Surse de aprindere naturale

Surse de aprindere naturale

In aceasta categorie intra incendiile initiate independent de vointa omului sau cauze tehnice, datorita unor surse de aprindere naturale, cum ar fi: descarcarile electrice atmosferice si radiatia solara.

Fenomene naturale cum ar fi: cutremure de pamant, furtuni puternice, meteoriti s.a. pot favoriza provocarea unor instalatii, dar nu constituie prin ele insasi surse de aprindere.

1. Trasnetul

1.1. Prezentarea teoretica a fenomenului fizic

Trasnetul este o descarcare electrica disruptiva aperiodica, de mare intensitate, care se produce in timp de furtuna, intre nori si pamant, prin interiorul unor canale de aer ionizat.

Se pot deosebi:

- trasnet cald - descarcare caracterizata prin intensitate moderata, dar cu durata relativ mare, astfel incat sarcina electrica trecuta prin canal este considerabila; produce pagube, indeosebi prin efecte termice;

- trasnet rece - descarcare caracterizata prin intensitate foarte mare, dar durata mica, sarcina trecuta prin canalul de descarcare fiind relativ mica (cativa coulombi); efectul termic este redus, dar produce pagube prin efecte electrodinamica puternice.

Trasnetul se poate manifesta ca trasnet simplu sau multiplu (descarcare formata dintr-o succesiune de 3,4 pana la 15 descarcari succesive pe acelasi canal, separate prin pauze scurte de pana la 1 ms).

In esenta, ca fenomen, trasnetul nu se deosebeste de o scanteie electrica, insa este o descarcare mult mai intensa din cauza acumularii unei sarcini mari electrostatice.

Pentru aparitia trasnetului, sunt necesare procese favorizante de natura fizica si aerodinamica: vara - miscare ascendenta a aerului bogat in vapori de apa care ulterior condenseaza, iarna - curenti orizontali rapizi sau apropierea maselor de aer mai cald de masele de aer rece. Ca urmare a acestor miscari, se separa sarcinile electrice de semn contrar. La partea superioara a norului de furtuna (la inaltimea de 6 - 7 km) exista sarcini pozitive, iar la baza (3 - 4) km in general negative. Ca atare se creaza diferente de potential mari (20 - 100 milioane V) atat intre partea superioara si cea inferioara a norului, cat si intre nor si pamant.

Descarcarea electrica luminoasa produsa intre nori sau in interiorul unui nor constituie fulgerul care poate avea forme diferite: liniare, plate (difuze), sferice, perlate. Atat fulgerele, cat si trasnetele sunt insotite, in cele mai multe cazuri, de manifestari sonore - tunetul - care reprezinta zgomotul puternic produs prin dilatarea brusca a gazelor din canalul descarcarii, aflate la temperaturi inalte.

Spre deosebire de fulger, trasnetul se produce cand diferenta de potential dintre nor si pamantt (sau puncte mai inalte in legatura cu solul) este atat de mare incat poate strapunge aerul ce joaca rolul unui izolator.

Descarcarea electrica disruptiva intre nor si pamant are loc prin intermediul unor canale de aer ionizat mult ramificate.

Descarcarea principala este precedata de o succesiune de descarcari partiale, scurte (15 - 80 ms) si se poate repeta de cateva ori (chiar pana la 40 de descarcari repetate).

Datorita persistentei imaginii pe retina, ochiul inregistreaza intotdeauna aceste descarcari succesive ca o singura emisiune de lumina.

Descarcarea electrica poate atinge lungimi de la cativa metri pana la cativa kilometri.

In peste jumatate din aceste descarcari, intensitatea curentului are valori de 12 - 20 kA, in cazuri rare se intregistreaza valori de 200 - 250 kA, valoarea maxima masurata fiind de 300 kA.

Durata unei descarcari este de ordinul microsecundelor, in cazul unei descarcari multiple ajungand la 1 - 1,5 s.

Directia trasnetului ramane incerta pana la circa 100 m deasupra pamantului, inaintarea avand loc, in general, in trepte de 50 - 100 m (forma de zig-zag). Cele mai expuse cadeii trasnetului sunt, in primul rand,obiectivele inalte - care se electrizeaza prin inductie electrostatica - de exemplu cosuri de fum (gazele de ardere si fumul fiind un mediu ionizat, bun conducator de electricitate), mai jos decat obiectivele ce le inconjoara datorita structurii geologice a terenului, precum si asupra unor obiective in miscare, cum ar fi vehiculele in miscare.

