WIADOMOŚCI WSTĘPNE
Większość pożarów spowodowana jest nieostrożnością, lekkomyślnością lub złą wolą, znaczna część jednak powstaje wskutek wad instalacji elektrycznej, wad lub zużycia konstrukcji budowlanych, czy konstrukcji maszyn, zjawisk fizycznzch typu elektyczność statyczna, wyładowania atmosferyczne, itp. Częstą przyczyną powstawania pożarów są również samozapalenia.
Ogólnie przyczyny powstawania pożarów możemy podzielić na cztery zasadnicze grupy związane ze zjawiskami:
fizycznymi,
bilogicznymi,
chemicznymi,
oraz podpaleniami (schemat nr 1).
PRZYCZYNZ POŻARÓW - ZJAWISKA FIZYCZNE.
WYŁADOWANIA ATMOSFERYCZNE.
PIORUNEM nazywamy wyładownie elktryczne, mniej lub więcej gwałtowne, polegające na wzajemnym wyrównaniu ładunków między chmurami lub między chmurą, a powierzchnią ziemi oraz znajdującymi się na niej przedmiotami. Jeżeli różnica potencjałów pola elektrycznego jest duża, wyładowanie przebiega gwałtownie i połączone jest ze zjawiskiem optycznym - błyskawicą oraz akustycznym - grzmotem.
Warunki konieczne do powstania pioruna:
a/ bardzo szybki prąd powietrza (v > 10 m/s) o kierunku poziomym - w zimie, pionowym w lecie,
b/ podejście zimnych mas powietrza pod masy gorętsze - w zimie oraz silne nagrzewanie promieniami słońca w lecie.
Istnieją dwa typowe rodzaje burz:
cieplne (termiczne)
frontalne
Natężenie prądu elektrycznego przy uderzeniu pioruna dochodzi do 250 000 A, przy czym ciepło wytworzone przepływem prądu przez przedmiot, w który piorun uderzył, powoduje przeważnie jego zapalenie.
Przy uderzeniu pioruna następują złożone procesy. Na przykład przy uderzeniu pioruna w żywe drzewo następuje jego rozłupanie lub rozdarcie kory. Przyczynę tego stanowi gwałtowne wydzielanie się gazów powstających przy przepływie prądów przez naczynka włókna drewna wypełniniego powietrzem i wodą.
W niektórych obiektach rażonych piorenem powstają siły elektrodynamiczne. W przypadku wyładowania elektrycznegio w płycie żelbetowej wzajemne przyciąganie się prętów stalowych wewnątrz płyty może spowodować jej rozsadzenie.
Groźne w skutkach jest uderzenie pioruna w przewody linii wysokiego elektycznej. W tym przypadku po wyładowniu następuje raptowny wzrost napięcia, które przepływa po linii w postaci fali przepięciowej. Taka fala po dojściu do urządzenia elektrycznego, np. transformatora lub generatora, może spowodować przebicie izolacji, zwarcie łuku, a konsekwencji pożar.
Wyładowanie atmosferyczne może spowodować zapalenie par cieczy palnych w zbiornikach. Przykład taki stanowi pożar rafinerii nafty w Czechowicach Dziedzicach.
Oprócz pioruna liniowego obserwowano inny rodzaj wyładowania, zwany piorunem kulistym. Jedna z teorii zakłada, że jest to silnie zjonizowane powietrze, które porusza się pod działaniem sił elektrostatycznych i hydrodynamicznych. Wysunięto również hipotezę, że piorun kulisty nie jest piorunem, ale kulą wytworzoną przez niektóre czynne chemicznie ciała, powstające w atmosferze na skutek wyładowania.
Innym zjawiskiem niż piorun liniowy lub kulisty, występującym w czasie burzy są tzw. ognie św. Elma. Zjawisko to polega na tym, że w czasie burzy wierzchołki drzew, masztów, wież, szczyty górskie świecą słabym światłem. Są to niezupełne wyładowania jarzeniowe, pojawiające się wtedy, gdy na ostrzu zbiera się duż liczba ładunków (w czasie burzy ładunki gromadzą się przez indukcję), tak duża, że wytrzymałoSC elektryczna powietrza zostaje przekroczona.
ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA.
Ładunki elektryczne, dodatnie lub ujemne mogą gromadzić się na powierzchni ciał stałych, cieczy, a także na cząsteczkach zawiesiny lub pyłu na skutek różnych przyczyn. Elektryzacją nazywa się proces powstawania i gromadzenia ładunków elektrycznych. Naelektryzowaniu mogą mogą podlegać zarówno materiały przewodzące, jak i dielektryki.
