OPASNE MATERIJE, POŽAR I EKSPLOZIJE 1. OPASNE MATERIJE, DEFINICIJA OPASNIH MATERIJA Po d o p a s n i m m a t e r i j a m a s e p o d r a z u m e v a j u t a k v e m a t e r i j e ko j e s v o j i m o s o b i n a m a i l i hemijskim reakcijama mogu ugroziti zdravlje ili živote ljudi, naneti štetu materijalnim dobrima ili zagaditi životnu sredinu. Klasifikacija opasnih materija Opasne materije podeljene su u 9 klasa : Klasa 1 : Eksplozivne materije, predmeti punjeni eksplozivnim materijama, sredstva za paljenje; Klasa 2 : Zbijeni gasovi, gasovi pretvoreni u tečnost i gasovi rastvoreni pod pritiskom; Klasa 3 : Zapaljive tečnosti; Klasa 4 : Zapaljive čvrste materije, materije sklone samopaljenju; Klasa 5 : Oksidirajuće materije, organski peroksidi; Klasa 6 : Otrovne materije, gadne i zarazne materije; Klasa 7 : Radioaktivne materije; Klasa 8 : Korozivne nagrizajuće materije; Klasa 9 : Ostale opasne materije. Osnovne osobine opasnih materije : 1.1 Zapaljivost Tačka zapaljivosti je toplota kod koje goriva tečnost razvija toliko pare da ona sa vazduhomstvara zapaljivu smešu. 1.2 Otrovnost Pojedine materije su otrovne pri sjedinjavanju i reakcijom sa drugim mateijama, dok sudruge otrovne pri sagorevanju ili mešanjem sa vodom. 1.3 Opasnost od zračenja Ograničene rezerve energetskih resursa (nafta, ugalj i dr.) utiču da se kao izvor energijesve više koriste radioaktivne materije. Transport ovih materija uvećeva opasnost od zračenja. 1.4 Nagrizajuća svojstva Nagrizajuća svojstva nekih materija čine da one mogu da r a s t v a r a j u d r u g e m a t e r i j e . Po j e d i n e k i s e l i n e r a s t v a r a j u m e t a l , p l a s t i ku i d r u g e m a t e r i j a l e , t a ko d a j e n j i h o v t r a n s p o r t i skladištenje vrlo opasno. 1.5
Isparljivost 1
Neke materije imaju osobinu da isparavaju već na temperaturi vazduha, tako jako da mogu i z a z v a t i v i s o k p r i t i s a k u s u d u u k o m e s e transportuju. M a t e r i j e s a v i s o k i m p r i t i s k o m k o d isparavanja se mešaju sa vazduhom. Materije sa niskim pritiscima kod isparavanja (benzin), čijepare ostaju da lebde neposredno pored suda, oslobađaju se lagano. U dodiru sa vazduhommogu da stvore eksplozivnu smešukoja uz adekvatan izvor paljenja može da dovede do požara. 1 . 6 S v o j s t v o l a ko g m e š a n j a s a v o d o m Po j e d i n e m a t e r i j e s e l a ko m e š a j u s a v o d o m , a n e ke s e i r a s p a d a j u u v o d i . D o k d r u g e materije se uopšte ne mešaju sa vodom, te plivaju na površini (nafta). Zbog tankog sloja napovršini vode, nafta pokriva srazmerno veliku površinu vode, što predstavlja veliku ekološkukatastrofu.
