POZARI - EKSPLOZIJE skr

POŽARI I EKSPLOZIJE

1

UVOD Sa sigurnošću se može tvrditi da je pojava vatre sa svim njenim pratećim korisnim i štetnim efektima označila nastajanje jedne nove ere u razvoju ljudskog društva. Ove početke je vremenski veoma teško precizno odrediti, ali je sasvim izvesno da to vreme duboko zadire u praistoriju čovečanstva. S obzirom na veoma spor napredak u toku dugih milenijuma praistorije, vatra je predstavljala nerazjašnjenu pojavu kojoj su pridavana izuzetna, često i nadprirodna svojstva. Prvu prirodu vatre i gorenja objasnio je Lavoazije, krajem XVIII veka, dokazivši da je vatra proces oksidacije koji dovodi do sjedinjavanja materije koja gori sa kiseonikom. Za nastajanje i odvijanje procesa gorenja potrebna su sledeća tri uslova: materija koja može da gori, dovoljna količina toplotne energije potrebne da materiju zagre do određene temperature-temperature paljenja i prisustvo kiseonika. Ukoliko neki od navedenih uslova nije ispunjen, po pravilu, pojava vatre neće biti moguća. Vatra predstavlja proces oksidacije koji se brzo razvija. U nizu srodnih procesa, na jednom kraju nalazi se veoma spor proces korozije metala, a na drugom kraju trenutni proces oksidacije, uz oslobađanje ogromne količine energije koji se definiše kao eksplozija. Kontrolisana vatra je izuzetno korisna i primenjuje se kao izvor toplotne energije za zagrevanje i za razne industriske svrhe. Menutim, vatra ima i svoje drugo lice, kada se pojavljuje iznenadno i nekontrolisano, pri čemu izaziva često ogromne materijalne štete, a ponekad uzrokuje povrede i smrtne slučajeve. Takva vatra definiše se kao požar.

2. SAGOREVANJE MATERIJE - Definicija gorenja Sagorevanje je složen fizičko-hemijski proces pri kome se iz gorive materije oslobadja hemijski vezana toplota i to kao rezultat vezivanje kiseonika sa sagorivim sastojcima u materijalu.

G O R E Nj E = složen fizičko – hemijski proces gde dolazi do reakcije oksidansa (kiseonika) s gorivom materijom uz postignutu temperaturu paljenja, pri čemu se oslobađaju velike količine toplote i produkata potpunog i nepotpunog sagorijevanja, uz pojavu:  plamena,  žara i  vidljive svetlosti. - Uslovi potrebni za proces gorenja Da bi otpočeo proces sagorevanja mora da postoji:

2

- goriva materija, - vazduh (kiseonik) i - izvor toplote (energija).

- Definicija gorivih i negorivih materija Sve materije se mogu podeliti na dve velike grupe i to: - nezapaljive ili negorive, i - zapaljive ili gorive. MATERIJALI JUS U J1.050 32

Negorivi građevinski materijali - klasa A 1

U negorive/gradevinske materijale spadaju: a) pesak, Šljunak, glina i sve vrste kamena koje se nalaze u prirodi a prhnenjuju se u građevinarstvu; b) minerali, zemlja i zgura; c) cement, kreč, gips, anhidrit, ekspandirana glina, duvano staklo, perlit i vermikulit; d) malter, beton, armirani beton, prednapregnuti beton, kamen i ploče na bazi minerala kao i sa uobičajenim dodacima maltera i betona (JUS B.F2.100, JUS U.N1302, JUS U.N1304, JUS U.N1305, JUS N1306, JUS U.N2.010); e) azbestnocementna i mineralna vlakna, bez organskih dodataka; 0 opeka, staklo, keramičke pločice; g) metali i legure koji nemaju fino razdvojenu strukturu, sa izuzetkom alkalnih i zemnoalkalnih metala i njihovih legura.

33 Gorivi građevinski materijali 33.1 Teško zapaljivi građevinski materijali - klasa B 1 U ovu grupu spadaju sledeći materijali: a) lake ploče na bazi mineralne vune (JUS UJ5.714, JUS UJ5.715, JUS UJ5.721, JUS UJ5.722, JUS UJ5.723, JUS UJ5.724);

3

b) gjps-kartonske ploče sa zatvorenom ili šupljikavom spoljnom površinom (JUS B.C1.035); c) azbestna lepenka i azbestni papir (JUS B.F1.002, JUS B.F1.O03); d) cevi i fazonski dclovi od tvrdog PVC-a debljine zidova najviše 3,2 mm (JUS G.C6.502); e) podne obloge: FVC podne obloge i podne obloge od vinil-azbestnih ploča, nalepljene na masivnu mineralnu podlogu; zatim hrastov parket i lamelirani parket lakiran lakom od veslačke smole (JUS GJE5.020, JUS G.E5.021). 33.2 Normalno zapaljivi građevinski materijali - klasa B2 U normalno zapaljive građevinske materijale spadaju: a) drvo zapreminske mase veće od 400 kg/m3 i debljine veće od 2 mm, ili zapreminske mase veće od 230 kg/m3 i debljine veće od 5 mm; b) materijali na bazi drveta debljine veće od 2 mm, koji su po celoj povrSmi obloženi drvenim furnirom ili dekorativnim pločama od presovanog slojevitog materijala bez termoplastičnih veza (JUS D.C5.O41, JUS D.C5.042, JUS D.C5.043); c) dekorativne presovane ploče obeležene sintetičkim materijalom debljine veće od 4mm ; d) dekorativne slojevite presovane ploče (JUS D.C5.025); e) ploče od gips-kartona (JUS B.C1.035); Ovakva podela nije sasvim precizna jer postoji veliki broj materija koje se mogu svrstati i u jednu i u drugu grupu a kojoj će pripasti u konkretnom slučaju, zavisi od vlažnosti, čistoće, usitnjenosti i sl. Negorive - Nezapaljive materije su one materije koje se pod normalnim uslovima neće zapaliti na povišenim temperaturama. Gorive - Zapaljive materije su one materije koje se pod normalnim uslovima pale i nastavljaju da gore. Javljaju se u tri agregatna stanja: - čvrstom, - tečnom i - gasovitom. Osim zapaljivih i nezapaljivih materija postoje i teško zapaljive ili samogasive materije koje se pale i gore samo dok na nih direktno djeluje plamen, a uklanjanjem plamena se gase.

4

TOPLOTA I TEMPERATURA Toplota je energija koja je u neposrednoj vezi sa kretanjem velikog broja molekula u materiji. Toplota se prenosi sa toplog na hladno telo sve dok se temperature ne izjednače i predstavlja meru unutrašnje energije tela. Kako je suština toplote energije u kretanju čestica (molekula i atoma) toplotno stanje neke materije je odraz odredjenih veličina – veličina stanja (temperatura, pritisak i specifična zapremina). Uredjaj za merenje količine toplote naziva se kolorimetar a jedinica za toplotu je J (džul), kao i za svaku drugu energiju. Temperatura se obično definiše kao stepen zagrejanosti tela. Medjutim temperatura predstavlja fizičku veličinu koja je proporcionalna srednjoj kinetičkoj energiji translatornog kretanja velikog broja molekula tj. mw

BT =

mw2 2

T – temperatura, m – masa čestice, w – brzina traslatornog kretanja molekula i B – koeficijent proporcionalnosti. Temperatura je veličina koja se direktno ne može izmeriti već preko neke druge veličine (širenje materije, električne veličine i dr.). Instrumenti za merenje temperature su termometri, termoparovi i dr. Jedinice za mjerenje temperature su stepeni. Po naučnicima koji su ih pronašli postoje skale Celzijusa, Reomira, Farenhajta i Kelvina. Fizičar Celzijus je stepen Celzijusa ( o C) dobio na taj način što je temperaturu topljenja leda obilježio sa 0 o C a temperaturu ključanja vode sa 100 o C i skalu podelio na 100 jednakih delova. Reomir je stepen reomira ( o R) dobio tako što je temperaturu topljenja leda obilježio sa 0 o Ra temperaturu ključanja vode sa 80 o R i tu sklau podijelio na 80 jednakih djelova. Farenhajt je stepen farenhajta ( o F) dobio tako što je temperaturu topljenja leda obilježio sa 32 o F a temperatura ključanja vode sa 212 o F i skalu podijelio na 180 jednakih djelova. Preračunavanje jednih u druge stepene vrši se po sledećim relacijama: Apsolutna temperatura se izražava u stepenima Kelvina. Temperatura od 0 K predstavlja apsolutnu nulu tj. temperaturu na kojoj nema kretanja čestica u materiji. Zavisnost izmedju apsolutne temperature (T K) i temperature izražene u stepenima (t o C) data je sledećim odnosom: T K = 273 + t

o

C.

Toplota je jedan od presudnih faktora koji dovode do požara uz prusustvo gorivog materijala i

5

vazduha (kiseonika). Toplota za nastanak požara može biti dovedena spolja ili može nastati u samom zapaljivom materijalu usled raznih fizičkih, hemijskih ili bioloških procesa.

