in vigoare), precum si in clasa incaperilor si instalatiilor cu pericol de incendiu, conform Prescriptiilor pentru controlul instalatiilor electrice.

Temperatura de inflamabilitate se numete temperatura minima a unei substate combustibile la care in conditiile unor incercari speciale deasupra suprafetei ei se formeaza sau gaze capabile sa se aprinda in aer de la o sursa exterioara de aprindere; nu se prodce arderea subita a substantei in continuare.

Temperatura de inflamabilitate constituie un parametru rapid, care indica aproximativ conditiile de temperatura in care o substanta combustibila prezinta pericol de incendiu intr-un vas descoperit.

Temperatura de inflamabilitate a substantelor combustibile se ia in consideratie la clasificarea proceselor de productie, a incaperilor si instalatiilor dupa gradul de pericol la incendiu in conformitate cu normele in vigoare.

Temperatura de aprindere se numete temperatura minima a unei substante combustibile, la care ea degaja vapori sau gaze combustibile cu o viteza atat de mare, incat dupa inflamarea lor de la o sursa de aprindere exterioara substanta continua sa arda.

Temperatura de aprindere este caracteristica numai pentru substantele si materialele combustibile, deoarece ea caracterizeaza capacitatea lor de ardere independenta. Daca o substanta nu are temperatura de aprindere, ea trebuie incadrata ca greu combustibila sau necombustibila.

Temperatura de autoinflamate se numeste temperatura minima a substantei (sau a amestecului ei optim cu aer), la care se produce o crestere accentuata a vitezei reactiilor exotermice, care duce la aparitia arderii cu flacara.

Din cauza complexitatii masurarii directe a temperatrii de autoinflamare aceasta se considera drept temperatura minima a peretelui vasului sau a mediului de reactie, la care se observa autoinflamarea amestecului.

Aceasta temperatura nu este constanta pentru substanta data, ea depinde de conditiile experientei si anume de:

cantitatea de caldura degaata si de produsele intermediare ale reactiilor care preced autoinflamarea;

conditiile transferului de caldura si masa in interiorul vasului de reactie si intre vasul de reactie si mediul inconjurator;

volumul amestecului si concentratiei substantei reactante;

prezenta catalizatorilor pozitivi si negativi ai reactiilor care preced autoinflamarea.

Experientele, efectuate la TNIIPO si MakNII, arata ca pentru multe lichide valorile minime ale temperaturii de autoinflamare se obtin intr-un aparat ca balonul de sticla sferic (aparatul MakNII).

In scopul obtinerii unor date comparative reproducerile, aparatajul de incercare si metoda de determinare pentru gaze sau vapori cu aer trebuie incalzit uniform pentru ca el sa se inflameze fara introducerea unei surse de aprindere exterioare, se numeste temperatura standard de autoinflamare.

Temperatura de autoinflamare a gazelor si vaporilor se ia in consideratie pentru:

clasificarea gazelor si vaporilor de lichide inflamabile pe grupe de explozivitate, pentru alegerea tipului de echipament electric (in acest scop se tine seama de temperatura standard de autoinflamare);

alegerea conditiilor pentru folosirea substantei la temperatura nepericuloasa la incalzirea ei in vase inchise )se foloseste temperatura minima de autoinflamare);

calcularea temperaturii maxime admise de incalzire a suprafetelor neizolate termic de utilaje tehnologice, echipament electric, etc.;

anchetarea cauzelor incendiilor si daca este necesar stabilirea posibilitatii aprinderii substantei de la o suprafata incalzita.

Temperatura maxima admisa de incalzire fara riscuri a suprafetelor neizolate de utilaje tehnologice, echipament electric, etc, este egala cu 80% din valoarea temperaturii standard de autoinflamare a gazelor sau vaporilor (in °C) si nu trebuie sa depaseasca temperatura minima de autoinflamare.

Temperatura de aprindere a substantelor solide se ia in consideratie la anchetarea cauzelor incendiilor, la alegerea regimurilor optime de incalzire de scurta durata a unor substante si in diferite alte situatii.