Frecventa trasnetelor depinde de numarul furtunilor care se produc intr-o anumita regiune. Indicele Keraunic K al unei zone geografice reprezinta numarul mediu anual de zile cu furtuni cu descarcari electrice stabilit pentru zona respectiva pe baza datelor obtinute in cel putin 10 ani consecutiv. Functie de acest indice se stabilesc zone care alcatuiesc harta keraunica a unei tari. Cele mai frecvente descarcari atmosferice sub forma de trasnet se produc in zona muntoasa sau deluroasa.

1.2. Trasnetul ca sursa de aprindere

Fiind fenomen electric, trasnetul produce este asemanatoare cu orice trecere de curent printr-un material. Efectele sunt amplificate de intensitatea deosebit de mare intr-un timp scurt.

Efectul termic este cel care determina initierea unor incendii:

- In cazul materialelor bune conducatoare cu sectiune mare (de exemplu conductoare pentru paratonere) rezistenta este mica, iar cantitatea de caldura disipata redusa, pericolul de incendiu fiind diminuat.

- In cazul unor conductori de sectiune mica (sarme subtiri, conductori de antena) apar urme vizibile de incalzire sau de topire. In urma descarcarilor extrem de puternice are loc chiar volatizarea metalelor (cabluri de antena sau cupru volatile fara ca mantaua sa fie inlaturata, antene radio-TV etc.).

- Contacte imperfecte, prin rezistenta de trecere mare, favorizeaza disiparea unei cantitati mari de calduri ce poate topi metalul (de exemplu, locul de imbinare intre doua burlane pentru scurgerea apei de ploaie). Analog, in cazul deteriorarii sau montarii defectuoase a elementelor izolatiei la paratrasnet se produce topirea acestora.

Daca in apropierea locului de producere a acestor fenomene se gasesc materiale inflamabile, se pot aprinde cu usurinta la contactul cu metalul topit.

- In cazul materialelor rau conductoare de electricitate (lemn, caramida etc.) o mare parte din energie este transformata in caldura care incalezeste superficial sau masic corpul respectiv, producand fenomene ca vaporizarea continutului de apa, descompuneri chimice etc. Cand nivelul termic ajunge la temperatura de aprindere a materialului din care este confectiona corpul, au loc aprinderea si initierea incendiului, fenomen favorizat indeosebi de descarcarile de mica intensitate si lunga durata.

Arborii (ca si stalpii de lemn) sunt aprinsi doar ocazional de trasnet. Un trunchi batran si uscat este mai predispus la incendiu decat un copac tanar, verde, care este atat un conducator electric mai bun cat si mai putin aprinzibil. Caldura degajata la trecerea curentului de descarcare prin fibra lemnoasa duce la evaporarea brusca, exploziva a apei continute. Emanatia violenta de gaze formate duce la despicarea lemnului.

La fel, sunt sparte caramizile in urma loviturilor de trasnet.

- Descarcarile atmosferice pot provoca aprinderea vaporilor de lichide inflamabile din rezervoare, prin atingerea locala a unor temperaturi inalte (chiar de topire a tablei de otel) la locul de contact cu lovitura de trasnet.

Alte efecte directe ale trasnetului, datorate contactului direct dintre obiectul lovit de trasnet si canalul de descarcare a trasnetului, dar cu contributie redusa la aparitia unor incendii sunt:

- efecte chimice (transformarea oxigenului in ozon si producerea de oxizi de azot);

- efecte mecanice - datorita fortelor electrodinamice ale curentilor de durata relativ mica, dar de intensitate foarte mare, care pot produce ruperea unor elemente. De exemplu, intr-o placa de beton armat, atractia reciproca dintre barele de otel din interiorul placii poate provoca sfaramarea ei.

Efectele indirecte ale trasnetului se manifesta prin potentiale inalte generate prin inductie electrostatica in elemente metalice, prin tensiuni inalte induse pe cale electromagnetica in circuitele electrice deschise si curenti periculosi in cele inchise. Caderea trasnetului pe liniile de inalta tensiune poate initia indirect incendiului. Daca unda de supratensiune formata se propaga in interiorul unei instalatii electrice (generator, transformator) poate provoca arcuri, scurtcircuite, strapungeri de izolatii, deseori urmate de incendii. In acelasi timp, intervin forte electrodinamice ce intensifica distrugerea.