Temperatura zapaljivosti – plamište Temperatura zapaljivosti (t z ) ili tačka paljenja je najniža temperatura kod zapaljivih tečnosti na kojoj se iznad tečnosti stvara dovoljna količina para koje sa vazduhom obrazuju zapaljivu smešu i mogu se upaliti otvorenim plamenom. Temperatura samopaljenja Temperatura paljenja (t p ) ili temperatura samopaljenja je ona temperatura na kojoj se materija (ili njena optimalna smeša sa vazduhom) pali sama od sebe bez varnica ili plamena pri čemu nastavlja da sagoreva. Primer: benzin ima temperaturu zapaljivosti -20 o C dok mu je temperatura paljenja 260 o C dok dizel gorivo ima temperaturu zapaljivosti t z = 40 o C a temperaturu paljenja t p = 220 o C.

Temperatura ključanja (vrelište) je temperatura na kojoj, pod datim uslovima, tečnost isparava po celoj zapremini. Malo stručnije rečeno, tačka ključanja je temperatura na kojoj se napon pare tečnosti izjednačava sa spoljašnjim pritiskom. Naime, tečnost je uvek u ravnoteži sa svojom gasnom fazom (parom), dakle, tečnost uvek isparava, ali na tački ključanja do isparavanja dolazi iz cele zapremine. Tačka ključanja direktno zavisi od spoljašnjeg pritiska. Na datom pritisku, karakteristična je za svaku supstancu. Kod idealnih smeša (koje se retko sreću) tačka ključanja je propocionalna sastavu i u pari koncentracija isparljivije komponente je veća nego u tečnoj fazi. To je princip na kojem se zasniva frakciona destilacija gde se tečnosti razdvajaju na osnovu razlike u tački ključanja. Tako se peče i rakija - etanol je isparljiviji od vode i u destilatu je koncentracija alkohola veća nego u provbitnoj smeši. Zavisnost tačke ključanja od pritiska vrlo se često koristi u industriji u raznim procesima a u domaćinstvu za brže kuvanje hrane u tzv. 'pretis' loncu. U tom loncu teg na poklopcu održava pritisak nešto iznad atmosferskog čime se povećava tačka ključanja vode, dakle, podigne se temperatura u loncu. Na povišenoj temperaturi hemijske reakcije se brže odvijaju te otuda i jelo u tom loncu brže skuva. Pod određenim uslovima supstance direktno prelaze iz čvrstog stanja u gasovito i ova pojava se naziva sublimacija.

Tačke ključanja nekih supstanci • • • • • • •

helijum -268,93 °C kiseonik -182,97 °C butan -0,5 °C etil alkohol 78,37 °C voda 100 °C gvožđe 2750 °C volfram 5555 °C

- Potpuno i nepotpuno sagorevanje

6

 Potpuno gorenje odvija se uz prisustvo dovoljne količine vazduha(kiseonika) .Dobiveni produkti gorenja i čvrsti ostaci nisu više zapaljivi.  Nepotpuno gorenje odvija se uz nedovoljnu količinu vazduha (kiseonika). Dobiveni produkti gorenja mogu se ponovno upaliti. Stvaraju sa vazduhom eksplozivne smese. dukti potpunog i nepotpunog gorenja Najznačajniji produkti sagorevanja su: -potpuno saogorevanje: ugljen dioksid (CO2), voda(H2O), hlorovodonična kiselina(HCL), sumpor dioksid (SO2), -nepotpuno sagorevanje: ugljen monoksid (CO), cijanovodik (HCN), ketoni, alkoholi, smole,čađa nja CO2 – ugljenik dioksid, bez boje i mirisa, teži od vazduha, 3-10% simptomi trovanja, 5-30% smrt CO –ugljen monoksid bez boje i mirisa, malo lakši od zraka ako umnožak koncentracije i vremena izlaganja iznosi 3,5 dolazi do smrti u većine ljudi 0,35% x 10 min. U požarima zatvorenog prostora doseže koncentraciju od 5-6% HCN –cijanovodik , bez boje miris badema težine kao vazduh, otrovniji od CO 20 puta U požarima retko doseže pa život opasne koncentracije ali pridonosi opštoj otrovnosti produkata. HCL –hlorovodonična kiselina ,bez boje, jaka kiselina koncentracija oko 0,1% kroz 20 minuta trajno uništava pluća. Nastaje gorenjem PVC-a Plameni udari

- Produkti gorenja zapaljivih i opasnih materija  Materije i roba koji sadrže rizik od hemijske i fizičke eksplozije označavaju se s Ex  Materije i roba koji direktno ili indirektno mogu učestvuju u procesu gorenja i to odavanjem toplote izgaranja energijom samopaljenja, oslobađanja zapaljivih produkata razlaganja, ubrzavanjem procesa izgaranja (oksidaciona sredstva) ili oslobađanjem zapaljivih gasova ili toplote u dodiru s vodom, označavaju se s Fx  Materije i roba koji nisu lako zapaljive, ali koje se ipak pod delovanjem požara (vatre, dima ili vode za gašenje) mogu relativno brzo i jako oštetiti, označavaju se s Dx  Prema stepenu sve materije i roba dele se na 6 klasa opasnosti i to:  klasa opasnosti I – vrlo lako zapaljive i brzo gorive materije  klasa opasnosti II – lako zapaljive i brzo gorive materije  klasa opasnosti III – zapaljive materije 7

 klasa opasnosti IV – gorive materije  klasa opasnosti V – teško gorive materije  klasa opasnosti VI – nezapaljive materije  Vrsta opasnosti i stepen opasnosti zajedno stvaraju kriterijume za razvrstavanje materija i robe u kategoriju opasnosti koja se označava kombinacijom slova za vrstu opasnosti i brojeva za stepen opasnosti (npr. ExI, DxV i sl.)  Materije i robe klasirane u kategorije opasnosti ExI-II i FxI – III su eksplozivne , odnosno lako zapaljive.  Prema agregatnom stanju na sobnoj temepreturi od 20°C i normalnom pritisku od 1 bar materije i robe se dele na:   A – gasovite materije  B – tečne materije  C – čvrste materije   Prema određenim fizičko-hemijskim osobinama materije i robe dele se na :  D – eksplozivne materije  E – samozapaljive materije  F – materije koje pri zagrevanju ispuštaju zapaljive i otrovne produkte razlaganja  G – oksidaciona sredstva  H – nezapaljive materije koje s vodom razvijaju zapaljive gasove  I – nezapaljive materije koje s vodom razvijaju toplotu.  Označavanje materija i roba prema nekim dodatnim osobinama značajnim za zaštitu od požara 1. Materije i robe stupena opasnosti V i VI koje pod delovanjem požara razvijaju otrovne ili zagušljive gasove sadrže dodatnu oznaku Tx – toksične materije. Oznaka Tx se ne stavlja za materije stepena opasnosti I – IV , jer se pri svakom sagorevanju u nedostatku kiseonika stvaraju toksični produkti sagorevanja. 2. Materije i robe svih kategorija opasnosti koje u požaru razvijaju u velikoj meri i dim, čime je otežano spasavanje i akcija gašenja, nose dodatnu oznaku Fu (odnosi se samo na materije koje pri normalnom sagorevanju stvaraju veće količine dima). 3. Materije i robe svih kategorija opasnosti, koje mogu kontaminirati prostor radioaktivnim zračenjem, nose dodatnu oznaku Ra. 4. materije i robe svih kategorija opasnosti, koje pod delovanjem požara razvijaju korozivne gasove i pare, nose dodatnu oznaku Co.  Primeri klasifikacija materija i roba Acetilen Fx I A Fu Asfalt Fx III-IV C Fu Benzin Fx I-II B Fu Bitumen Fx III-IV C Fu 8

Drvo krupni komadi Lakovi Nitrolak Prozorsko staklo Tkanine Ulje za loženje -

Fx IV C Fx II B Fu Fx I B Dx V Fx II E Fx II-III B

Egzotermne i endotermne reakcije  Reakcije za čije je odvijanje potrebno dovođenje toplote, nazivaju se endotermnim reakcijama.  Pri endotermnim reakcijama zagrevanje komponenata reakcije je potrebno ne samo za početak reakcije nego i u toku vremena njenog odvijanja. Bez spoljneg dovođenje toplote, endotermna reakcija se prekida.  Reakcije u čijem se toku oslobađa toplota, nazivaju se egzotermnim.  Sve reakcije gorenja spadaju u grupu egzotermnih reakcija. Usled toga što se reakcijom oslobodi toplota, ona je sposobna, počevši u jednoj tački, proširiti se na sve reakcijske komponente.  Količina toplote koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju i koja se odnosi na jedan mol, jedinicu mase (kg ili g) ili jedinicu volumena (m3) gorive materije, naziva se toplotom sagorevanja ili kalorična moć.