2. PROCES GORENJA, DEFINICIJA GORENJA Sagorevanje : Sagorevanje je proces oksidacije, tj. spajanje zapaljive materije sa kiseonikom iz vazduha ilinekim drugim oksidantom, pri čemu se iz zapaljive materije oslobađa hemijski vezana toplota. S a g o re v a n j e j e p r i m e r b r ž e i b u r n e o k s i d a c i j e g d e s e z a re l a t i v n o k r a t ko v re m e o s l o b a đ a j u znatne količine toplote. Da bi došlo do fizičko-hemijskog procesa sagorevanja neophodni su sledeći uslovi : - prisustvo zapaljive materije; - prisustvo oksidanta; - prisustvo odgovarajućeg izvora paljenja ili izvora paljenja. Definicija gorivih materija : Gorivim materijalima smatramo takve supstance koje tokom procesa sagorevanja daju kaomaterijalne produkte sagorevanja, toplotnu i svetlosnu energiju. Temperatura paljenja - plamište : Tačka paljenja ili plamište odnose se na zapaljive tečnosti i predstavlja najnižu temperaturupri kojoj je iznad tečnosti prisutno dovoljno pare da dođe do paljenja na površini tečnosti. Temperatura samopaljenja : Ta č k a s a m o p a l j e n j a j e t e m p e r a t u r a n a ko j o j n e k i m a t e r i j a l p o č i n j e d a g o r i b e z p o m o ć i nekog izvora toplote. Temperatura ključanja - vrelište : Tačka ključanja tečnosti je ona temperatura na kojoj se napon pare tečnosti izjednačava saspoljašnjim pritiskom. Što je spoljni pritisak niži, tečnost će ključati na nižoj temperaturi, i obrnuto. 2
Potpuno i nepotpuno gorenje : Pr i p o t p u n o m s a g o re v a n j u ( p o ž a r i n a o t v o re n o m p r o s t o r u ) u s l e d c i r ku l a c i j e v a z d u h a b o g a t o g k i s e o n i k o m , v r š i s e potpuna oksidacija i kao proizvod sagorevanja n a s t a j e u g l j e n - d i o k s i d , a p o re d n j e g a n a j č e š ć e s e s t v a r a v o d a o d n o s n o v o d e n a p a r a . Po š t o j e u CO2 atom uglenika potpuno zasićen atomima kiseonika, njegova dalja oksidacija nije moguća.Ugljen-dioksid je nezapaljiv gas.Pri nepotpunoj oksidaciji, odnosno pri sagorevanju u kome ne učestvuju dovoljne količinekiseonika, produkt sagorevanja nastaje ugljenmonoksid. Pošto u molekulima ugljenika je ostaloprostora za novo vezivanje atoma kisonika, ugljen-monoksid može i dalje oksidirati.Ugljen-monoksid je zapaljiv gas i pri njegovom sagorevanju kao produkt nastaje ugljen-dioksid. Produkti gorenja zapaljivih i opasnih materija : B e z o b z i r a n a m a t e r i j u ko j a g o r i , s v a k i p o ž a r j e p r a ć e n o s l o b a đ a n j e m o d g o v a r a j u ć i h p ro d u k a t a s a g o re v a n j a . D i m k a o s m e š a z a g re j a n i h p r o d u k a t a s a g o re v a n j a i v a z d u h a , i m a negativan uticaj na bezbednost ugroženih osoba i materijalnih dobara. Ekzotermne i endotermne reakcije : Endotermna reakcija je reakcija koje se odvijaju pod utroškom toplotne energije.Eksotermna reakcija je reakcija kod koje se otpušta toplotna energija. Oksidacija : Oksidacija je hemijski proces pri čemu se neka materija hemijski spaja sa kiseonikom. Ako je oksidacija spora i tiha onda je reakcija endotermna (disanje, rđanje, sagorevanje hrane u živimorganizmima), ako je brza i burna onda je reakcija egzotermnam tj. požar.
3.
POŽARI, DEFINICIJA POŽARA
Definicija požara : Po ž a r j e o k s i d a c i j a m a t e r i j e p r i ko j o j s e u v i d u t o p l o t e i s v e t l o s t i o s l o b a đ a u n u t r a š n j a hemijska energija. Požar je proces nekontrolisanog sagorevanja kojim se ugrožavaju zdravlje i životi ljudi, materijalna dobra i životna sredina. Požar se pojavljuje u vidu plamena i žara. Gasovite materije mogu sagoreti samo - plamenom, Tečne materije sagorevaju tek po prelasku u gasovito stanje – plamenom, Čvrste materije mogu sagoreti i plamenom i žarom. Brzim izgaranjem velikih količina gorivog materijala, naglo se povećava temperatura u zonipožara. Osnovne osobine požara zapaljivih čvrstih materija : Kod sagorevanja čvrstih materija uz promenu agregatnog stanja, čvrsta materija u prvoj fazizagrevanja prelazi u tečno stanje, a zatim u parno, pri čemu se sagorevanje odvija u parnoj fazi(parafin, vosak, mast). Veliki broj 3