Proces elektryzacji zachodzi w obszarze istniejących lub dopiero tworzących się powierzchni granicznych materiałów. Na granicy styku dwóch ciał powstaje podwójna warstwa ładunków elektrycznych. Warstwę tę po obu stronach powierzchni styku tworzy nadmiar ładunków jednakowej wielkości, ale o przeciwnych znakach. Warstwa podwójna może tworzyć się na powierzchni styku ciał lub ciała stałego i cieczy.
_ _ _ _ _ _ _
+ + + + + +
__________________
_ _ _ _ _ _ _
+ + + + + +
Rozkład ładunków w warstwie podwójnej
Analogicznie warstwa podwójna tworzy się przy mechanicznych procesach przemieszczania materiałów wzdłuż ich wspólnych powierzchni granicznych (np. przy tarciu matriałów stałych lub przepływie cieczy przez rury) albo przy przesuwaniu względem siebie (np. przy nawijaniu folii na walec).
Także zawiesiny i pyły mają zdolność ładowania. Cząstki pyłu elektryzują się na skutek tarcia o siebie lub o powietrze. Tworzą się wówczas chmury ładunków przestrzennych. Czyste gazy elektryzują się tylko wtedy, gdy podczas rozprężania przez skraplanie lub sublimację powstają kropelki cieczy (zawiesin) lub śnieg. Natomiast czyste gazy techniczne zawierają, szczególnie przy procesach przepływu pyłów, cząstki rdzy oraz inne cząsteczki stałe
i w czasie operacji z nimi następuje elektryzacja właśnie tych cząstek.
Wreszcie ładunki mogą gromadzićsię na izolowanych od ziemi przedmiotach przewodzących lub osobach przebywających w pobliżu naelektryzowanych materiałów. Zjawisko to nosi nazwę indukcji elektrostatycznej.
Najczęściej występujące przykłady powstawania ładunków elektrostatycznych w procesach technologicznych, to:
rozdrabnianie, mielenie, przesiewanie, dozowanie, mieszanie, przesypywanie, pneumotransport substancji stałych w postaci rozdrobninej,
przepływy, przelewanie, napełnianie i opróżnianie pojemnikó, rozpylanie, rozbryzgiwanie cieczy, a także lakierownie sprężonym powietrzem,
procesy walcowania, powlekania, kaladrowania, drukowania, przewijania, wytłaczania wyrobów z gumy, tworzyw sztucznych, papieru, itp. na maszynach typu walcowego,
przepływu gazów, opróżnianie zbiorników zawierających sprone gazy, suszarnie owiewowe,
chodzenie człowieka w nieprzewodzącym obuwiu po podłogach lubdywanach z tworzyw sztucznych, tarcie odzieży wykonanej z włókien syntetycznych o ciało lub przedmioty znajdujące się w otoczeniu człowieka, np., winidurowe poręcze, lakierowane siedzenia krzeseł, blaty stołów z wykładziną nieprzewodzącą.
INSTALACJE I URZĄDZENIA ELEKTRYCZNE.
Pożary spowodowane przez nieprawidłowo zbudowane lub wadliwie działające urządzenia elektryczne są częstym zjawiskiem, mimo że mogą być całkowicie w sposób prosty i łatwy wyeliminowane. Usterki te można ująć w 6 grup:
przeciążenia przewodów i aparatów,
zwarcia,
grzanie się styków,
łuki,
iskrzenia,
ciepło.
PRZECIĄŻENIA.
Przeciążenia instalacji powstają wówczas, gdy do obwodu obliczonego na pewne ściśle określone natężenie prądu, zostanie podłączona większa niż obliczona liczba odbiorników prądu. Oczywiście przewody wóczas nie wytrzymują takiego obciążenia i zaczynają się grzać.Prawidłowy bezpiecznik na linii zabezpiecza przed przetężeniem, gdyż przy przeciążeniu obwodu przepala się i wyłącza linię spod napięcia. Jednak, jak to się często zdarza, bezpieczniki naprawiane przez osoby nieuprawnione najczęściej nie spełniają swego zadania, w związku z czym powstają pożary nie tylko linii, ale i silników, transformatowrów, grzejników i innych urządzeń odbiorczych.
ZWARCIA.
Zwarcia powstają wówczas, gdy nastąpi połączenie dwóch przewodów elektrycznych nieizolowanych przed przed odbiornikiem prądu, co powoduje kolosalny wzrost natężenia w przewodach dosyłowych i w konsekwencji pożar izolacji.
Przyczyną zwarcia mogą być wszelkie przypadki powodujące mechaniczne uszkodzenie izolacji przewodów lub jej skruszenie wskutek starzenia, przegrzania, itp.
Zwarcia zatem mogą powstać nie tylko w instalacjach przewodowych i w sieciach. Takie same zjawiska mogą powstawać w uzwojeniach maszyn elektrycznych i transoformatorów. Zwarcia te polegają na bezpośrednim zetknięciu się rozizolowanych części uzwojeń, które w normalnym stanie są od siebie odizolowane lub na przeskoku łuku.