- Oksidacija Vrste oksidacijskih procesa Oksidacijski proces je vezanje neke materije sa oksidansom Ako je oslobađanje energije raspoređeno na duži vremenski period, takav proces se naziva oksidacija ili gorenje. Kao najprisutniji i za vatrogastvo najznačajniji oksidans je kiseonik iz vazduha. Podjela oksidacijskih procesa Oksidansi su materije koje mogu upaliti gorivu materiju ili podržavati njeno gorenje. Anorganski: (nisu gorivi, ali podržavaju gorenje) Gasoviti: kiseonik O2 hlor Cl2 Tečni: vodonik peroksid H2O2, preko 30% opasan za transport, izbjeljivač, Azotna kiselina HNO3 (jako nagrizajuča kiselina) Čvrsti: Kalijum nitrat KNO3 komponenta baruta Amonijum nitrat NH4NO3 komponenta eksploziva Organski: (gorivi i podržavaju gorenje) Značajni su samo organski peroksidi. Radi se uglavnom o vrlo nestabilnim i opasnim tekućinama. Vrste oksidacijskih procesa 9

 Proces oksidacije se odvija na površini materijala podložnog oksidaciji.  Neke čvrste materije imaju svojstvo da na svojoj površini apsorbiraju gasove, a također i kisonik iz vazduha. Usled apsorpcije kiseonika na površini proces oksidacije može se jako ubrzati. Ovaj proces je praćen oslobađanjem toplote (egzotermna reakcija) i ukoliko je oslobađanje topline u spoljašnu sredinu relativno malo, doći će do zagrevanja zapaljive materije usled čega se povećava temperatura a rezultat toga je još veće ubrzanje procesa oksidacije, što dovodi do paljenja. - Definicija požara 

Često se poistovećuju pojmovi “vatra” i “požar”, iako među njima postoji bitna razlika. Verojatno je tome razlog što se pod pojmom i “vatre” i “požara” podrazumeva gorenje. 



“vatra” podrazumeva svako kontrolisano gorenje, “požar" svako nekontrolisano gorenje u kojem su ugroženi ljudski životi i nastaje materijalna šteta.

- Osnovne osobine požara zapaljivih čvrstih materija

 A (požar čvrstih materija – drvo, papir, slama plastika, tekstil, ugalj): voda, prah, pena, , pesak; Sagorevanje čvrstih gorivih materija odvija se u dve faze i to sagorevanje gasne faze i sagorevanje čvrste faze (koksnog ostatka). Zagrevanjem čvrste materije otpočinje proces termičkog razlaganja i izdvajanja isparljivih komponenti koje sa vazduhom stvaraju gorivu smešu koja se pali kada se dostigne temperatura paljenja smeše. Za čvrste gorive materije su karakteristične dve temperature: temperatura paljenja isparljivih sastojaka i temperatura paljenja čvrstog dela (koksnog ostatka). Temperatura paljenja čvrstog dela je ona temperatura do koje se mora zagrejati čvrsti deo da bi se usijao. Na ovu temperaturu utiče veličina čestice. Što je čvrsti gorivi materijal sitniji to je veća njegova površina koja dolazi u kontakt sa vazduhom a tim i mogućnost oksidacije je veća pa je temperatura paljenja niža. Na drvetu i proizvodima od drveta karakteristična je površina posle sagorevanja na kojoj postoji niz pukotina koje imaju izgled krokodilske kože pa se i naziva “krokodilska koža” izgorelog drveta. Krokodilska koža nastaje pucanjem ugljenisane površine drveta pod dejstvom isparljivih komponenti koje isparavaju pod dejstvom toplote. Isparljive komponente izlaze na površinu kroz već nastale pukotine tako da ugljenisana kora prska u sve sitnije komade. Debljina ugljenisanog sloja postaje veća i mekša.

10

Naprsline su dublje a komadići “krokodilske kože” sitniji i izraženiji tamo gde je vatra duže trajala tj. na površinama drveta koje su bliže centru požara.

- Osnovne osobine požara zapaljivih tečnih materija

 B (požari zapaljivih tečnosti – benzin, ulja, masti, lakovi, vosak, smole, katran): pena, prah, CO2,voda; Sagorevanje gorivih tečnosti moguće je samo u gasnoj fazi. Kao primer, može da posluži podatak da je temperatura paljenja tečnih goriva uvek veća od temperature ključanja. Da bi se neko tečno gorivo upalilo potrebno je da se obrazuje smeša para zapaljive tečnosti i vazduha u granicama zapaljivosti. Oblast zapaljivosti je oblast izmedju donje granice zapaljivosti i gornje granice zapaljivosti. Donja granica zapaljivosti ili eksplozivnosti je najniža koncentracija para gorive tečnosti sa vazduhom kada dolazi do paljenja, ako se smeša zagreje do temperature paljenja. Ako je koncentracija niža od ove granice nema sagorevanja. Gornja granica zapaljivosti ili eksplozivnosti je najviša koncentracija para gorive tečnosti sa vazduhom pri kojoj dolazi do paljenja ako se smeša zagreje do temperature paljenja. Ako je koncentracija veća od gornje granice zapaljivosti nema procesa sagorevanja, bez obzira na temperaturu do koje se zagreje smeša. Granice zapaljivosti mogu se iskazati u zapreminskim odnosima (%) i masenim jedinicama g/m. Na pr. za benzin su granice zapaljivsoti ili eksplozivnosti 1,0 - 6% zapreminskog udela, dok je alkohol 3,3 – 18,9%.

Područje zapailjivosti ili eksplozivnosti (PE) Područje zapaljivosti plinova i para Benzin 1,1 7 Propan 2,1 9,5 Metan 5,0 15 Ugljikov monoksid 12,5 74 Vodik 4,0 75 Acetilen 2,5 82 erature i načini pripaljivanja vari Kod gorivih tečnosti karakteristične su dve temperature i to: temperatura zapaljivosti i temperatura paljenja. Temperatura zapaljivosti (t z ) je najniža temperatura kod zapaljivih tečnosti na kojoj se iznad tečnosti stvara dovoljna količina para koje sa vazduhom obrazuju zapaljivu smešu i mogu se upaliti otvorenim plamenom. Temperatura paljenja (t p ) je ona temperatura na kojoj se materija (ili njena optimalna smeša sa vazduhom) pali sama od sebe bez varnica ili plamena pri čemu nastavlja da sagoreva.

- Osnovne osobine požara zapaljivih gasovitih materija 11

Kod sagorevanja čvrstih i tečnih materija videli smo da se sve dešava u gasnoj fazi tj. prvo dolazi, usled zagrevanja, do ispravanja gasnih komponenti, stvaranja zapaljive smeše i na kraju do paljenja i sagorevanja. Da bi otpočeo proces sagorevanja potrebno je ostvariti odredjene uslove i to: - stvoriti smješu u granicama zapaljivosti (eksplozivnosti); - zagrejati je do temperature paljenja. Vidimo da kod gasovitih materija ne postoji temperatura zapaljivosti već samo temperatura paljenja.

Paljenje gasne smeše može se izvesti na dva načina. Prvi način se sastoji što se cela smeša gorivog gasa i vazduha (ili kiseonika) zagreva do temperatura na kojoj se pali po celoj zapremini bez spoljašnjeg uticaja. Ovaj način paljenja naziva se samopaljenje. Drugi način paljenja gorive smeše sastoji se u tome što se hladna smeša pripaljuje samo u jednoj tački zapremine smeše pomoću nekog izvora toplote zagrejanog do odredjene temperature kao što je električna varnica, usijano tijelo ili plamen. Ovaj način paljenja se naziva prinudno paljenje ili pripaljivanje. Kod gorivih smeša temperatura paljenja ili temperatura samopaljenja zavisi od procentualnog sastava smeše. Najnižu temperaturu samopaljenja imaju smeše čiji je sastav blizak stehiometrijskom a siromašne i bogate smeše imaju više temperature samopaljenja. U takvim smešama se velika količina toplote troši na zagreavanje u prvom slučaju viška vazduha a u drugom slučaju viška gorivog gasa. Radi pojašnjenja, potrebno je znati da je stehiometrijski sastav ili stehiometrijska mešavaina ona smeša zapaljivog gasa i vazduha ili para zapaljivih tečnosti i vazduha kada je svaki molekul gorive materije okružen potrebnom količinom kiseionika da dodje do potpunog sagorevanja (sagorevanje kada u produktima sagorevanja nema gorivih materija) ili kada nema ni viška ni manjka vazduha. Siromašna smješa je ona smeša gde imamo višak vazduha u odnosu na potrebnu količinu vazduha da bi se proces sagorevanja odvijao po stehiometrijskoj jednačini. Bogata smeša je smeša koja ima višak gorive materije u odnosu na stehiometrijsku jednačinu. Temperatura samopaljenja nije fizičko-tehnička konstanta koja karakteriše neku odgovarajuću smešu gasa i vazduha. Ona zavisi od uslova u kojima se odvija sagorevanje tj. od materijala od koga su napravljeni zidovi suda, od sastava smeše, od zapremine suda u kome se nalazi smeša. Ako je pritisak smeše veći temperatura samopaljenja je niža i obrnuto, Prinudno paljenje ili pripaljivanje se vrši pomoću varnice, usijanog tijela, plamena i sl. Mehanizam pripaljivanja se u principu ne razlikuje od procesa samopaljenja. Proces se odigrava u maloj zoni smeše za raziku od samopaljenja gdje imamo proces u celoj smeši. - Osnovne osobine požara zapaljivih metala

Direktnim gorenjem gore čvrsti materijali, a ako se radi o metalima tada su to požari 12

Klase D.

