Notiuni despre evolutia incendiilor si clasificarea acestora

Notiuni despre evolutia incendiilor si clasificarea acestora

1. Incendiul si fazele sale

Incendiul este un proces complex, cu evolutie nedeterminata, incluzand fenomene diverse de natura fizica si chimica (reactii de ardere, transfer de caldura, formarea flacarilor, schimbul de gaze cu mediul inconjurator, transformari structurale produse in materialele de constructie si elementele de rezistenta etc.).

Pentru definirea notiunii de incendiu sunt necesare patru elemente:

- existenta combustibilului si actiunea unei surse de aprindere;

- initierea si dezvoltarea in spatiu si in timp a procesului de ardere sa fie necontrolate;

- procesul de ardere sa fie nemotivat social, necesitand o interventie organizata in scopul lichidarii lui;

- producerea de pierderi materiale in urma arderii.

Prin urmare, nu orice ardere constituie un incendiu.

De exemplu, nu sunt incendii:

- arderea produselor in cuptoare sau in alte instalatii similare;

- unele aprinderi rezultate in urma functionarii instalatiilor electrice;

- arderea sub control a gunoaielor, ierburilor s.a.;

- fumigatii care nu necesita interventii de stingere s.a.

Datorita evolutiei aleatoare nu pot exista doua incendii la fel, deci a caror evolutie sa fie paralela. In dezvoltarea unui incendiu intervin numerosi factori: forma si dimensiunile incaperii, sarcina termica existenta, deschiderile spre exterior, natura si pozitionarea materialelor combustibile, locul si modul de initiere a incendiilor, dispunerea incaperii in cladire etc. Chiar urmarind similitudinea acestor numerosi factori, experimentarile de incendiu la scara naturala dau rezultate foarte variate, uneori chiar contradictorii. Se poate totusi considera ca in evolutia unui incendiu in interiorul unei incaperi intervin cinci faze:

- aparitia focarului initial;

- faza de ardere lenta;

- faza de ardere activa;

- faza de ardere generalizata (dupa depasirea punctului de "flash over");

- faza de regresie.

Pentru fiecare faza pot fi formulate ecuatii de stare complexe [6] ce caracterizeaza fenomene specifice care delimiteaza clar aceste faze.

Obiectul acestei lucrari il constituie doar prima faza. Investigatorul cauzei de incendiu nu trebuie sa-si piarda timpul cu observarea particularitatilor celorlalte faze. Scopul sau este determinarea focarului si amprentei incendiului, si pe aceasta baza evidentierea sursei de aprindere si a imprejurarilor in care a izbucnit si s-a propagat incendiul.

Amprenta incendiului reprezinta ansamblul modificarilor materiale survenite la locul incendiului ca urmare a efectelor sale asupra spatiului incendiat. Modalitatile de examinare specifice fac obiectul tratatelor de criminalistica sau lucrarilor de stricta specialitate, de exemplu [12], [17], [25].

Modelul dezvoltarii spatiale a incendiului intr-o incinta

Avand in vedere proprietatile fizico-chimice ale gazelor de ardere si ale materialelor combustibile, orice incendiu urmeaza in primele faze, un model de dezvoltare spatiala dupa anumite reguli generale. Cunoasterea acestui model permite identificarea mai rapida a amprentei incendiului.

Functie de configuratia incintei si de prezenta si amplasarea materialelor combustibile pot fi evidentiate si unele variante mai frecvente de dezvoltare.

Principalele caracteristici ale acestui model sunt:

In zona focarului (in care s-a declansat incendiul) arderea dureaza mai mult decat in spatiile invecinate si deseori cu o intensitate mai mare. Prin urmare, focarul initial va prezenta de obicei urme de solicitari termice mai puternice decat spatiile invecinate.