čvrstih materija sagoreva tako što dolazi do raspadanja materije na gasovite,tečne ili druge čvrste produkte. Proces sagorevanja čvrstih materija po temperativnim uslovima mogu biti sa temperaturomsamopaljenja, paljenja i tinjanja.Temperatura samopaljenja je temperatura na kojoj se materija u smeši sa vazduhom palisama od sebe, bez varnice ili plamena, pri čemu nastavlja da sagoreva. Osnovne osobine požara zapaljivih tečnih materija : S a g o re v a n j e t e č n o s t i j e p ro c e s ko j i s e u s u š t i n i s v o d i n a s a g o r l j i v u s m e š u z a p a l j i v i h gasova, koji se nalaze iznad površine tečnosti, i vazduha.Temperatura zapaljivosti tečnosti predstavlja najnižu temperaturu na kojoj se iznad tečnostistvara dovoljna količina para koje sa vazduhom obrazuju zapaljivu smešu.Te m p e r a t u r a s a m o p a l j e n j a z a p a l j i v e t e č n o s t i j e o n a t e m p e r a t u r a n a ko j o j s e z a p a l j i v a tečnost pali sama od sebe, bez varnice ili plamena. Osnovne osobine požara zapaljivih gasovitih materija : Sagorevanje gasovitih materija je proces koji započinje aktiviranjem molekula zapaljivoggasa i kiseonika dovođenjem toplote u smešu i sagorevanje je skoro trenutno – eksplozijom.Donja granica zapaljivosti gasa (eksplozivnosti) je najmanja koncentracija zapaljivog gasa ugasnoj smeši pri kojoj dolazi do paljenja.Gornja granica zapaljivosti gasa (eksplozivnosti) je najveća koncentracija zapaljivog gasa ugasnoj smeši pri kojoj dolazi do paljenja.Te m p e r a t u r a s a m o p a l j e n j a z a p a l j i v o g g a s a j e o n a t e m p e r a t u r a n a ko j o j j e p o t re b n o zagrejati zapaljiv gas bez učešća spoljnog izvora paljenja.
Klasifikacija požara prema klasi gorive materije : Klasa A : Požari drveta, uglja, papira, pamuka, lana, sena i sl. materijala sagorevajuplamenom i žarom. Za gašenje se primenjuje voda i neke vrste pene; Klasa B : Požari tečnih goriva koje se ne mešaju sa vodom (nafta, benzin, petrolej, razređivači,ulja, lakovi, masti, bitumen, smole, voskovi) sagorevaju samo plamenom bez žara, neke i trenutno – eksplozijom. Za gašenje se primenjuje prah, pena, halon ili SO2; Klasa C :Požari gorivih gasova (metan, propan, butan, vodonik, acetilen) sagorevaju samoplamenom i trenutno – eksplozijom. Za gašenje se primenjuje prah, halon ili SO2; Klasa D : Požari lakih metala (aluminijum, magnezijum i sl.), kada su jako usitnjeni (prašina)sagorevaju veoma burno, blještećim plamenom uz oslobađanje velike količine toplote itemperature koje se javljaju kod drugih požara. Sagorevaju trenutno eksplozijom savelikom razornom snagom. Gase se suvim sredstvima (prah i suvi pesak) ; Klasa E : Požari na uređajima i instalacijama pod električnim naponom (elektromotori,transformatori, razna el. postrojenja) zahtevaju poseban tretman prilikom gašenja. Podela požara prema mestu nastanka vatre : 4
Prema mestu gde se požar razvija mogu biti : spoljni (otvoreni) i unutrašnji (zatvoreni) požari. Podela požara prema obimu i veličini : P re m a o b i m u p o ž a r s e k l a s i fi ku j e p re m a ko l i č i n i g o r i v o g m a t e r i j a l a ko j i j e z a h v a ć e n požarom i na osnovu toga, za uspešno gašenje, se angažuju adekvatne snage i sredstva. Prema veličini, požar može biti mali, srednji, veliki i blokovski. Malim požarom s e s m a t r a o n a j p o ž a r k a d a j e v a t r o m z a h v a ć e n a m a l a k o l i č i n a g o r i v o g materijala. Ovakav požar se lokalizuje priručnim sredstvima (PP aparat, voda, pesak, ćebe). Srednjim požarom se smatra onaj požar kada je vatrom