 D (požari zapaljivih metala – aluminijum, magnezijum, natrijum, kalijum): specijalne vrste praha, pesak. Gorenje metala je snažan egzoterman proces s visokim temperaturama gorenja. Temperatura gorenja aluminija i magnezija su oko 3900°C. ektno gorenje – gorenje tala (razred D) Svaki metal je dobar provodnik toplote , tako da je masivnom komadu metala praktično nemoguće zagrejati površinu do temperature zapaljenja, a da se cela masa ne rastopi. Iz tog razloga požari metala javljaju se kad je on usitnjen, jer se sitne čestice lakše upale. (razred D) Svi metali prema načinu gorenja mogu se podeliti u dve grupe: -metali koji gore na svojoj površini bez isparavanja samog metala -metali koji gore u parnoj fazi Cink Pare 907 Aluminijum Pare 2495 Magnezijum Pare 1105 Cirkonijum Površinsko 4504 etala (razred D) Osnovni značaj svih požara metala je da egzotermno reaguju s vodom, a posebno s vodenom parom uz oslobađanje vodonika koji je zapaljiv glas Požari metala ne mogu se gasiti CO2 i halonima jer metal u njihovoj atmosferi dalje gori. U slučaju halona oslobađaju se vrlo otrovni gasovo. Gorenje prašina

- Klasifikacija požara prema klasi gorive materije  Prema vrsti materije koje su obuhvaćene požarom napravljena je klasifikacija požara odnosno navedena su sredstva za gašenje požara klase:  A (požar čvrstih materija – drvo, papir, slama plastika, tekstil, ugljen): voda, prah, pena, pesak;  B (požari zapaljivih tečnosti – benzin, ulja, masti, lakovi, vosak, smole, katran): pena, prah, CO2,voda;  C (požari zapaljivih gasova – metan, acetilen, propan, butan): prah,  D (požari zapaljivih metala – aluminijum, magnezijum, natrijum, kalijum): specijalne vrste praha, pesak.

13

Подела пожара према величини , времену избијања и месту

14

Ради лакшег изучавања у пракси је заступљена класификација пожара:  Према месту настајања  Према природи постојаности материјала при сагоревању  Према фази развоја  Према брзини ослобађања топлоте  Према обиму и величини  Према месту настајања  спољашње (klasa I)  Пожари чије се димензије (дужине чеоног и бочних фронтова, периметар, радијус итд.) стално увећавају у троку одигравања (klasa Ia)  Пожари код којих димензије поменутих величина имају приблично константну вредност по завршетку фазе развоја (klasa Ib)  Масовни пожари (klasa Ic).  унутрашње (klasa II)  отворене (klasa IIa) i  затворене (klasa IIb).

 Према фази развоја

15

 Према брзини ослобађања топлоте Q ∝ ατ p2 ,

 

α - коефицијент интензитета τp - време трајања пожара

ослобођења топлоте

Пожари су означени као:  спори (600 s)  средњи (300 s)  брзи (150 s)  “ултра брзи“ ( 75 s) Време означено у загради односи се на брзину ослобађања топлоте (енергија 1055 kW)

 Према обиму и величини Према обиму односно величини, пожари се деле на:  Мале пожаре  Средње пожаре  Велике пожаре 16

 Блоковске пожаре

- Standardna požarna kriva opterećenja

Za difuzno sagorevanje koristi se STANDARDNA TEMEPRATURNA KRIVA STK prikazuje porast temperature u odnosu na vreme trajanja požara: t (°C) = 345 log(8τ + 1)] τ – vreme u minutama Nacrtaj STK uz izračun temperature za sledeća vremena trajanja požara: 5 min → 345 lg(8•5 + 1) = 556,41°C 10 min → 345 lg(8•10 + 1) = 658,43°C 30 min → 345 lg(8•30 + 1) = 821,80°C 60 min → 345 lg(8•60 + 1) = 925,34°C 120 min → 345 lg(8•120 + 1) = 1029,04°C 240 min → 345 lg(8•240 + 1) = 1132,82°C 480 min → 345 lg(8•480 + 1) = 1236,63°C Ispitivanje temperaturnih režima požara obavlja se u zidanoj komori prostoriji veličine 10 m², dimenzija 3,7x2,7x3 m.  Zavisi    

od : kalorične vrednosti materije koja sagoreva požarnom opterećenju brzini sagorevanja materije zahvaćene požarom linearnoj brzini širenja požara 17

 količine vazduha  odvođenje produkata sagorevanja  oblika prostorije – konstrukcijskog materijala Pojednostavljeni izraz za određivanje vremena trajanja požara glasi: q t – trajanje požara u satima t = ----q – količina gorive materije u kg/m² m m – brzina sagorevanja date materije u kg/m²h Nedostatak ove metode određivanja trajanja požara je taj što se ne uzima u obzir temperatura požara. Tako npr. požar u trajanju od 1 sata može biti i pri sagorevanju prirodnog kaučuka i pri sagorevanju papira. U prvom slučaju biće maksimalna temperatura u zoni požara preko 1100°C, a u drugom slučaju oko 500°C. Iako oba ova požara jednako traju, oni se po svom delovanju na okolinu suštinski razlikuju.  Veličina maksimalne temperature u požarima takođe se menja.  Tako temperatura od 1000 do 1100°C primećena je u mnogim požarima koji su trajali od 1 – 2 sata, a temperatura 1200 – 1300 °C primećena je relativno retko, samo u požarima koji su trajali 3 – 5 i više sati.  Na početku požara temperatura je neravnomerna u prostoriji. Usled oslobađanja toplote javlja se razlika u temperaturi, a time i u gustoći između gasova u zoni gorenja i okolini, što uslovljava ubrzano kretanje zagrejanih gasova naviše (slobodna konvekcija).  Kao rezultat takvog kretanja iznad žarišta gorenja stvara se turbulentna konvektivna struja u kojoj se temperatura ravnomerno rasprostire kako po visini, tako i po njenom poprečnom presjeku (konusni oblik s vrhom u žarištu požara).  Pored toplote koja se stvara u uslovima gorenja – požara i koja dovodi do povećanja temperature, bitan parametar koji prati svaki požar je dim.  Dim najčešće predstavlja disperzni sastav u kojem njegovu disperznu fazu čine čestice čvrste materije i sitne kapi kondenzovane tečnosti a ostalo su gasovite i parne komponente. U sastavu produkata sagorevanja najčešće ima otrovnih materija, pored toga ima i materije sa izraženim korozivnim svojstvima.  Dim takođe apsorbira svetlost što dovodi do smanjenja vidljivosti. Kako je dim zagrejan na visoku temperaturu on može da dovede do proširenja požara ako na svom putu naiđe na zapaljive materijale.  Pored količine toplotne energije, koja se oslobodi pri sagorevanju, značajan je činilac i brzina kojom se obavlja sagorevanja.  Ako je oslobađanje energije raspoređeno na duži vremenski period, takav proces se naziva oksidacija ili gorenje. Ako je, međutim, proces oslobađanja toplotne energije vrlo brz, proces poprima karakter eksplozije.  Za svaku eksploziju karakteristična je pojava gasova pod pritiskom koji je veći od pritiska okoline. Značaj pritiska i temperature u hemijskim eksplozijama (razlika od eksplozije parnog kotla) može se prikazati ako se ima u vidu činjenica da se brzina hemijske reakcije povećava u proseku 2 do 4 puta sa povećanjem temperature za svakih 10°C i da se s povećanjem pritiska od 1 na 1000 bara može povećati brzina hemijske reakcije u gasnoj fazi i za 106 puta.  Mehanički efekt eksplozije zavisi od količine oslobođene energije i zapremine oslobođenih gasovirih produkata.

18

- Prateće pojave požara toplota i produkti sagorevanja Sagorevanje je složen fizičko – hemijski proces gde dolazi do reakcije oksidansa (kiseonika) s gorivom materijom uz postignutu temperaturu paljenja, pri čemu se oslobađaju velike količine toplote i produkata potpunog i nepotpunog sagorijevanja, uz pojavu:  plamena,  žara i  vidljive svetlosti. Toplota je energija koja je u neposrednoj vezi sa kretanjem velikog broja molekula u materiji. Toplota se prenosi sa toplog na hladno telo sve dok se temperature ne izjednače i predstavlja meru unutrašnje energije tela.

Najznačajniji produkti sagorevanja su: -potpuno saogorevanje: ugljen dioksid (CO2), voda(H2O), hlorovodonična kiselina(HCL), sumpor dioksid (SO2), -nepotpuno sagorevanje: ugljenik monoksid (CO), cijanovodik (HCN), ketoni, alkoholi, smole, čađa rodukti potpunog i nepotpunog gorenja CO2 – ugljen dioksid, bez boje i mirisa, teži od vazduha, 3-10% simptomi trovanja, 5-30% smrt CO –ugljen monoksid bez boje i mirisa, malo lakši od zraka ako umnožak koncentracije i vremena izlaganja iznosi 3,5 dolazi do smrti u većine ljudi 0,35% x 10 min. U požarima zatvorenog prostora doseže koncentraciju od 5-6% HCN –cijanovodik , bez boje miris badema težine kao vazduh, otrovniji od CO 20 puta U požarima retko doseže pa život opasne koncentracije ali pridonosi opštoj otrovnosti produkata. HCL –hlorovodonična kiselina ,bez boje, jaka kiselina koncentracija oko 0,1% kroz 20 minuta trajno uništava pluća. Nastaje gorenjem PVC-a Plameni udari

19

EKSPLOZIVNA ATMOSFERA -

Definicija  Eksplozivna atmosfera - DEFINICIJA: smeša zapaljivih materija sa vazduhom u obliku gasa, pare ili magle, pod atmosferskim uslovima, u kojoj se nakon paljenja požar širi po čitavoj nepotrešenoj smeši

-

Uslovi za stvaranje eksplozivne atmosfere

Do eksplozije gasova i para lakozapaljivih tečnosti doći će samo ako su ispunjeni sledeći uslovi: - zapaljivi gas, odnosno pare zapaljivih tečnosti, moraju se u vazduhu nalaziti u odredjenoj količini odnosno biti u odredjenoj srazmeri; - smeša mora postojati u većem zatvorenom ili otvorenom prostoru; - mora postojati izvor energije koji će inicirati stvorenu smešu. Paljenje smeše se obično vrši na jednom mestu pa se sagorevanje rasprostire kroz gasovitu smešu brzinom od nekoliko cm/sec do nekoliko km/sec. Kao posledica velike vrzine sagorevanja osobadja se velika količina toplote a usled velike količine produkata sagorijevanja dolazi do porasta pritiska i stvaranja udarnih talasa uz zvučne efekte.