GRZANIE SIĘ STYKÓW.
Dość często się zdarza, że w miejscach połączenia przewodów, w szczególnoSci przy wszelkiego rodzaju prowizorkach, w miejscach połączenia przewodów z odbiornikami prądu, w gniazdach wtykowych, w rozetkach, w wyłącznikach następuje rozluźnienie połączenia, uszkodzenie końcówek, nalot wskutek korozji. Wszystko to oczywiście powoduje zwiększenie oporu i przeszkody w przepływie prądu.W rezultacie w takich miejscach występuje zagrzewanie się przewodów, które może spowodować spalenie izolacji i zapalenie otaczających to miejsce substancji palnych.
Na złych stykach, powstających wskutek ich rozluźnienia lub pęknięcia żyłki w przewodie izolowanym, z reguły występuje zjawisko iskrzenia, które przyspiesza nagrzewanie się miejsca styku. Temperatura rozluźninego styku wyłącznika nożowego zmierzona termometrem elektrycznym osiąga w ciągu kilkunastu sekund wysokość 450 0C przy przepływie prądu z sieci oświetleniowej. Przy przepływie prądu o większym natężeniu temperatura dochodzi do 1000 0C, a nawet w niektórych przypadkach ponad 1500 0C.
ŁUKI.
Dalszą przyczyną pożarów może być również nieprawidłowe odłączanie urządzeń odbiorczych lub sieci od źródła prądu. W momencie przerywania odwodu wskutek samoidukcji powstaje łuk elektryczny, szczególnie w wyłącznikach nożowych w postaci grubej
białoniebieskiej iskry. Łuk taki może zapalić otaczające wyłącznik mieszaninyn palne pyłów, par i gazów, gdyż temperatura łuku - wprawdzie tylko chwilowo - dochodzi jednak do 3500 0C. Specjalnie niebezpieczny jest łuk niegasnący, tzn. trwający kilka sekund. Zwykły łuk trwa ułamek sekundy.
W urządzeniach wyskiego napięcia, w którycvh powstawanie groźnych łuków jest częste i specjalnie niebezpieczne, odłączniki nożowe zwykłe są w ogóle niedopuszczalne. Stosuje się w tych przypadkach olejowe odłączniki mocy.
Łuki elektryczne wykorzystywane są do spawania. Oprócz niebezpieczeństwa, jakie stwarza sam łuk niegasnoący, dochodzi wówczas groźba wywołania pożaru wskutek rozprysku rozżarzonych elektrod, nieraz w promieniu do 6 m.
ISKRZENIE.
Iskrzenie powstaje, jako zjawisko chwilowe, np. przy wyjmowaniu wtyczki z gniazdka, odłączeniu prądu lub jako zjawisko stałe, np. w maszynach elektrycznych na komutatorach lub pierścieniach. Niekiedy iskrzenie może objąć cały obwód pierścienia lub komutatora i przenieść się na uzwojenie wirnika lub stojana, wywołując zapalenie się izolacji, oleju, itp.
Iskrzenie jest zjawiskiem szczególnie niebezpiecznym w atmosferze łatwo palnych pyłów, par i gazów.
CIEPŁO.
W każdym urządzeniu elektrycznym, przez które przepływa prąd, wytwarza się ciepło zgodnie z prwem Joule'a. Jednakże często, wskutek wad opisanych wyżej lub niedostatecznego chłodzenia (np. w transformatorach), wywiązujące się ciepło podwyższa temperaturę odbiornika ponad wartość dopuszczalną i wówczas może doprowadzić do zapalenia się izolacji, oleju, itp.
W innych urządzeniach leketrycznych jak np., w silnikach elektrycznych, transoformatorach, żarówkach, znaczna część energii elektrycznej (do 40 %) rozprasza się w postaci (w danym przypadku) nieużytecznego ciepła.
Ciepło to rozchodząc się przez przewodzenie, przenoszenie i promieniowanie może w pewnych warunkach stać się przyczyną pożaru, o ile w bezpośrednim otoczeniu będą znajdowały się materiały palne.
URZĄDZENIA MECHANICZNE.
TARCIE.
Tarcie dwóch powierzchni o siebie powoduje wytwarzanie się ciepła, które może rozgrzać je do wysokich temperatur, np. hamulce w wagonach kolejowych mogą rozgrzać się i spowodować zapalenie znajdujących się w pobliżu materiałów palnych. Każde łożysko, które nie jest odpowiednio smarowane, może stać się żródłem zapalenia materiałów łatwozapalnych. Bez wątpienia jest to jedna z najczęściej występujących przyczyn pożaru, tam gdzie pracuje dużo maszyn.