Variante:

- La aceeasi distributie de materiale combustibile, conditiile locale influenteaza puternic arderea fie spre intensificare (ventilare puternica a spatiului, prezenta unor materiale ce degaja oxigen sub actiunea caldurii sau cu potential termic ridicat s.a.), fie spre inhibare cu reducerea degradarii (acoperiri ignifuge, materiale sau elemente de constructie incombustibile, instalatii automate de stingere s.a.);

- Daca in alte zone in care a avut loc propagarea incendiului exista un aport mai mare de aer proaspat si/sau o cantitate mai mare de materiale combustibile decat in focar, este posibil ca arderea din focar sa scada din intensitate sau sa inceteze, iar in aceste zone procesele de ardere sa continue un timp indelungat si cu intensitate mai mare provocand degradari mai profunde decat cele din focar;

- La propagarea incendiului prin canale verticale de conducte, puturi de lift, casa scarilor, ghene s.a., tirajul puternic format (efect de cos) atrage flacarile si gazele fierbinti spre partea superioara a acestora, unde efectele arderii sunt mai puternice, in timp ce la baza, unde este situat focarul, arderea este redusa sau chiar inceteaza;

- Conductivitatea mare a unor metale favorizeaza aprinderea materialelor combustibile din alte incinte decat focarul (propagare prin tevi, conducte s.a.), generand incendii cu manifestari mai violente decat in incaperea initiala;

- In cazul instalatiilor de transport pneumatic sau asemanatoare, urmele sunt egale pe tot traseul datorita conditiilor de ardere similare;

- Daca peretii si planseele au elemente combustibile cu goluri, incendiul se poate propaga ascuns in interiorul acestora, deseori fara semne exterioare vizibile, putand prezenta degradari termice intense la distanta de focarul initial;

- Existenta a doua sau mai multe zone independente cu urme de ardere mai puternice indica de regula rezultatul unei actiuni intentionate, dar nu trebuie exclusa posibilitatea unei propagari a incendiului pe cale naturala. Astfel prabusirea de la partea superioara a constructiei a unor elemente sau materiale aprinse formeaza focare secundare de ardere atat la nivelul focarului initial, cat si la nivele inferioare, producand noi urme de solicitare termica intensa.

- Cand incendiul este ajutat de prezenta unor acceleratori, rezulta o intensitate neobisnuita a arderii, cu o degradare termica intensa ce poate fi pusa in evidenta relativ usor.

b) Datorita greutatii specifice mai mici decat a aerului gazele de ardere si fumul au o tendinta naturala de propagare ascendenta. Ca urmare, incendiul tinde totdeauna sa se propage de jos in sus, cautand configuratii constructive asemanatoare cosurilor, deoarece in asemenea locuri dezvoltarea ascensionala a proceselor de ardere este favorizata. In general, intensitatea arderii este mai mare in casele de scari, puturi, ghene, goluri din interiorul peretilor si alte constructii similare, decat in alte parti ale constructiei.

Forma de dezvoltare spatiala este de con cu varful in jos (panas) localizat in focar. Unghiul diedru al conului este direct proportional cu marimea suprafetei incendiului si cu intensitatea acestuia.

Deplasarea gazelor de ardere si a fumului intr-o cladire este greu previzibila si complexa, depinzand de factori cum ar fi: presiunea si temperatura aerului din interiorul si exteriorul cladirii, efectul de cos (tirajul), viteza vantului, geometrica cladirii cu barierele sale (pereti, perdele) precum si ventilatia mecanica si naturala (luminatoare, ferestre, exhaustoare etc.).

Variante:

- In situatia in care in incapere au loc miscari orizontale ale aerului cu viteze mai mari decat viteza de convectie a gazelor de ardere sau in cazul neomogenitatii atmosferei din incapere (cu temperatura straturilor superioare mai ridicata) in faza initiala, conul de fum si gaze de ardere nu ajunge la nivelul plafonului si se imprastie rapid pe orizontala;

- In cazul arderilor mocnite (bumbac, lemn s.a.) generarea caldurii si fumului este lenta, iar deplasarea particulelor de fum in spatiu are loc prin difuzie, repartizandu-se uniform in intreaga incinta. Are loc o stratificare a fumului in straturi cu temperaturi descrescatoare catre partile inferioare, fara a provoca degradari termice masive;

- In cazul miscarilor provocate ale aerului (sistem de climatizare, instalatie de ventilatie) deplasarea fumului si gazelor de ardere urmeaza traiectoria si viteza curentilor de aer;