-

Neugrožen prostor 

-

prostor u kome se ne očekuje prisutnost ekplozivne atmosfere u količinama koje bi zahtevale posebne mere opreza u pogledu izrade, montaže i upotrebe električnih uređaja, odnosno prostor u kojem koncetracija eksplozivne atmosfere ne može ni u kom slučaju dostići 10% od donje granice eksplozivnosti, ako se to može osigurati zapreminskim odnosima.

Ugrožen prostor  prostor u kome je eksplozivna atmosfera prisutna ili se može očekivati i njena prisutnost u količinama koje zahtevaju posebne mere opreza u pogledu izrade, montaže i upotrebe, električnih uređaja

-

izvor opasnosti  tačka ili mesto iz koga gas, para, magla ili tečnost mogu izlaziti u atmosferu, tako da može nastati eksplozivna atmosfera 20

-

Izdašnost izvora opasnosti

Zavisi od : - količine ispuštanja ili intenzitet ispuštanja zapaljive i eksplozivne materije - brzine isticanja - koncentracije - DGE - temperature paljenja - gustine u odnosu na vazduh - prepreke i njihov karakter - radni pritisak i temperatura - kretanje vetra. -

Klasifikacija eksplozivne atmosfere u zone opasnosti

Kao eksplozivne smeše koje mogu izazvati eksploziju razlikujemo: - zapaljive gasove i pare (nastaju direktno kao nusprodukt nekog tehnološkog procesa ili indirektno isparavanjem zapaljivih tečnosti) -

eksplozivne prašine kao smeše vazduha i sitnih čestica sa eksplozivnim svojstvima.

Pare zapaljivih tečnosti, zajedno sa okolnim vazduhom mogu stvoriti zapaljivu ili eksplozivnu atmosferu koja je sposobna da sagoreva. Zapaljiva ili eksplozivna atmosfera se stvara oko izvora opasnosti, a rasprostire se zavisno od izdašnosti izvora. Taj prostor u kome se nalazi zapaljiva atmosfera se naziva zona opasnosti od izbijanja od požara. U zone opasnosti ne sme se uneti nikakakvi izvori paljenja koji bi doveli do požara. To se može sprečiti smo pravilnim definisanjem zona opasnosti zavisno od stepena opasnosti od izbijanja i širenja požara, podelimo na tri zone:  zonu najveće opasnosti (zona O);  zonu povećane opasnosti (zona 1);  zonu opasnosti (zona 2). 21

Prema odredbama SRPS N.S8.850, ugrožen prostor od smeše prašina sa okolnim vazduhom delimo na: - zonu višeg stepena zaprašenosti – zona 11 (prostor u kome se nalazi ili povremeno očekuje zaprašenost veća od 20% koncentracije unapred određene donje granice eksplozivnosti (DGE)) - zonu nižeg stepena zaprašenosti – zona 12 (prostor u kome koncentracija prašine u atmosferi ne prelazi granicu zone 11, ili se prašina pojavljuje samo u nataloženom obliku, a u atmosferi se može pojaviti samo ako posebnim uticajem dođe do mešanja prašine sa atmosferom).

-

Zone opasnosti 0,1,2  Zona opasnosti 0: prostor u kojem je eksplzivna atmosfera prisutna stalno ili duži period vremena.  Zona opasnosti 1: prostor u kojem je verovatnoća da će se eksplozivna atmosfera pojaviti za vreme normalnog pogona  Zona opasnosti 2: prostor u kojem je nije verovatno da če se eksplozivna atmosgera pojaviti za vreme normalnog pogona, a ako se ipak pojavi , trajače samo ktatko vreme.

Klasifikacija zona opasnosti se vrši prema verovatnoći da eksplozivna smeša postoji. Kriterijum postojanja eksplozivne smeše je da ona egzistira u koncentraciji od 10% DGE (čime se ide na stranu sigurnosti). - Zona opasnosti 0 – prostor u kome eksplozivna smeša postoji trajno ili se pojavljuje često ili je njena pojava ne suviše česta ali je trajanje duže (verovatnoća 10-2
Granica zapaljivosti – eksplozivnosti, DGE, GGE 22

 Zapaljivi gasovi i pare zapaljivih tečnosti mogu u smeši sa vazduhom stvoriti opasnost za nastanak eksplozije. Nisu sve smese zapaljivih gasova i para sa vazduhom eksplozivne.  DGE (donja granica eksplozivnosti) - najniža koncentracija gasa (pare) zapaljivih materija u smesi sa vazduhom koja još može eksplodirati uz otvoreni izvor paljenja.  GGE (gornja granica eksplozivnosti) - najveća koncentracija gasa (pare) zapaljivih materija u smesi sa vazduhom koja još može eksplodirati uz otvoreni izvor paljenja.  PE (područje eksplozivnosti) – sve koncentracije između DGE i GGE

 Treba napomenuti da pored zapaljivih gasova i para zapaljivih tečnosti eksplodirati mogu još i prašine organskog porekla (brašno, šećer, piljevina, plastične mase, žitarice) kao i prašine lakih metala Al, Mg.  Opasnije su materije čije je DGE niži, a PE šire.  SK (stehiometrijska koncentracija) – idealni odnos gasa/pare sa vazduhom gdje je eksplozija najjača. Donja odnosno gornja granica eksplozivnosti za prašine izražava se u g/m³. d•l•F CDGE = ------------ [g/m³] d – nasipna težina staložene prašine [g/cm²] l – debljina sloja prašine [cm] F – površina sloja prašine [cm²] V – volumen prostora u kojem je prisutna uzvitlana prašina [m³] Primer: Izračunajte da li će uskovitlanjem prašine koja je staložena na površini 5 m² (50.000 cm²) u sloju od 2 mm (0,2 cm) nastati eksplozivna koncentracija te prašine uz pretpostavke: nasipna težina prašine 0,2 g/cm³ volumen prostora gdje se ta prašina uskovitlala je 100 m³ DGE te prašine je 45 g/m³ d•l•F 0,2 • 0,2 • 50000 CDGE = ------------ = ------------------------ = 20 g/m³ V 100 20 < 45 - не би дошло до експлозије јер није постигнута DGE. Сиромашна смеша 23

Ако је концентрација нижа од DGE нема сагоревања. Засићена смеша Ако је концентрација већа од горње границе запаљивости нема процеса сагоревања, без обзира на температуру до које се загреје смеша. Вентилација у функцији смањења степена експлозивности Како је основ стварања експлозивне атмосфере мешање опасних честица са ваздухом, јасно је да вентилација има врло битну улогу у превенцији стварања експлозивне смеше. Ефикасном вентилацијом постиже се концентрација експлозивне материје у ваздуху мања од 10 % DGE, чиме се у потпуности елиминише опасност од експлозије. Применом вентилације може се постићи потребан број измена ваздуха у јединици времена, при чему је тежња на стварању подпритиска у критичној просторији већом количином одсисног у односу на потисни ваздух (тиме се спречава неконтролисано ширење експлозивних пара и прашина). У систему вентилације експлозивне атмосфере концентрација запаљивих честица мора бити мања од 50% DGE а температура највише 80% температуре паљења честица са најмањом температуром запаљивости. Поделу вентилације можемо обавити на основу два критеријума, према начину извођења и начину контроле. Према начину извођења вентилацију делимо на природну и вештачку. Вештачка вентилација се дели на општу и локалну, при чему општа подразумева кретање ваздуха и његову замену свежим помоћу вентилатора на читавом простору, док је локална она која обавља исту функцију на исти начин, али ограничена на појединачни извор испуштања или уско подручје. Према начину контроле, вентилацију делимо на надгледану и контролисану. Надгледана вентилација је она за коју се каже да има контакторску контролу и тиме нема правих контролних елемената. То практично значи да ми немамо тачну информацију о стању протока у машинском каналу (тј. статусу вентилације) и тиме адекватну блокаду рада одговарајућих електричних потрошача, а емисија опасних материја може још увек бити присутна. Реперни елемент о статусу вентилације је контактор за укључење/искључење одговарајућег вентилатора, који опет представља извршни елемент чије нам стање говори само о томе да је наредба упућена али не и извршена. Контролисана вентилација има контролне уређаје који дају услов за одвијање технолошког процеса који генерише експлозивне материје преко услова довођења напона тим или суседним технолошким потрошачима (оним који нису генератори експлозивне материје, али се могу налазити у Еx зони коју је створио њему суседни технолошки потрошач). Контролни уређаји по својој природи имају тачну информацију о статусу вентилације. Они могу бити мерачи протока (диференцијалног притиска), механичке клапне које директно говоре о постојању протока у машинском каналу, итд. 24