La determinarea temperaturii maxima admisibile de incalzire fara riscuri a suprafetelor neizolate termic de utilaje tehnologice, echipament electric etc, precum si a posibilitatii de incalzire de lunga durata a solidelor trebuie sa se tina seama de fenomenul de autoincalzire, caracteristic pentru multe substante si materiale solide (mai ales poroase, fibroase si pulverizante).

Temperatura la autoaprindere caracterizeaza capacitatea unei serii de substante si materiale de a se autoaprinde la incalzirea pana la temperaturi relativ mici in contact cu alte substante, precum si sub efectul caldurii degajate de microorganisme in procesul activitatii lor vitale.

Din acest punct de vedere se disting autoaprinderi termice, chimice si microbiologice. Tendinta la autoaprindere termica se caracterizeaza prin caracterizeaza prin temperatura de autoincalzire si de ardere mocnita precum si prin variatia temperaturii mediului la care se observa autoaprindere, in functie de dimensiunile si forma epruvetei.

Tendinta la autoaprindere se ia in consideratie la elaborarea masurilor preventive pentru pastrarea substantelor sau materialelor, pentru transport, uscare etc.

Conditiile de autoaprindere termica, pentru o serie de substante, sunt indicate prin formule care redau relatia intre temperatura minima a mediului t (in °C), la care se produce autoaprinderea termica, suprafata specifica a epruvetei s (in m ) si timpul pana la autoaprinderea ei (in h).

Marimea s se calculeaza din formula:

(1)

in care F - suprafata exterioara totala a epruvetei, m²;

V - volumul epruvetei, m³;

a, b, c - dimensiunile corpului, m. astfel, de exemplu, pentru un paralelipiped dreptunghiular: a- lungime, b - latime si c -

inaltime; pentru o sfera a=b=c=D sferei s.a.m.d.

De exemplu, trebuie sa se calculeze temperatura minima si timpul dupa care este posibila autoaprinderea unui balot de bumbac cu dimensiunile 0,8 x 0,6 x 0,6 m. pentru bumbac se foloseste formula empiorica, pentru calcului conditiilor de autoaprindere ale acestuia:

lg t = 2,018 + 0,140 lg s  (2)

lg t = 2,332 - 0,057 lg (3)

Suprafata specifica a balotului de bumbac se afla din formula (1):

Valoarea s gasita se substituie in formula (2) si se determina temperatura minima a mediului, la care se autoaprinde balotul:

lg t = 2,018 + 0,140 lg 9,17 + 2,153 ;  t = 142 sC

valoarea temperaturii la care se autoaprinde balotul, se substituie in formula (3) si se afla timpul de la inceputul incalzirii pana in momentul autoaprinderii:

lg 142 + 2,332 - 0,057 lg = 138 Oh

Temperatura de autoincalzire este temperatura minima a substantei, pana la care incalzirea poate sa prezinte un pericol potential de incendiu. Temperatura de autoincalzire se ia in consideratie la determinarea conditiilor de incalzire de lunga durata (sau permanent) a unei substante fara riscuri.

Drept temperatura de incalzire fara riscuri a unei substante sau material (independent de dimensiunile epruvetei) trebuie considerata temperatura care sa nu depaseasca 90% din temperatura de autoincalzire.

Temperatura de incalzire fara riscuri a unor corpuri de dimensiuni cunoscute, executate din substante sau materialul dat, la care se produce autoaprinderea termica, in functie de dimensiunile epruvetei date.

Temperatura de ardere mocnita se numeste temperatura critica a unei substante solide, la care creste accentuat viteza procesului de autoincalzire, fapt care duce la aparitia unui focar de ardere mocnita.

Temperatura de ardere mocnita se ia in consideratie in ancheta cauzelor de incendiu, la determinarea conditiilor sigure de incalzire a materialelor solide etc.

Domeniul de inglamare a gazelor si vaporilor (intervalul de explozie) in aer se numeste domeniul de concentratie a gazului dat, in aer, la presiunea atmosferica, in cadrul caruia amestecurile de gaz cu aer sunt capabile sa se inflameze de la o sursa exterioara de aprindere, cu propagarea ulterioara a focului, in amestec.

Concentratiile limita ale domeniului de inflamare se numesc respectiv limita inferioada si limita superioara de inflamabilitate a gazelor si vaporilor in aer.