Undele de supratensiune induse electrostatic sau electromagnetic in unele circuite exterioare ale cladirilor pot initia incendii, propagandu-se in interior (prin retele telefonice, circuite de joasa tensiune, dar si prin intermediul instalatiei de apa). Intrerupatoarele comune, de joasa tensiune, nu constituie un obstacol pentru unda de supratensiune care se propaga in intreaga instalatie, provocand scurtcircuite, puneri la masa etc.

O descarcare electrica mai rara o reprezinta fulgerul globular, care este generat, de regula, in starile de furtuna (cu ploaie sau nu) si are forma unui glob luminos cu diametrul de cativa centimetri, rar 10 - 20 cm. Modul de constituire a fulgerelor globlare este inca destul de controversat (compusi endotermici produsi sub actiunea descarcarilor electrice din gazele ce se gasesc in aer, plasma s.a.). Fulgerul globular se deplaseaza, urmand, in general configuratia terenului. Poate intra si apoi iesi din incaperi pe usi si ferestre lasate deschise. Avand o temperatura inalta, la contactul cu materiale combustibile provoaca aprinderea instantaneee a acestora. Fenomenul, desi desconsiderat de unii autori, poate produce pagube importante.

Avand un traseu capricios, trasnetul poate crea, in unele cazuri, mai multe focare de incendiu, inclusiv prin descarcari ulterioare ale unor elemente conductoare in care s-au indus supratensiuni, in conditii favorabile (prezenta unor materiale combustibile).

Deosebirea de incendiile intentionate se poate evidentia atat prin datele atmosferice specifice sua martori oculari, cat si prin urme caracteristice (topiri metale, vitrificare nisip cuartos, despicare lemn, caramizi etc.).

Deseori insa se produc deteriorari ale unei cladiri cauzate de trasnet, fara sa declanseze un incendiu (dezveliri partiale ale acoperisului, craparea zidurilor, distrugerea grinzilor de lemn s.a.).

1.3. Recomandari preventive

- respectarea prevederilor Normativului I - 20 - 89 la proiectarea si executarea instalatiilor de protectie impotriva trasnetului;

- verificarea periodica a instalatiilor de paratrasnet; verificarea periodica a prizelor de pamant;

- la cladirile cu pereti din materiale combustibile (lemn, paie, carton asfaltat) montarea conductorilor de scurgere la pamant la distanta de cel putin 50 cm de elementele combustibile;

- executarea imbinarilor la elementele unui paratrasnet numai prin sudura si nu prin nituire sau suruburi (doar cu masuri suplimentare de asigurare);

- evitarea pozarii prizelor de pamant langa retelele de cabluri;

- legarea la pamant a oricarui obiect metalic masiv din gospodariile agricole (rezervor de apa, grajduri metalice, tocator de paie etc.);

- evitarea coturilor bruste la conductorii de coborare, precum si deteriorarilor mecanice a acestora.

2. Radiatia solara ca sursa de aprindere

In fiecare secunda, in centrul Soarelui, are loc o reactie de fuziune soldata cu transformarea a 657 milioane tone hidrogen in 653 milioane heliu, diferenta fiind convertita in energie de radiatie. Din cantitatea transmisa, in medie 45% este reflectata in cosmos, restul fiind efectiv utilizabila.

Cantitatea de energie care vine de la Soare si cade in unitatea de timp pe unitate de suprafata dispusa perpendicular pe razele solare, la o distanta de o unitate astronomica (149 450 000 km) de centrul Soarelui reprezinta constanta solara E_o = 1,353 kW/m². Din acest flux integral de energie radianta pe pamant ajunge o cantitate E (densitatea de putere radianta) in medie de 0,8 - 0,9 kW/m².

Factorii care influenteaza radiatia solara la sol sunt:

- factorii meteorologici: gradul de acoperire a cerului cu nori, felul norilor, grosimea stratului acestora, care diminueaza, in unele zile cu peste 90% cantitatea de radiatii ce ajung la sol;

- ora din zi - prin unghiul sub care cad razele soarelui pe pamant. La unghiuri mai mici de 90s, razele solare traverseaza o cantitate mai mare de aer atmosferic, astfel ca absorbtia si dispersia radiatiilor este mai pronuntata ca la ora 12;

- anotimpul - valori maxime ale densitatii de putere radianta sunt intalnite primavara ca urmare a opacitatii mai scazute a atmosferei, datorita curatirii aerului in perioada de iarna prin precipitatii;

- durata de stralucire a soarelui (durata de insolatie).