Нестанак вентилације (који се не мора десити само због искључења мотора вентилатора) проузрокује аутоматско искључење процеса и укидање напона одговарајућим електро уређајима. Разлика у односу на надгледану вентилацију је у томе што је наредба за престанак напајања појединих група електричних потрошача дошла на основу стварног прекида тока ваздуха, у односу на случај када наредба долази на основу искључења вентилатора (надгледана вентилација) што није једини узрок због кога може престати вентилација. Експлозивне прашине Треба напоменути да поред запаљивих гасова и пара запаљивих течности експлодирати могу још и прашине органског порекла (брашно, шећер, пиљевина, пластичне масе, житарице) као и прашине лаких метала Аl, Mg. Под прашином се сматрају врло ситне честице чврстих материја које се у индустрији појављују као користан производ (нпр.брашно) или као отпадни продукт (прашине гвожђа код брушења) које са ваздухом могу створити експлозивне мешавине. Познато је да се смањивањем величине, честице чврсте материје много лакше пале и брже сагоревају из разлога што је повећана површина која је у контакту са кисеоником. Да би мешавине прашина са ваздухом биле запаљиве потребно је да су испуњени следећи услови: - прашина мора бити горива, - присуство довољне количине кисеоника, - постојање извора паљења чија ће енергија бити довољна за иницирање процеса сагоревања. Уколико се сагоревање одвија у затвореном простору, а што се у већини случајева догађа сагоревање прелази у експлозију. Према пореклу прашине се могу поделити на неорганске, органске и мешовите. Неогранске прашине могу бити састављене од честица метала и њихових једињења, разних минерала и вештачки произведеног неогранског материјала као што су цемент, стакло, радиоактивне прашине и сл. Прашине метала алуминијума и магнезијума су врло опасне после производње јер је тада оксидација интезивна а после одредјеног времена се пресвлаче оксидом па је даља оксидација отежана. Органске прашине се састоје од честица биљног или животињског порекла. То су на примјер целулозне прашине, прашине житарица, крмних сировина, памука, вуне, костију и др. Овде се убрајају и прашине од синтетичких органских материјала разних пластика од органских боја и др. Мешовите прашине састоје се од честица и органског и неорганског поријекла па њихов састав може бити врло различит. У пракси се најчешће сусрећемо са овим типом прашине. Многе прашине зависно од величине честица могу бити самозапаљиве, док неке прашине могу бити експлозивне ако су присустне честице критичних величина.

25

У већини случајева температура паљења запаљивих прашина лежи између 260 оC и 600оC а приликом експлозије прашине зависно од састава развијају се температуре и до 2500оC. Врло фини прах одредјених материја има тако ниску температуру паљења да се може сматрати пирофорним (материје које се пале у додиру са ваздухом). Механизам паљења и распростирања фронта пламена је сличан као и код смеша пара запаљивих течности или запаљивих гасова.

ЕКСПЛОЗИЈА Дефиниција експлозије, Услови за појаву експлозије, Детонација као вид експлозије, Дефлаграција као вид експлозије Све експлозије се могу поделити у две основне групе: - Механичке експлозије; - Хемијске експлозије. Механичке експлозије 26

Механичке експлозије су распрскавање или распадање судова и водова под притиском. Оне представљају чисто физичку појаву. Механичке експлозије су пропраћене ефектима разарања и одбацивања судова под притиском, рушењем објекта или дела објекта, појавом ударних таласа и др. Код механичких експлозија немамо ослобадјање топлоте као последицу хемијске реакције али дешава се да до пожара може доћи као последица рушења огњишта и ложишта, као последица оштећења електричних инсталација које могу изазвати паљење гориве материје. Уколико додје до експлозије судова под притиском у којима се налази неки запаљиви гас, пожар може настати као последица паљења запаљивог гаса од варнице која настаје од цепања челичних посуда. У пракси су врло честе појаве експлозија бојлера у домаћинствима. Настају у случају да је сугурностни вентил неисправан или неправилно уградјен и ако је дошло до квара на термостату бојлера. Ако ова два услова нису испуњена ни у ком случају не може доћи до експлозије. Распрскавање судова у којима влада подпритисак називају се имплозије. Ефекти имплозија могу бити исти као и експлозија судова под притиском. Експлозије судова под притиском могу да настану као последица: - употребе неодговарајућег материјала или неадекватне обраде материјала, - слабљење зидова услед корозије материјала, - препуњавање, чиме се прекорачује дозвољени притисак, - излагање судова под притиском повишеним температурама, - неадекватно одржавање, - грешке у руковању и манипулацији итд. Експлозије судова под притиском су праћене и страдањем људи а нарочито код експлозије судова у којима се држе токсичне материје. Hemijske eksplozije Hemijske eksplozije su procesi sagorevanja odredjenih materija velikom brzinom pri čemu se oslobadja velika količina toplote i stvara veliki nadpritisak. Ove eksplozije su praćene udarnim talasima koji se kreću nadzvučnom brzinom usled čega se javljaju zvučni efekti.

Materije koje mogu proizvesti hemijsku eksploziju svrstavaju se u sledeće grupe: - eksplozivne materije, - zapaljivi gasovi i pare lakozapaljivih tečnosti, - prašine organskog porijekla i prašine metala. Eksplozije eksplozivnih materija Pod pojmom eksplozivne materije podrazumijavaju se u smislu zakona čvrste i tečne hemijske materija i predmeti punjeni tim materijama, koje imaju osobinu da pod pogodnim spoljnim uticajem, eksplozivnim hemijskim razlaganjem oslobadjaju energiju u vidu toplote ili gasova. 27

U eksplozivne materije se svrstavaju: -

eksplozivi sredstva za paljenje eksploziva pirotehnički proizvodi privredna municija barut sirovine eksplozivnog karaktera za proizvodnju navedenih materija.

Kod eksploziva imamo tri vida sagorevanja: - obično sagorevanje na otvorenom prostoru (deflagracija), - eksplozivno sagorevanje u zatvorenom prostoru (eksplozija) - detonaciono sagorevanje (kao poseban vid sagorevanja – detonacija). Kod običnog sagorevanja (deflagracija – ekspolozija se širi brzinom manjom od brzine zvuka 340m/s , nekoliko metara u sekundi (crni barut 3-5 m/s). Eksplozivno sagorevanje ima daleko veću brzinu koja se kreće do 1000 m/s a dok je dotonaciono sagorevanje najsavršeniji vid eksplozije sa ogromnom brzinom sagorevanja preko 1000 m/s, sa velikim pritiscima centru eksplocije koji se kreće i do 19,6 x 10 5 Ra i tempetarutom od oko 6000 o C. Kod eksplozije eksplozivnih materija bez obzira na visoku temperaturu koja se stvara i koja može da zapali svaku gorivu materiju često ne dolazi do požara iz razloga što je vreme trajanja ksplozije vrlo malo. Eksplozija može i posredno da izazove požar rušenjem ognjišta i ložišta kao i kidanjem električnih instalacija nad naponom. -

Eksplozija vatrene lopte „ BLEVE“  Eksplozija ekspandirajućih para zapaljivih tečnosti (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion ili BLEVE) javlja se kada dođe do požara rezervoara .  BLEVE se može pojaviti kada plamen pregreva i oslabi omotač retervoara. naročito u delu iznad uskladištene tečnosti gdje je hlađenje manje. U jednom momentu oslabljeni rezervoar ne može izdržati unutrašnji pritisak i rezervoar eksplodira, stvarajući fragmente koji se razleću na razne strane.

-

Zone razaranja, Podela zone razaranja- osnovne karakteristike 28

U zonama dejstva eksplozija definišu se različite zone detonacija, ili zone razaranja i to: I kat : Zona prenosa detonacije – direktan prenos detonacije II kat. Zona teških oštećenja.- ruše se noseći zidovi zgrada usled dejstva udarnog btalasa i teških letećih komada, III kat Zona srednjih oštećenja – ruše se laki pregradni zidovi, nadstrešnice i laki krovovi IV kat: Zona lakih oštećenja- pucaju prozoska stakla, crep, okviri vrata i prozora V kat. Zona bezbensti- dolazi samo do oštečenja prozora. Z a izračunavanje bezbednog rastojanja za zaštitu ljudi od delovanja vazdušno –udarnog talasa primenjuje se obrazac ; R =10 P – količina eksploziva -

Eksplozije eksplozivnih gasova

Do eksplozije gasova i para lakozapaljivih tečnosti doći će samo ako su ispunjeni sledeći uslovi: - zapaljivi gas, odnosno pare zapaljivih tečnosti, moraju se u vazduhu nalaziti u odredjenoj količini odnosno biti u odredjenoj srazmeri; - smeša mora postojati u većem zatvorenom ili otvorenom prostoru; - mora postojati izvor energije koji će inicirati stvorenu smešu. Paljenje smeše se obično vrši na jednom mestu pa se sagorevanje rasprostire kroz gasovitu smešu brzinom od nekoliko cm/sec do nekoliko km/sec. Kao posledica velike vrzine sagorevanja osobadja se velika količina toplote a usled velike količine produkata sagorevanja dolazi do porasta pritiska i stvaranja udarnih talasa uz zvučne efekte.