zahvaćena jedna ili više prostorija savećim požarnim opterećenjem i požari na otvorenom prostoru sa manjim prostornim obimom.Ko d o v a k v i h p o ž a r a u v e k p o s t o j i o p a s n o s t z a š i re n j e p o ž a r a . Z a g a š e n j e o v a k v i h p o ž a r a angažuje se vatrogasno odelenje. Velikim požarom s e s m a t r a o n a j p o ž a r k a d a j e v a t ro m z a h v a ć e n č i t a v s p r a t , k ro v z g r a d e , p o d r u m s k i p ro s t o r i l i č i t a v o b j e k a t , a n a o t v o re n o m p ro s t o r v e l i ko g o b i m a i ko l i č i n e g o r i v o g m a t e r i j a l a ( š u m s k i p o ž a r i , p o ž a r i skladišta, poljski požari, požari izlivenog tečnog g o r i v a ) . Ovakvim požarima je ogrožena bliža okolina. Za gašenje ovakvih požara angažuju se opremljenevatrogasne jedinice, a često je neophodno i spašavanje ljudi i imovine. Blokovskim požarom se smatra onaj požar kada je vatrom zahvaćen čitav blok zgrada, deonaselja i kompleksi fabričkih i skladišnih postrojenja. Za gašenje ovakvih požara angažuje se višeopremljenih vatrogasnih jedinica, brojnu radnu snagu, sredstva i tehniku, a akcija gašenja možetrajati i više dana. Vremenski i prostorni razvoj požara – kinetika požara : Nakon izbijanja požara temperatura konstantno raste i posle određenog vremena dostižesvoj maksimum. Intezitet opada sa gubitkom gorive materije i usled stalnih gubitaka toplote. Kod sagorevanja gasovitih materija, maksimalna temperatura se dostiže za relativno kratkovreme, a temperatura naglo opada čim nestane plamen. Kod sagorevanja tečnih goriva, razvoj požara je sličan kao kod gasovitih osim što im trebaviše vremena da dostignu maksimalnu temperaturu. Ko d s a g o re v a n j a č v r s t i h g o r i v a , p o r a s t t e m p e r a t u re j e p o s t e p e n k a o i s m a n j e n j e temperature pri gašenju.
4. EKSPLOZIVNA ATMOSFERA, DEFINICIJA E k s p l o z i v n a a t m o s f e r a j e p ro c e s n a g l o g s a g o re v a n j a m e š a v i n e v a z d u h a i z a p a l j i v i h gasova, para, dima ili prašine. Pri atmosferskim uslovima postaju samozapaljivi ili eksplozivni uslučaju pojave varnice. 5
Prati ih udarni talas pritiska produkta sagorevanja, naglo povećanjetemperature i detonacija u sudu u kome se nalazi. Da bi se dogodila eksplozija neophodni su sledeći uslovi : - prisustvo kiseonika iz vazduha ili kiseonika u eksplozivnoj smeši; - prisustvo materije koja ima eksplozivne karakteristike; - prisustvo odgovarajućeg izvora paljenja ili izvora paljenja. Zone opasnosti : Zone opasnosti predstavljaju kategoriju eksplozivno opasnog prostora prema verovatnoćida se u njemu pojave eksplozivne smeše. Granica zapaljivosti – eksplozivnosti : Granica eksplozivnosti gasa je koncentracija pri kojima je smeša eksplozivna.Graniči se donjim i gornjim nivoom, ispod i iznad kojeg su smeše ne eksplozivne.Primer : Propanbutan DGE 3,9 ‰G G E 8 8 , 0 ‰ Donja granica eksplozivnosti DGE : D o n j a g r a n i c a e k s p l o z i v n o s t i D G E j e m i n i m a l n a ko n c e n t r a c i j a g a s a i l i p a re z a p a l j i v e u v a z d u h u , p r i ko j o j s m e š a s e p o d o d re đ e n i m u s l o v i m a m o ž e b i t i e k s p l o z i v n a . I s p o d o v e g r a n i c e s m e š e p o s t a j u s i ro m a š n e z b o g v i š k a v a z d u h a . Gornja granica eksplozivnosti GGE : Gornja granica eksplozivnosti GGE je maksimalna koncentracija gasa ili pare zapaljivetečnosti u vazduhu, pri kojoj smeša pod određenim uslovima može biti eksplozivna. Iznad ove granice smeše postaju zasićene zbog manjka vazduha. Ventilacija u funkciji smanjenja stepena eksplozivnosti atmosfere : Osnovni cilj ventilacije je da se efikasnijim provetravanjem i osvežavanjem prostorija, eliminišemogućnost stvaranja potrebne koncentracije zapaljive materije i vazduha mogla da izazove eksploziju ili požar.