Numarul mediu lunar de zile senine nu depaseste 50% din total.

Incendiile datorate radiatiei solare sunt rare, dar nu imposibile. Radiatia solara poate initia incendii direct si indirect (focalizata, prin efectu de lentila).

In primul caz, razele solare incalzesc direct un material pana ce acesta ajunge la temperatura corpului negru in aer liber la 91sC.

In situatia in care conditiile mentionate mai sus sunt optime (factori meteo, de anotimp etc.), gradul de incalzire a unui obiect pe care caz razele soarelui depinde si de alti factori:

- tipul suprafetei (suprafetele netede, slefuite reflecta o parte din radiatia solara, cele rugoase, mate se incalzesc mai repede);

- culoarea: obiectele de culori inchise, in principal negru, se incalzesc mai puternic.

Probabilitatea de aprindere directa apare astfel extrem de scazuta. Un pericol mare il reprezinta totusi:

- buteliile sau rezervoarele de gaze lichefiate expuse actiunii razelor solare: prin incalzire la temperaturi de 50 - 60sC, unele gaze lichefiate se dilata, presiunea creste brusc, provocand explozia buteliei;

- baloanele sau recipientii de sticla care contin substante ce se descompun sub actiunea luminii solare (fosfor alb, galben, amestecuri de clor si brom cu unele gaze s.a.).

actiunea indirecta a razelor solare consta in concentrarea lor intr-un punct (focalizare) la trecerea prin lentile convexe. In acest caz, temperatura in focar poate ajunge la cateva sute de grade si poate provoca aprinderea unor materiale usor aprinzibile (paie, fan, aschii de lemn, hartie s.a), aflate intamplator (sau nu) in acel loc, in anumite conditii, la o actiune mai indelungata.

Astfel de lentile pot fi, fie de la aparate optice tipice (ochelari, lupe, binocluri) cu probabilitate de aprindere mai mare, fie lentile intamplatoare: unele bule de aer incluse in geamurile de sticla ale ferestrelor, candelabre, sfesnice de sticla, carafe, cani, globuri, oglinzi de barbierit; bucatile de sticla sparta (cioburi) din gramezile de resturi menajere sau deseuri, rareori au efect de lentila apreciabil.

Pentru initierea unui incendiu, in urma actiunii indirecte (focalizare), a razelor solare, sunt necesare anumite imprejurari favorabile:

- conditiile meteo, de timp si climatice favorabile (zi senina, primavara sau vara, la amiaza, in zone cu insolatie mare);

- materialul aprinzibil trebuie sa se gaseasca la distanta focala (lucru ce poate fi stabilit de expert);

- materialul trebuie sa fie usor aprinzibil (uscat, preincalzit s.a.);

- razelor solare sa poata actiona un timp suficient asupra unui punct precis al materialului;

- obiectul ce a servit ca lentila intamplatoare sa nu fie murdarit de praf, paianjeni, mascat de diverse ecrane, care sa impiedice concentrarea razelor solare in focar.

Probabilitatea de initiere a unor incendii folosind ca sursa de aprindere razele solare este mai mare in cazul incendiilor intentionate, cand se utilizeaza dispozitive speciale pentru dirijarea razelor solare spre zonele cu materiale usor aprinzibile.

2.1. Recomandari preventive

- indepartarea buteliilor si recipientilor cu gaze sub presiune din locurile expuse la soare sau protejarea lor prin copertine si alte mijloace;

- indepartarea substantelor care se pot descompune sau autoaprinde din locurile expuse razelor solare;

- indepartarea din locurile unde se afla materiale usor aprinzibile a obiectelor optice (inclusiv cioburi de sticla) ce pot actiona in anumite conditii drept concentratori ai razelor solare;

- vopsirea in culori deschise (alb, argintiu etc.) a rezevoarelor, conductelor cu materiale usor inflamabile ca si a obiectelor combustibile pozate sub actiunea razelor solare;

- vopsirea in culori reflectorizante a geamurilor incaperilor in care sunt depozitate substante sensibile la actiunea razelor solare.