- zapaljive gasove i pare (nastaju direktno kao nusprodukt nekog tehnološkog procesa ili indirektno isparavanjem zapaljivih tečnosti) Zapaljivi gasovi i pare tečnosti u smesi sa vazduhom mogu goreti i eksplodirati samo u određenom području koncentracija. To područje naziva se (PE) područje Eksplozivnosti. Područje zapaljivosti plinova i para Najniža koncentracija koncentracija gasa ili para tečnosti u smesi sa vazduhom koja može eksplodirati naziva se donja granica eksplozivnosti (DGE) Najveća koncentracija gasova ili para tečnosti u smesi sa vazduhom koja može eksplodirati naziva se gornja granica eksplozivnosti (GGE)

29

Područje zapaljivosti plinova i para -

Eksplozije eksplozivnih prašina  Treba napomenuti da pored zapaljivih gasova i para zapaljivih tečnosti eksplodirati mogu još i prašine organskog porijekla (brašno, šećer, piljevina, plastične mase, žitarice) kao i prašine lakih metala Al, Mg.

Pod prašinom se smatraju vrlo sitne čestice čvrstih materija koje se u industriji pojavljuju kao koristan proizvod (npr.brašno) ili kao otpadni produkt (prašine gvroždja kod brušenja) koje sa vazduhom mogu stvoriti eksplozivne mješavine. - prašina mora biti goriva, - prisustvo dovoljne količine kiseonika, - postojanje izvora paljenja čija će energija biti dovoljna za iniciranje procesa sagorijevanja. Ukoliko se sagorevanje odvija u zatvorenom prostoru, a što se u većini slučajeva događa sagorevanje prelazi u eksploziju. Mnoge prašine zavisno od veličine čestica mogu biti samozapaljive, dok neke prašine mogu biti eksplozivne ako su prisustne čestice kritičnih veličina. U većini slučajeva temperatura paljenja zapaljivih prašina leži izmedju 260 o C i 600 o C a prilikom eksplozije prašine zavisno od sastava razvijaju se temperature i do 2500 o C.

IZVORI PALJENJA – UZROČNICI POŽARA IZVOR PALJENJA

TEMPERATURA (°C)

- Otvoreni plamen 1000 – 1100 - Opušak do 650 - Mehanička iskra (brušenje) do 1800 - Gasno zavarivanje (acetilen i kiseonik) 3000 - Iskra kod elektrozavarivanja do 3600 - Električna energija kao uzrok požara ( Zagrevanje električnih provodnika, namotaja i drugih uredjaja kroz koje protiče električna struja; Kratki spoj;. Veliki prelazni otpor; Varničenje; Elektrotermički uredjaji).

-

Atmosfersko pražnjenje elektriciteta Statički i dinamički elektricitet Trenje, udar, pritisak Sunčeva energija

Tečnost/gas Minimalna energija paljenja (mJ) Petrolej 0,20 Butan 0,25 Čist benzin 0,20

30

Metan 0,28 Etilacetat 0,50 Metilalkohol 0,60 Ugljendisulfid 0,009 Vodonik 0,019 Acetilen 0,019 Sumporvodonik 7,0 Ugljenmonoksid 8,0

Prostiranje toplote Prenos toplote sa jednog tela na drugo može da se odigrava kada postoji temperaturska razlika izmedju ta dva tela. Toplota prelazi sa tela koje je zagrejano do više temperature na telo sa nižom temperaturom. Prostiranje toplote može se vršiti na sledeće načine: - prevodjenjem ili kondukcijom, - prenošenjem ili konvekcijom, i - zračenjem ili radijacijom. - Prenos toplote sa tela na telo – prevodjenje ili kondukcija Prevodjenje ili kondukcija je prostiranje toplote od jedne čestice na drugu koja se nalazi u neposrednoj blizini. Ovaj način prenosa toplote moguć je jedino kod čvrstih tela. Količina toplote koja se prenese proporcionalna je koeficijentu provodljivosti toplote i padu temperature.

Električna energija kao uzrok požara - električna struja može izazvati požar na sledeće načine: 1. Zagreavanje električnih provodnika, namotaja i drugih uredjaja kroz koje protiče električna struja; 2. Kratki spoj; 3. Veliki prelazni otpor; 4. Varničenje; 5. Elektrotermički uredjaji.

1. Zagreavanje električnih provodnika, namotaja i drugih uredjaja kroz koje protiče struja. Prolaskom električne struje kroz provodnike, namotaje i druge uređaje deo električne struje se pretvara u toplotu. Količina toplote koja se razvija prilikom proticanja struje prema Džul – Lencovom zakonu proporcionalna je kvadratu jačine struje, otpora provodnika i vremena prolaska struje.

Q = I 2 ⋅R⋅ τ

Q(J) – količina oslobodjene toplote I(A) – jačina struje R(_) – otpor provodnika τ(sek) – vrijeme prolaska struje. Ukoliko dodje do prekomernog zagrevanja provodnika može doći do oštećenja izolacije i do paljenja lakozapaljive materije koja se nadje u neposrednoj blizini. Do pregrevanja provodnika, uredjaja i instrumenata dolazi prilikom prekoračenja strujnih opterećenja od dozvoljenih jer provodnici nemaju odgovarajući presjek.

31

Prema tome ukoliko je struja jača od dozvoljene dolazi do pregravanja provodnika i dolazi do oštećenja izolacije a kod većih preopretećenja i do zapaljenja izolacije na provodniku. Vrlo je čest slučaj da preopterećenje nije tako veliko ali čestim zagravanjem provodnika na 65 o C dolazi do dehidracije izolacije čime se gubi elastičnost izolacije i dolazi do pucanja.Tako oštećena izolacija gubi svojstvo izolatora te vrlo često dolazi do proboja i kratkog spoja. Preopterećenja se najviše manifestuju na spojevima i kontaktima provodnika pa se na tim mestima mora obratiti posebna pažnja. Prilikom preopterećenja dolazi do pada napona u električnoj mreži što se odražava na rad potrošača a posebno se oseti kod električnih sijalica.

Kratki spoj Kratki spoj je pojava u električnim mrežama u kojima dolazi do međusobnog spajanja preko malog otpora provodnika različitih potencijala. Ukupni otpor električnog stručnog kruga u trenutku kratkog spoja naglo se smanjuje što dovodi do naglog povećanja jačine struje u odnosu na jačinu struje u normalnom režimu rada. Na mestu kratkog spoja postoje otpori koji se sastoje od otpora nastalog električnog luka i otpora ostalih delova stručnog kruga. Kratki spojevi mogu biti od jedne faze na drugu ili od faze na zemlju. U većini slučajeva otpori kratkog spoja su mali pa se mogu zanemariti osim u slučaju zemljospoja. Najkarakterističniji tragovi kratkog spoja su istopljeni provodnici i drugi delovi instalacije i uredjaja usled nastalog električnog luka čija temperatura može da iznosi od 1500-4000 o C. Ovo topljenje u većini slučajeva ima izgled kuglice iz zadebljanja na krajevima prekinutog provodnika. Prekinuti provodnik sa čela ima glatku, zaobljenu formu sa jasno izraženim granicama topljenja. Topljenje na provodniku usled delovanja toplote požara širih je razmera i nema oštro izraženu granicu. Površina takvog provodnika izgleda kao da je prekrivena neravnim školjkama. Nemoguće je utvrditi tragove kratkog spoja na provodnicima od aluminijuma iz razloga što temperatura topljenja aluminijuma iznosi oko 660 o C a prosečne temperature požara kreću se od 900–1100 o C pa se aluminijumski provodnici potpuno istope a vrlo često i sagore u požaru. Glavni uzroci nastajanja kratkih spojeva su oštećenja izolacije električnih provodnika. Oštećenja izolacije električnih provodnika mogu nastati usled: - mehaničkog oštećenja, - oštećenja od životinja, - starenja izolacije, - stalnog preopterećenja provodnika i - delovanja vlage i agresivnih sredstava. Sve iznete činjenice odnose se na kratki spoj koji je nastao usled raznih neispravnosti pre izbijanja požara, međutim moraju se uzeti u obzir i kratki spojevi koji nastaju kao posledica oštećenja izolacije od toplote požara. Imajući u vidu da je vizuleni izgled kratkog spoja na

32

provodniku koji je izazvao požar i kratkog spoja koji je nastao kao posledica požara isti, vrlo je teško utvrditi kako je nastao kratki spoj. U daljem tekstu razlikovaćemo dva kratka spoja i to: - primarni kratki spoj je kratki spoj koji delovanjem električnog luka izaziva požar, - sekundarni kratki spoj je kratki spoj koji je nastao kao posledica požara tj. zbog oštećenja izolacije od toplote požara. Ako je provodnik lako lomljiv tj. krt što se dokazuje ako pukne posle savijanja pri uglu od 360 o , 180 o , 90 o , 60 o pa čak i 45 o u njemu ima velika količina oksida bakra što najvjerovatnije ukazuje da je to primarni kratki spoj. Ukoliko je kratki spoj sekundarni što znači da u strukturi ima vrlo malo, ili nema oksida bakra, isti neće pući ni posle 10 – 20 savijanja pri uglu od 90 o .