- De la forma de con rasturnat a amprentei incendiului face exceptie si cazul in care arderea a cuprins de la inceput o suprafata mare (de exemplu, aprinderea unui lichid raspandit intentionat sau nu, pe pardoseala). Asemenea situatii duc la efecte ample de solicatare termica la mica inaltime deaspra pardoselii (termodegradarea puternica a materialelor dintr-o zona mai intensa, urmele de ardere a acestora incep imediat deasupra pardoselii).

c) Aprinderea initiala evolueaza spre incendiu dezvoltat numai daca deasupra flacarii initiale ascendente se gasesc materiale combustibile in cantitate suficienta pentru cresterea volumului proceselorde ardere. In caz contrar, de regula, dupa consumarea primului material aprins, arderea va inceta.

Propagarea laterala este minima la nivelul la care s-a produs initierea arderii deoarece:

- preincalzirea necesara pentru inflamarea materialelor combustibile se face greu, gazele fierbinti avand miscare ascendenta;

- datorita greutatii specifice mai mari, afluxul aerului proaspat si rece spre focar se face la baza flacarii, la nivelul pardoselii, cu efect de racire (de aici rezulta si forma de panas a amprentei incendiului).

Variante:

- Abaterea flacarii de la directia ascendenta poate avea loc datorita existentei unor curenti laterali (tiraj sau vant) suficient de puternici sau prezentei unor curenti de aer, orientati de sus in jos, care, uneori, pot sa impinga flacarile in aceeasi directie. Arderea coboara spre nivelurile inferioare cu conditia prezentei materialelor combustibile pe aceasta noua directie de propagare;

- Daca deasupra focarului se afla obstacole ce impiedica ascensiunea produselor de ardere (plansee, tavane, acoperisuri) evolutia incendiului se modifica, dezvoltarea in sus transformandu-se intr-o propagare laterala rapida.

Daca in deplasarea laterala sub tavane, plansee etc. gazele fierbinti intalnesc pereti, diafragme sau alte obstacole verticale, gazele se acumuleaza sub tavan, formand la partea superioara a incaperii un strat fierbinte a carui grosime creste treptat si care solicita termic si influenteaza materialele aflate la nivelul sau.

Imediat ce gazele intalnesc pe suprafata obstacolului un gol neprotejat prin care pot trece, propagarea verticala reapare, insotind sau chiar inlocuind propagarea laterala;

- Propagarea laterala sau de sus in jos a incendiului poate fi favorizata si amplificata de prezenta unor acoperiri ale peretilor (tapet, vopsea, lacuri, tratamente ignifuge, adezivi s.a.). In asemenea situatii amprenta teoretica poate fi modificata apreciabil.

Vopselurile si lacurile avand in componenta solventi inflamabili contribuie la o propagare rapida pe toate suprafetele acoperite. Tratamentele ignifuge au efect contrar, dirijand flacara spre portiunile neprotejate. Adezivii pentru diferite imbinari ale placilor lemnoase pot fi fie combustibili, fie de caldura, provocand deschideri care accelereaza viteza flacarilor.

Cazurile respective sunt relativ usor de sesizat din urmele gasite sau din informatii suplimentare.

d) Propagarea laterala a incendiului se produce pana la limita spatiului din mediul inconjurator, cu o viteza mare atunci cand exista o obstructie pe directia ascensionala. Astfel, incendiile de tavan tind sa predomine intotdeauna intr-o cladire, deoarece flacara intalnind tavanul nu poate sa mai creasca si gazele fierbinti ataca orice element combustibil al tavanului ce va prezenta urme de degradare accentuata.

Variante:

- Daca peretii sunt mai subtiri sau din materiale combustibile pot arde si transmite incendiul in incaperea alaturata, fie prin fisuri, apoi deschideri din ce in ce mai largi si in final distrugerea completa a peretelui, fie prin propagare indirecta - transmiterea cladurii prin conductie, fetele neexpuse incalzindu-se pana cand materialele usor combustibile cu care sunt in contact (materiale textile, plastice s.a.) sunt aduse la temperatura de autoaprindere, intrand la randul lor in combustie.

e) Avand in vedere tendinta de propagare ascensionala a incendiului toate focarele de ardere situate in partea de jos a spatiului investigat trebuie depistate si analizate ca posibile focare de initiere a incendiului. In numeroase cazuri, acestea sunt situate chiar la nivelul pardoselii.