Valoarea limitei inferioare de inflamabilitate a gazelor in aer serveste la clasificarea proceselor de productie dupa gradul de pericol la incendiu in conformitate cu normele in vigoare.

Valorile limitelor de inflamabilitate se folosesc la calcularea concentratiei admise de gaze in interiorul aparatelor tehnologice cu pericol de explozie, a instalatiilor de recuperare si de ventilatie, precum si la determinarea concentratiei maxime admisibile pentru prevenirea exploziei vaporilor si a gazelor in in cadrul lucrarilor cu folosirea focului si a uneltelor care formeaza scantei.

Marimea concentratiei de gaz sau vapori in aer in interiorul unui aparat tehnologic, egala cu cel mult 50% din marimea limitei inferioare de inflamabilitate, poate fi adoptata drept concentratie neexploziva.

Asigurarea unui mediu fara pericol de explozie in interiorul aparatajului la un regim tehnologic normal nu justifica incadrarea utilajului dat in categoria utilajelor neexplozive.

Drept marime a concentratiei limita admisibila fara pericol de explozie a vaporilor si gazelor la lucrarile cu folosirea focului si a uneltelor care formeaza scantei, trebuie adoptata concentratia care sa nu depaseasca 5% din marimea limitei inferioare de inflamabilitate a vaporilor sau gazului dat in aer, in absenta unei faze condensate  in aparatul examinat.

Limitele temperaturii de inflamabilitate a vaporilor cu aerul se numesc acele temperaturi ale substantei, la care vaporii ei saturati formeaza concentratii egale respectiv cu limitele inferioara sau superioara de concentratie la care se reduce inflamarea. Limitele temperaturii de inflamabilitate se iau in consideratie la calcularea regimurilor de temperatura fara pericole in aparatele tehnologice inchise, cu lichide si solide volatile, functionand la presiune atmosfetica.

In privinta posibilitatilor de formare a amestecului exploziv de vapori - aer trebuie considerata ca lipsita ca lipsita de pericole temperatura unei substante individuale, cu 10 grade mai mica decat limita inferioara a temperaturii de inflamabilitate sau cu 15 grade mai mare decat limita ei superioara.

Daca aparatul lucreaza la o temperatura periculoasa chiar in decursul unei perioade scurte, se impune sa se prevada masurile pentru diliarea amestecurilor explozive de vapori - aer cu gaze inerte, cu substante speciale de diluare sau prin alte mijloace.

Limita inferioara de inflamabilitate a unui amestec de particule solide in stare de suspensie in aer se numeste concentratia minima de substante in aer, la care amestecul este capabil sa se inflameze cu extindere ulterioara a arderii la intreg volumul amestecului.

Limita inferioara de inflamabilitate a unui amestec de particule solide cu aer se ia in consideratie la clasificarea proceselor de productie dupa pericol la incendiu, in conformitate cu normele in viguare.

Amestecul cu particulele de substanta solida cu aerul se considera exploziv daca limita lui inferioara de inflamabilitate depaseste 65 g/m³. se considera deosebit de peroculoase amestecurile de particule solide cu aerul a caror limita inferioara de inflamabilitate nu depaseste 15 g/m³.

Marimea limitei inferioare de inflamabilitate a amestecului de particule solide cu aerul se foloseste, de asemenea, la calcului regimurilor de functionare fara pericole a instalatiilor de transport pneumatic, de separare a prafului etc.

Se poate considera fara pericole la explozie o concentratie de aerosol in interiorul unui utilaj tehnologic daca ea nu depaseste 50% din marimea limitei inferioare de inflamabilitate (daca in aparat nu exista praf depus).

Presiunea maxima a exploziei este presiunea mxima formata la expliozia amestecului cel mai periculos la incendiu si explozie, intr-un vas inchis, la presiunea initiala a amestecului de 1 at.

Marimea presiunii maxime a exploziei se foloseste in calcule rezistentei la explozie a aparatului cu gaze, lichide si preoduse pulverulenete combustibile, in calcul supapelor de siguranta si ale membranelor de explozie, in conformitate cu prescriptiile pentru construirea echipamentului electric protejat la explozie.