Veliki prelazni otpori Prelazni otpori nastaju na svim spojnim mestima gde se provodnici pod naponom spajaju, bilo da se nastavljaju ili spajaju sa različitim elementima (potrošačima, sklopkama, razvodne kutije, utičnice i dr). Ako je na spojnom mjestu slab kontakt dolazi do varničenja i zagrevanja spojnog mesta usled čega može da dodje do paljenja gorivog materijala i požara. Najkarakterističnija mesta koja dovode do pregrevanja su razne vrste utičnica u koje su uključeni termički ili drugi potrošači. Na tim mestima dolazi do prelaznog otpora usled oslabljenih kontakata, dotrajalosti kontakata i korozije kontakta. Česti su primeri izbijanja požara usled velikih prelaznih otpora na produženim kablovima sa utikačkom kutijom na kojoj se nalazi više utikačkih mesta koje se često u stanovima stavljaju iza kreveta, ormara pa usled dotrajalosti kontakta dolazi do pregrevanja i paljenja lako zapaljivog materijala u neposrednoj blizini. Takodje požari izbijaju u razvodnim ormarima kao posledica velikih prelaznih otpora na spojevima koji vremenom olabave. Osim labavih spojeva prelazni otpori mogu nastati kada su spojevi provodnika oksidirali što je dosta izraženo kod aluminijumskih provodnika. Vibracija opreme dovodi do slabljenja kontakata a time i do pojave prelaznih otpora što se može zaključiti na osnovu odvijenih vijaka kojima su provodnici bili pričvršćeni.

Varničenje Varničenje može da izazove požar, a češće da inicira ekspozivnu smešu para zapaljivih tečnosti ili zapaljivih gasova sa vazduhom. Prilikom varničenja dolazi do rasprskavanja čestica metala koje nose veliku toplotnu energiju i ako padnu na gorivu podlogu mogu je zapaliti. Varničenje može nastati iz više razloga:

33

- prekid ili uspostavljanje strujnog kola u različitim električnim uredjajima, - prekid strujnog kola usled mehaničkog oštećenja, - varničenje kao prateća pojava zavarivanja ili rezanja, - slabi i oksidirani kontakti, - varničenje u električnim mašinama (kolektori, klizni prstenovi, četkice), - oštećenja izolacije i dodirivanje provodnika položenih na malom rastojanju ili blizu uzemljenih konstrukcija, - dodirivanjem golih provodnika padom jedan na drugi ili usled vibracije, vetra itd. Varničenje vazdušnih provodnika iznad nekog uskladištenog lako zapaljivog materijala ili iznad objekta sa zapaljivim krovom česti su uzroci požara.

Elektrotermički uredjaji elektrotermičke uredjaje spadaju svi uredjaji koji električnu energiju pretvaraju u toplotnu. U ove uredjaje spadaju sva grejna tijela (električni šporeti, rešoi, grejalice, termoakumulacione peći), električne pegle, sijalice sa užarenim vlaknima pa čak i uredjaji poput frižidera, televizora, veš mašina i mnogi drugi koji dio električne energije pretvaraju u toplotnu. U praksi se vrlo često pojavljuju improvizovana grejna tijela, nesturčno izradjena, koja izazivaju požar. Većina elektrotermičkih uredjaja razvija dovoljno visoku temperaturu da može zapaliti gorivi materijal koji je bio u direktnom kontaktu ili u neposrednoj blizini. Grejni uredjaji koji u sebi nemaju ugradjen termostat vrlo često su uzročnici požara jer greju dokle god su uključeni i razvijaju vrlo visoku temperaturu. Ako se prlikom utvrdjivanja uzroka požara u centru požara pronadje neki elektrotermički uredjaj bitno je utvrditi: - da li je uredjaj uključen u električnu mrežu, - ako je uključen da li ima prekidač i u kom stanju se nalazi prekidač, - ako je uredjaj bio uključen u većini slučajeva na napojnom kablu i to bliže uređaju ili u unutrašnjosti uređaja usled razaranja izolacije dolazi do kratkog spoja čiji tragovi se moraju pronaći. Posebnu opasnost predstavljaju sijalice sa užarenim vlaknom kada se nadju u neposrednoj blizini zapaljivog materijala, a na sebi nemaju zaštitno zvono ili kuglu. Fluroscentne sijalice razvijaju malu temperaturu ali kod njih neispravne prigušnice a pogotovu starteri mogu izazvati požar najčešće ispadanjem startera na zapaljivi materijal.

Atmosfersko pražnjenje elektriciteta Munja je električno pažnjenje izmedju dva oblaka koji su suprotno naelektrisani, dok je udar groma pražnjenje izmedju naelektrisanog oblaka i zemlje koja je uvek negativno naelektrisana. Vrednost struje koja se javlja prilikom udara groma kreće se od 3 – 50KA. Najčešća vrednost

34

jačine struje groma je oko 30KA dok za područje Alpa, tzv. „gigantski gomovi“ imaju struju pražnjenja oko 200KA. Naponi koji se javljaju prilikom udara groma kreću se od nekoliko MV pa do nekoliko stotina MV a snaga groma je velilčine 10 8109MW. Temperature koje se javljaju kreću se i do 5000 o C pa je iz ovih razloga udar groma čest uzrok požara.

Statički i dinamički elektricitet Stvaranje statičkog elektriciteta može nastati: - trenjem čestice ili trenjem dveju površina, - dodirivanjem i rastavljanjem dve razlčite supstance, - proticanjem lako zapaljivih tečnosti, - strujanjem prašina, - prenošenjem obrtnog kretanja putem remenica i remenika. Štetni uticaj pojave elektrostatičkog naelektrisanja u opasnom, eksplozivno ugroženom prostoru, može da u odrenenim uslovima bude uzročnik paljenja i izazivač eksplozije i požara. Tečnost/gas Minimalna energija paljenja (mJ) Petrolej 0,20 Butan 0,25 Čist benzin 0,20 Metan 0,28 Etilacetat 0,50 Metilalkohol 0,60 Ugljendisulfid 0,009 Vodonik 0,019 Acetilen 0,019 Sumporvodonik 7,0 Ugljenmonoksid 8,0

Trenje, udar, pritisak Trenje, pritisak i udar spadaju u mehaničke načine izazivanja požara kojom prilikom se mehanički rad pretvara u toplotu. Mehanički uzroci su kada se gasna smeša zapali prilikom sabijanja, kada se usled toplote prilikom trenja zapali goriva materija ili usled udara dođe do iniciranja eksploziva ili se stvori varnica koja ima dovoljnu energiju da zapali gorivu materiju. Prilikom utvrdjivanja uzroka požara, kada se pretpostavi da je mogući mehanički uzrok požara obavezno treba provjeriti: -

stanje površina koje se taru, ispravnost mazalica, ispravnost pogonskih vratila i osovina, neispravnost kočionih sistema, ispravnost ležajeva.

Samopaljenje

35

Temperatura samopaljenja je najniža temperatura na koju treba zagrejati neku materiju u prisustvu vayduha, da se ona upali bez spoljneg izvora paljenja. Do samozapaljenja gorive materije može doći sporim procesom oksidacije ili tiho oksidacijom, i brzim procesom oksidacije ili trenutnim zapaljenjem. Spori proces se odvija kada su određene vrste gorive materije uskladištene u debelim slojevima(velike hrpe materijala) Samozapaljenje brzim procesom događa se kada neka goriva materija dođe u kontakt s neki jakim oksidansom koji ju praktički trenutno upali.  Zagreavanjem čvrstih materija do njihove temperature samozagevanja može rezultirati njihovim zapaljenjem. Neke materije imaju vrlo nisku temperaturu samozagrevanja koja može biti niža i od sobne temperature (25°).  Materije koje imaju svojstvo samozagrevanja mora se voditi velika pažnja pri prevozu, skladištenju, upotrebi jer nakon samozagrevanja može doći do samozapaljenja.  Aluminijska prašina je takva materija čija je temperatura samozagrevanja 10°C. Slično i još opasnije se ponaša beli i žuti fosfor, jer je kod te materije vreme samozagrevanja vrlo kratko. Neke tečnosti su takođe sklone samozagrevanju. Tu osobinu imaju posebno vegetativna ulja, terpentin, firnajs .  Gasovii fosfin, bromacetilen, silicijum hidrid imaju svojstvo samozapaljenja.  Samozapaljenje je u većini slučajeva vremenski proces koji se završava paljenjem a odvija se na običnoj ili nešto povišenoj temperaturi.  Proces oksidacije se odvija na površini materijala podložnog oksidaciji.  Neke čvtste materijei imaju svojstvo da na svojoj površini apsorbiraju gasove, a takođe i kiseonik iz vazduha. Usled apsorpcije kiseonika na površini proces oksidacije može se jako ubrzati. Ovaj proces je praćen oslobađanjem toplote (egzotermna reakcija) i ukoliko je oslobađanje toplote u spoljašnoj sredinu relativno malo, doći će do zagrevanja zapaljive materije usled čega se povećava temperatura a rezultat toga je još veće ubrzanje procesa oksidacije, što dovodi do paljenja.  Ako do procesa gorenja dolazi kod materija sklonih samozagrevanju govorimo o samoupali.  Do samozapaljenja može doći:  Spoljašnim uticajem (dovođenje toplote do temperature samozagrevanja)  dovođenjem materijei do temperature samozagrevanja delovanjem bioloških reakcija  delovanjem hemijskih reakcija  Biljna i životinjska ulja i masti sklona su samoupali. To su gliceridi masnih kiselina. Najčešće kiseline su palmitinska, oleinska, stearinska i linolna. Većina masnih kiselina su nezasićene (dvostruka veza ili više njih).

36