In toate aceste puncte joase de ardere, se trece la cautarea urmelor care sa permita identificarea sursei de aprindere care a initiat incendiului dupa metodologia expusa sumar in capitolul urmator.

3. Modelul dezvoltarii incendiilor exterioare

Incendiile exterioare, spre deosebire de cele interioare, se caracterizeaza prin propagare orizontala. Directia de propagare este influentata de configuratia terenului, de curentii de aer, creati de foc si de vant, precum si de multiplele interdependente dintre acesti trei factori. Elementele principale ale unui model de dezvoltare sunt:

a) La nivelul solului, focul se va propaga circular, de regula relativ incet;

b) Incendiul se va propaga in susul pantei in cazul unor denivelari.

- Vantul va crea o directie de propagare privilegiata, iar in cazul unui teren denivelat, va putea impune o propagare spre baza dealului (pantei);

- La incendii pe perimetre extinse, directia de ardere poate varia local, functie de interdependenta factorilor (curenti de aer, teren, vant);

- La incendiile de paduri, efectul de cos al copacilor inalti determina o intensificare a arderii.

Incendiile exterioare sunt relativ usor de cercetat. Directia de ardere este evidenta pe partea arsa a trunchiurilor, tulpinilor s.a. Focarul se intensifica ca punctul din care propagarea porneste in toate directiile. Surse de aprindere pot fi focuri nestinse (turisti, vanatori etc.), neglijenta fumatorilor - tigara, arderi (gunoi sau iarba) scapate de sub control, scantei de la vehicule (locomotive abur), trasnet, scantei electrice (linii de inalta tensiune, transformatoare), scantei de la arme de foc, energia solara, aprindere spontana, aprindere intentionata s.a.

In unele cazuri (rare) incendiile din interiorul incintelor rezidentiale se datoreaza unor surse exterioare: bucati de material aprinse si scantei de la incendiile unor cladiri invecinate, incendii de ierburi, tufisuri in exteriorul cladirii, incendii de gunoaie sau resturi scapate de sub control, incendierea intentionata a unor materiale combustibile la exterior.

Propagarea in interior este favorizata de acoperisuri din materiale combustibile, deschideri (usi, ferestre) combinate cu o directie favorabila a vantului, care transporta particule aprinse.

In toate aceste cazuri, indiferent de amprenta incendiului din interior, prezenta urmelor exterioare este evidenta.

4. Clasificarea cauzelor de incendii

O corecta identificare a surselor de aprindere si de a stabilirii cauzelor de incendiu permite statistici reale cu consecinte importante la nivel macro si microsocial. Astfel, evidentierea corecta a celor mai frecvente cauze de incendiu, dinamica acestora, repartizarea pe ramuri de activitati (industrii, comert s.a.), influenta factorilor sezonieri geografici sua de timp (ora din zi, zi de odihna sau munca), pagubele pricinuite s.a. asigura:

- compararea incendiilor cu alte evenimente negative (catastrofe, cutremure, accidente) din punct de vedere al planificarii resurselor alocate pentru prevenirea acestora si a gasirii modalitatilor pentru cel mai eficient impact al utilizarii acestora, pe plan national sau local;

- perfectionarea permanenta a legislatiei p.s.i., elaborarea unor norme si regulamente eficiente si echilibrate prin masuri specifice, inclusiv la nivelul fiecarui agent economic;

- dezvoltarea unor programe educationale adecvate, mai ales pentru situatii social-economice momentane cu implicatii negative (de exemplu: iarna - incendii de sobe sau lipsa buteliilor - incendii datorate improvizatiilor), inclusiv prevenirea unor acte anti-sociale de tip arson;

- identificarea produselor si echipamentelor p.s.i. (detectoare, echipament salvare, instalatii stingere s.a.) necesare a fi fabricate sau perfectionate, informarea institutelor de cercetare-proiectare si a potentialilor producatori;

- elaborarea unor masuri speciale pentru imobile sau incinte cu aglomerari de persoane sau bunuri de mare valoare;

- fundamentarea studiilor de risc de incendiu;

- identificarea obiectivelor pentru perfectionarea conceptiei si tacticii (prevenire, interventie, antrenament s.a.) pompierilor.