Zjawisko nienormalnego nagrzewania się trących elementów objawia się wcześniej w postaci stuków, pisków, skrzypienia. Podczas dochodzenia należy przesłuchać obsługę maszyn i urządzeń w celu ustalenia, czy nie stwierdzono takich objawów.
Przyczyną zapalenia w warunkach przemysłowych mogą być także rozgrzane powierzchnie lub nieprawidłowy przebieg procesu technologicznego, np. wyciek cieczy lub wypływ gazu na płaszcze aparatury grzejnej lub ubytek gazów obojętnych z atmosfery ochronnej.
5. ISKRY Z POJAZDÓW I INNYCH URZĄDZEŃ.
Zagrożenie pożarowe występuje w tym przypadku z ruchu niżej wymieninych grup pojazdów, statków i urządzeń:
lokomtyw parowych,
lokomobil,
statków morskich i śródlądowych,
traktorów,
samochodów specjalnych z piecykami,
barakowozó miszkalnych, (sztygarówek) z zainstalowanymi piecykami na paliwa stałe, itp.,
Szczególne zagrożenie pożarowe istnieje zwłaszcza na terenie:
obszarów leśnych,
zabudowy palnej,
składowisk materiałów palnych,
stanowisk omłotowych,
przystani i magazynów portowych i ramp wyładowczych,
stacyjnym, a zwłaszcza przy ustawianiu parowozów pod okapami o pokryciu palnym.
Zagrożenie pożarowe spotęgowane jest faktem, że przy niedostatecznym zabezpieczeniu kominów, wraz z iskrami wydostawać się mogą również większe palące się cząsteczki, które zwłaszcza przy ruchu pojazdów mogą przenosić się z wiatrem na znaczne odległości.
Zapobieganie pożarom w tym zakresie polega przedewszystkim na eliminowaniu z miejsc zagrożonych pojazdów i urządzeń z paleniskami (np. parowozów z terenów magazynowych) oraz na zapewnieniu właściwych zabezpieczeń kominów.
Silny wiatr nad wylotem komina powoduje mocniejszy ciąg , który z kolei może porwać palące się cząstki ku górze.
6. ISKRY MECHANICZNE.
Iskry mechaniczne są rozżarzonymi cząstkami powstałymi wskutek tarcia, uderzenia lub szlifowania przedmiotów metalowych lub kamiennych. Odpowiednio do wymienionych czynności rozróżniamy iskry:
cierne
udarowe,
szlifierskie.
Rozróżnia się iskry aktywne, tzn. reagujące z powietrzem i iskry bierne. Do iskier aktywnych zalicza się iskry stalowe i iskry metali lekkich, które w czasie lotu ulegają reakcji spalania; ich temperatura rośnie z upływem czasu od momentu wykrzesania z materiału macierzystego. Iskry kamienne są iskrami biernymi, które w czasie lotu ulegają stopniowemu ochładzaniu.
Zapłon mieszanin wybuchowych zależy od czynników związanych ze zdolnością zapłonową iskry oraz z charakterystyką przestrzeni zagrożonej wybuchem.(Schemat 2).
III. LITERATURA.
1.Tadeusz Glazer „ Przyczyny pozarów i wybuchów”, Wydawnictwo „Arkady”
Budownictwo, sztuka, architektura: 1980r.
2. Krystyna Pukacka „Urządzenia elektryczne - zagrożenia i profilaktyka: SGSP Warszawa,
1982 r.
3. Aleksander Mazurek „ Vadenecum ochrony przeciapożarowej w handlu i usługach”,
Biuro Wydawnictw HWiU „Libra”, Warszawa 1988 r.
PRZYCZYNY POŻARÓW
Zjawiska fizyczne
Elektryczność
statyczna
ciecze polarne
malarnie
lakiernie
rurociągi z cieczami palnymi
młyny
stacje benzynowe
rozlewnie gazów
itp.
Wyładowania
atmosferyczne
pioruny liniowe
pioruny kuliste
ognie św. Elma
Instalacje
i urządzenia
elektryczne
iskrzenie
zwarcie
gorące powierzchnie
oporność
Zarzące się
i palące
cząstki
kominy
ognie ltne
iskry z pojazdów
Urządzenia
mechaniczne
tarcie
iskry mechaniczne
Schemat nr 1
PRZYCZYNY POŻARÓW
Zjawiska fizyczne
Zjawiska chemiczne
przebiegające w innych
okolicznościach
Elektryczność
statyczna
Wyładowania
atmosferyczne
Instalacje i
urządzenia
elektryczne
Urządzenia mechaniczne
Żarzące się i
palące cząstki
W procesach
technologicznych
Schemat nr 2