5. EKSPLOZIJA, DEFINICIJA EKSPLOZIJE Pod eksplozijom se podrazumevaju one hemijske promene, koje se vremenski vrlo brzo odigravaju praktično trenutno, a pri kojima se oslobađaju velike količine toplotne energije. Pri eksplozijama dolazi i do promene agregatnog stanja, čvrste i tečne materije prelaze u gasovi tostanje. Eksplozije su praćene vrlo velikim povećanjem pritiska i pojavom praska. Detonacija kao vid eksplozije : Detonacija kao vid eksplozije predstavlja skoro trenutno sagorevanje eksploziva praćenoformiranjem talasa visokog pritiska i temperature. Brzina eksplozije može iznositi i 10 km/s. 6
Eksplozije eksplozivnih gasova : Do eksplozije gasa i para lakozapaljivih tečnosti doći će ako : - se zapaljivi gas ili para zapaljivih tečnosti u vazduhu nalaze u tačno određenoj srazmeri; - se smeša nalazi u većem zatvorenom ili otvorenom prostoru; - postoji izvor paljenja, koji će inicirati zapaljivu smešu. Kao posledica velike brzine sagorevanja, oslobađa se velika količina toplote, a usled velikek o l i č i n e p r o d u k a t a s a g o r e v a n j a d o l a z i d o p o r a s t a p r i t i s k a i s t v a r a n j a u d a r n i h t a l a s a uz zvučne efekte.
6. IZVOR PALJENJA - UZROČNIK POŽARA Proces paljenja se sastoji iz prelaza energije (toplote) od izvora paljenja na zapaljivu materiju. Izvori paljenja : Izvori paljenja su u zavisnosti od udaljenost od požarnog objekta podeljeni u 3 grupe : - s p o l j n i i z v o r p a l j e n j a ( a ko j e i z v o r p a l j e n j a u d a l j e n o d o b j e k t a p o ž a r a i l i i h r a z d v a j a n e k a pregrada); - unutrašnji izvor paljenja (ako se izvor paljenja nalazi u samom objektu ili ima sopstveni izvor); - p a rc i j a l n i i z v o r p a l j e n j a ( a ko s e i z v o r p a l j e n j a n a l a z i i z m e đ u s p o l j n i h i u n u t r a š n j i h i z v o r a paljenja). Uzroci požara : Osnovnovne grupe uzroka požara su : - tehničke neispravnosti – kvarovi; - tehnički nedostaci – nepoštovanje tehničkih propisa, loš kvalitet; - ljudski faktor – nepažnja, nehat, dečija igra, namerno paljenje; - organizacioni nedostaci – otsustvo kontrole, odsustvo požarne službe, nepoštovanje zakona; - prirodni uzročnici – grom, zemljotres, sunce. Prenos toplote sa tela na telo : Postoje 3 načina prenošenja toplote u prirodi : - Provođenje (kondukcija) je proces prenosa toplote kada se čestice sa toplog tela sudarajuvelikom brzinom sa česticama hladnog tela i tako im predaju deo kinetičke energije. Ovakav prenos toplote je karakterističan za čvrste materije. - Strujanje (konvekcija ) j e p r o c e s p re n o s a t o p l o t e k a d a s e fl u i d i u z n e m i re u s l e d r a z l i č i t e temperature i gustine fluida. - Zračenje (radijacija ) je proces prenosa toplote kada se unutrašnja toplotna energija usledatomskih promena pretvara u energiju zračenja odnosno energije elektromagnetnih talasa. 7
Električna varnica : Elaktrična varnica ili električni luk sa razvijenom temperaturom od 1.500ºC do 4.000ºCpredstavlja čest uzrok požara ili eksplozije. Električno pražnjenje – kao prirodna pojava : Grom je sudar naelektrisanih jona u različito polarisanim oblacima, usled čijih aktivnostidolazi do udarne jonizacije i stvaranja munje. Temperatura udara groma dostiže 20.000ºC i direktan udar groma prouzrokuje paljenje svih zapaljivih materija i eksploziju smeša. Statički elektricitet : Statički elektricitet je reakcija sitnih čestica prašine i vazduha koje se naelektrišu usledudaranja i trenja prilikom vazdušnog strujanja. Najizraženiji statički elektricitet je u industrijama tekstila, gume, papira i drvnoj industriji. Sprečava se uzemljenjem i jonizacijom. Mehaniška varnica – udar dva tela : Najčešće pojave pri kojima se nastaju ove varnice predstavljaju udar i trenje, a varnice kojeod njih potiču predstavljaju do usijanja užarene čestice metala. Njihove dimenzije najčešće ne prelaze 0,5mm, dok im je temperatura obično indentična temperaturi topljenja metala. Samopaljenje : Samozapaljivost je vremenski proces koji obično započinje pri normalnoj ili nešto povišenojt e m p e r a t u r i i ko j i s e n a ko n a ku m u l i r a n j a v e ć e ko l i č i n e t o p l o t e i o d g o v a r a j u ć e g z a g re v a n j a završava paljenjem materije.
8