In functie de capacitatea de transmisie a exloziei prin fante inguste si jocul de la flanse, prescriptiile pentru construirea instalatiilor electrice stabilesc patru categorii de amestecuri explozivve de gaze combustibile si vapori de lichide combustibile si usor inflamabile: 1, 2, 3 si 4.

Categoria unui amestec exploziv se ia in consideratie la alegerea tipului de echipament electric protejat in conformitate cu prevederile normelor in viguare.

Energia minima de aprindere se numeste marimea minima a energiei unei scantei electrice, suficienta pentru aprinderea celui mai usor amestec inflamabil de gaz, vapori sau praf cu aerul.

Enrgia minima de aprindere se ia in consideratie la clasificarea amestecurilor de gaze, vapori si praf, cu aerul.

Continutul minim de oxigen pentru explozie (CMEO) se numeste concentratia de oxigen in amestecul de aer cu agentul de diloare, sub care nu este posibila inflamarea amestecului de gaz, vapori sau praf cu aer (diluat cu substanta inerta data), cu propagarea aprinderii in intregul volum.

Concentratia agentului de diluate, corespunzatoare la continutul maxim de oxigen pentru explozie se numeste concentratie de diluare.

Marimea continutului minim de oxigen pentru explozile se foloseste la calcularea regimurilor sigure de functionare a aparatelor si conductelor tehnologice, a instalatiilor de "respiratie cu azot", transport pneumatic, precum si la proiectarea sistemelor si instalatiilor pentru inhibitia exploziilor si stingerea incendiilor.

Concentratia de oxigen fara pericol de explozie se poate calcula din formula:

C_nex   = 1,2 C_ex - 4,2

in care C_nex este concentratia neexploziva de oxigen in amestecul aer-agent de diluare, % vol.

C_ex   exte continutul minim de oxigen pentru explozie, % vol.

Formula data este valabila pentru C_ex > 3,5 % vol.

Concentratia minima de stingere, in volum, a substantei date se numeste concentratia minima de gaz de stingere sau vapori de aer, care asigura stingerea practic instantanee (in conditiile experientei), a flacarulor difuze, ale substantei.

Marimea concentratiei minime de stingere se foloseste la determinarea normei teortice de consum de substanta de stingere, pentru stingerea substantei, in volum.

Viteza normala de ardere a amestecului de gaze si vapori - aer este caracterizata de viteza miscarii de inaintare in frontul de flacari fata de gazul nears.

Marimea vitezei normale de ardere se foloseste la determinarea vitezei de crestere a presiunii de explozie a amestecurilor de gaze si vapori - aer.

Viteza de ardere este determinata de cantitatea de substanta care arde intr-o unitate de timp pe o unitate de suprafata.

Viteza de ardere trebuie luata in consideratie la determinarea duratei incendiului in rezervoare, la calcularea intensitatii de degajare a caldurii si a regimului termic la incendii, etc.

Viteza de incelzire a lichidului este determinata de viteza de crestere a grosimii stratului omotermic (in caz de ardere a lichidului pe o suprafata libera), a carui temperatura este egala cu temperatura de fierbere a lichidului.

Viteza de incalzire se foloseste la calculele care se regera la stingerea lichidelor in rezervoare.

Diametrul critic (de stingere) se numeste diametrul maxim al tubului, la care devine imposibila extinderea focului intr-un amestec combustibil.

Marimea diametrului critic se ia in consideratie la proiectarea si execuratea barierelor antifoc si a plaselor pentru stingerea incendiilor.

Caracterul reactiei intre substanta incendiata si mijloacele de stingere (apa si spuma).

Mijloacele de stingere - apa sub forma de jeturi compacte sau pulverizate, spuma mecanica si spuma chimica - sunt cele mai raspandite mijloace de stingere a incendiilor. Totusi ele nu pot fi folosite in toate cazurile.

In urma reactiei dintre apa sau spuma si unele substante incendiate se poate produce efervescenta si aruncarea lichidului in afara; unele reactii chimice se desfasoara violent si maresc intensitatea arderii, putand provoca explozii. In alte cazuri folosirea apei si spumei nu prezinta pericol, dar nu este eficienta.

Caracterul reactiei intre o substanta incendiata si apa cu spuma, folosite ca mijloace de stingere, se stabileste prin incercari speciale.