Pe plan mondial nu exista inca un punct de vedere unitar asupra clasificarii cauzelor de incendii.

Initierea unui incendiu este un fenomen complex si presupune urmatoarele elemente absolut obligatorii pentru producerea acestuia:

- sursa de aprindere si, implicit, mijlocul care o produce, sursa care sa posede energia minima necesara pentru aprinderea combustibilului; sursa de aprindere este flacara, scanteie, sau obiect incandescent a caror natura difera.

- existenta combustibilului (gazos, lichid, solid) in cantitate suficienta pentru sustinerea arderii;

- existenta unor imprejurari determinante si altor conditii favorizante care sa puna in contact sursa de aprindere cu masa combustibila.

Clasificarea incendiilor in raport cu cauzele care le-au produs se poate face functie de elementele obligatorii mentionate mai sus, dar, in cele mai multe cazuri, se opteaza pentru analiza naturii surselor de aprindere.

Astfel, se pot deosebi urmatoarele categorii:

1. Surse de aprindere cu flacara:

- focuri in aer liber;

- flacara (chibrit, lumanare);

- flacari de la aparate termice;

Surse de aprindere de natura termica:

- obiecte incandescente (tigara, topituri metalice, becuri si proiectoare electrice, jar, cenusa, zgura de la aparate de incalzit, particule incandescente de la sudura s.a.);

- caldura degajata de aparate termice (casnice, industriale);

- efectul termic al curentului electric;

- cosuri defecte si necuratate (fisuri, scantei s.a.);

3. Surse de aprindere de natura electrica:

- arcuri si scantei electrice;

- scurtcircuit (echipamente, cabluri s.a.);

- electricitate statica;

4. Surse de autoaprindere:

- autoaprinderea chimica (inclusiv reactii chimice exoterme);

- autoaprindere fizico-chimica;

- autoaprindere biologica;

5. Surse de alimentare de natura mecanica;

- scantei mecanice;

- frecare;

6. Surse de aprindere naturale:

- caldura solara;

- trasnet;

7. Surse de aprindere datorate explozivilor si materialelor incendiare;

8. Surse de aprindere indirecte (radiatia unui focar de incendiu, flacara unui ameste exploziv s.a.).

Din punct de vedere al imprejurarilor determinate in clasificarea cauzelor se au in vedere indeosebi conditiile in care s-au aflat mijloacele generatoare de surse de aprindere: defecte, improvizate, lasate sa functioneze nesupravegheate, suprasolicitate, neintretinute, alte nereguli tehnico-organizatorice precum si o actiune intentionata.

Incendiile intentionate sunt tratate, datorita particularitatilor deosebite, intr-un capitol separat, desi sursele de aprindere utilizate de regula de incendiatori se regasesc in categoriile anterioare.

Explozia, ca fenomen tehnic distinct, trebuie tratata ca imprejurare declansatoare a incendiului si nu ca sursa de aprindere. Pe de o parte explozia, ca orice ardere, poate genera sau nu un incendiu. Pe de alta parte, sursele de initiere ale unei explozii nu sunt intotdeauna identice cu cele ale incendiului rezultat (de exemplu: comprimare adiabata intre anumite limite), fiind necesara o evidenta clara, distincta a cauzelor de explozii si de incendii spre a evita confuzii si paralelisme. In principal, o explozie poate genera un incendiu, fie prin flacara amestecului exploziv care se propaga in spatiu intalnind alte materiale combustibile, fie prin scantei mecanice rezultate din socuri (cum ar fi explozia vaselor de presiune).

Anumite circumstante (inlaturarea urmelor pentru reluarea rapida a activitatii, numar redus de indicii datorat distrugerilor masive, producere in zone izolate, fara personal calificat s.a.) impiedica formularea unor concluzii certe si deci, finalizarea activitatii de cercetare a cauzelor de incendiu. De aceea, in orice statistica nationala, un procent variabil (5 - 30%) revine incendiilor cu cauza nedeterminata.

5. Includerea incendiilor in clasificarea accidentelor dupa gravitatea lor

Cercetarile asupra riscului, mult intensificate pe plan mondial in ultimii ani, cu impact macrosocial tot mai evident, au impus adoptarea unor criterii obiective care sa permita o clasificare a tuturor tipurilor de evenimente (cutremure, inundatii, incendii, catastrofe ecologice, accidente industriale s.a.) pe nivele de gravitate, avand drept scopuri:

- compararea pe principii riguroase a diferitelor tipuri de evenimente si deci o mai corecta evaluare a datelor sin statisticile nationale si internationale;

- constituirea pentru public si mass-media a unor scari obiective, permitand estimarea gravitatii accidentelor similar altor scari (de exemplu scara Richter pentru seise), reactiile publicului si a presei nefiind intotdeauna pentru care este necesar un schimb de informatii, know-how si tehnologice, intre experti.

O incercare de acest fel este scara de gravitate a accidentelor industriale, adaptata in Comunitatea Europeana in 1989 ca baza pentru schimb de informatii si date statistice si nu ca instrument de decizie in cazuri speciale.

Astfel, aprecierea gravitatii unui accident se face pe o scara de la 1 la 6, functie de valoarea unor parametri obiectivi legati fie de cauzele si consecintele directe ale accidentului (natura si cantitatea substantelor implicate, pagube aduse persoanelor, mediului, bunurilor), fie de reactia la eveniment (numarul salvatorilor utilizati, numarul persoanelor evacuate s.a.).

Indicele de gravitate IG al unui accident este definit printr-un ansamblu de 3 parametri:

- D - pericol potential;

- C - consecinte reale;

- M - mijloace de interventie folosite.

Valoarea fiecaruia din acesti parametri variaza de la 1 la 6, asigurand coerenta cu scara accidentelor nucleare (1 - incident; 2 - accident notabil; 3 - accident important; 4 - accident grav; 5 - accident foarte grav; 6 - catastrofa).

Parametrul D caracterizeaza fie cantitatea de produse care a reactionat (inclusiv interactiunea cu mediul prin deversare de lichide sau scurgere accidentala de gaze in atmosfera) sau care ai fi putut reactiona; ca urmare, din valoarea lui D se scade o valoare d - care variaza de la d = 0, daca accidentul s-a produs si cantitatea de produse care a reactionat nu a fost limitata de masurile de prevenire sau interventie, la d = 3, daca aceste mijloace au functionat eficient (detectie, stingere automata s.a.).

Valoarea lui D rezulta din compararea cantitatii de produs implicata in accident cu cantitatile limita impuse de Directiva 82/501/1982 a C.E.E. cu privire la riscurile de accidente majore ale anumitor activitati industriale (Directiva Seveso). Directiva prevede regimul general aplicabil tuturor instalatiilor (obligatia proprietarului de a examina in ce masura cantitatea de susbtante periculoase prezentate in instalatie creaza un risc major, de a lua masuri de prevenire si de organizare a mijloacelor de interventie, de a informa personalul in vederea asigurarii securitatii sale) si un regim special, mai strict pentru instalatii cu risc mai mare. Directiva include in anexe liste cu produsele periculoase (toxice, inflamabile, explozive, cancerigene, teratogene - care provoaca malformatii - ), depozitate sau utilizate in procese industriale si cantitatile limita minime a caror depasire trebuie notificata, inclusiv in procedura de acordare a autorizatiilor de functionare.

Anumite instalatii (militare, nucleare, miniere, ale industriei pirotehnice) sunt excluse din domeniul de aplicare a Directivei.

Tabelul Variatia parametrului D

Parametrul C, reprezentand consecintele, este stabilit functie de criterii intuitive folosite atat de experti, cat si de opinia publica in aprecierea unui eveniment.

Tabelul 3. Variatia parametrului C