Ryzyko pożaru stanowi jedno z głównych zagrożeń związanych z eksploatacją obiektów, w których prowadzona jest działalność produkcyjna lub magazynowa. Zagrożenie to jest tym większe, im wyższe jest prawdopodobieństwo zapłonu zgromadzonych materiałów oraz im trudniejsze jest ich skuteczne gaszenie. Szczególne wyzwanie stanowią ciecze palne, które zgodnie z rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów, to ciecze, których temperatura zapłonu nie przekracza 100°C.
Temperatura zapłonu, definiowana jako najniższa temperatura próbki analitycznej cieczy palnej, przy której przyłożenie źródła zapłonu spowoduje chwilowe zapalenie par nad powierzchnią badanej cieczy, jest kluczowym parametrem charakteryzującym zdolność cieczy do tworzenia mieszanin palnych. Im łatwiej dana ciecz przechodzi w stan gazowy, tym łatwiej wytwarza palne mieszaniny z powietrzem. W normie PN-EN 15794 wprowadzono również pojęcie punktu wybuchowości, definiowanego jako temperaturę cieczy palnej, w której stężenie pary nasyconej w powietrzu znajduje się w granicach wybuchowości.
Z punktu widzenia doboru odpowiednich środków gaśniczych, oprócz temperatury zapłonu, istotna jest również wiedza o polarności danej cieczy. Ciecze polarne, posiadające cząsteczki z momentami dipolowymi, mogą w mniejszym lub większym stopniu mieszać się ze sobą. Przykładem takiej cieczy jest woda, która może być używana do rozcieńczania innych cieczy polarnych, takich jak etanol czy amoniak. Z kolei oleje roślinne, benzyna i toluen są cieczami niepolarnymi, które nie rozpuszczają się w wodzie, dlatego woda ani piana gaśnicza lekka nie mogą być stosowane do ich gaszenia.
Środki gaśnicze a polarność cieczy
Pożary cieczy palnych zaliczane są do grupy pożarów B zgodnie z Polską Normą PN-EN 2:1998. Do ich gaszenia najczęściej stosowane są pian gaśnicze, które powstają zazwyczaj w wyniku napowietrzenia mieszaniny środka pianotwórczego i wody. Głównym zadaniem piany gaśniczej jest oddzielenie powierzchni cieczy od płomienia i powietrza oraz zabezpieczenie jej przed nagrzewaniem się, co ogranicza ilość wytwarzanych par.
Piany gaśnicze dzielą się na:
- Piana ciężka (liczba spienienia poniżej 20): tworzy trwałą i stabilną powłokę, skutecznie odcinając dopływ tlenu.
- Piana średnia (liczba spienienia między 21 a 200): gasi poprzez tłumienie ognia i chłodzenie, ma większy stopień płynności i mniejszy zasięg niż piana ciężka.
- Piana lekka (liczba spienienia powyżej 200): działa przede wszystkim poprzez tłumienie, umożliwia szybkie wypełnienie pianą całych pomieszczeń zamkniętych.
Do gaszenia pożarów cieczy palnych, takich jak benzyna, olej czy rozpuszczalniki, najczęściej stosowane są piany ciężka i średnia. Piana lekka jest używana, gdy zachodzi konieczność szybkiego wypełnienia pianą zamkniętych przestrzeni.
Piany gaśnicze nie mogą być stosowane do gaszenia pożarów cieczy palnych, których pary wchodzą w reakcje chemiczne z wodą, prowadzące do wytworzenia gazów palnych lub substancji żrących. W takich przypadkach skutecznym środkiem gaśniczym mogą okazać się proszki gaśnicze ABC lub BC, gazy obojętne lub dwutlenek węgla.
W sytuacjach, gdy wymagane jest szybkie obniżenie temperatury w rozległym obiekcie, skutecznym rozwiązaniem może okazać się użycie samej wody. Jeśli doszło do pożaru cieczy palnej dobrze rozpuszczającej się w wodzie, np. alkoholu etylowego, wówczas dodanie wody może ją rozcieńczyć do tego stopnia, że powstała mieszanina utraci właściwości palne. Rozwiązania te są dopuszczalne tylko w przypadku pożarów cieczy, których pary nie są wrażliwe na działanie wody.
Właściwości wody jako środka gaśniczego
Woda jest najbardziej rozpowszechnionym środkiem gaśniczym. Jej właściwości gaśnicze polegają na przerywaniu procesu palenia poprzez obniżenie temperatury palącego się ciała poniżej temperatury zapalania oraz odcięcie dostępu tlenu. Właściwości ochładzające wody wynikają z jej dużej pojemności cieplnej oraz bardzo wysokiego ciepła parowania. Działanie rozcieńczające, powodujące obniżenie stężenia tlenu w strefie spalania, polega na tym, że z jednego litra odparowanej wody powstaje ponad 1700 litrów pary.
Duży efekt gaśniczy wywołuje również działanie mechaniczne wody wprowadzonej do ognia pod odpowiednio dużym ciśnieniem. Woda porywa i gasi cząstki płonącego materiału oraz przenikając do jego wnętrza utrudnia proces palenia. Zdolności zwilżające wody sprawiają, że rozpływając się po powierzchni płonącego materiału, przywiera do niego cienką warstwą, uniemożliwiając lub utrudniając dalsze rozszerzanie się pożaru.
Jednakże, woda jako środek gaśniczy ma również wady:
- Wchodzi w reakcje chemiczne z niektórymi ciałami, w wyniku czego mogą powstawać palne i wybuchowe gazy (np. wodór z metalami alkalicznymi) lub proces chemiczny przebiega z wydzielaniem dużej ilości ciepła.
- Trudno nią gasić płynne materiały palne, które są lżejsze od wody i nie rozpuszczają się w niej (np. benzyna, nafta, ropa naftowa), ponieważ utrzymują się one na jej powierzchni, nie oziębiając się i tracąc kontakt z powietrzem.
- W zetknięciu z gorącymi olejami i tłuszczami może powodować ich gwałtowny wyrzut z naczyń i zbiorników wskutek intensywnego parowania, co prowadzi do rozprzestrzenienia się pożaru i może spowodować oparzenia.
- Niebezpieczne jest zetknięcie wody z kwasami (siarkowym, azotowym, solnym), co sprzyja wydzielaniu dużej ilości ciepła, zwłaszcza w przypadku stężonego kwasu siarkowego.
- Woda przewodzi prąd elektryczny, co stanowi poważne niebezpieczeństwo podczas gaszenia pożarów urządzeń lub przewodów będących pod napięciem.
Bezpieczne odległości między urządzeniami pod napięciem a prądownikiem wodnym są zależne od wielu czynników, w tym od rozpuszczonych w wodzie soli mineralnych, napięcia prądu, rodzaju strumienia wodnego oraz odległości od urządzenia pod napięciem. W przybliżeniu, najmniejsza bezpieczna odległość w metrach jest równa średnicy zastosowanego pyszczka w milimetrach.
Sposób użycia gaśnic-pożary grupy A i B (zagrożenia pożarowe)-we współpracy z KZWM Ogniochron S.A.
Ciecze polarne a środki gaśnicze
Ciecze polarne, w przeciwieństwie do węglowodorów, posiadają w swojej strukturze atomy o różnej elektroujemności, np. tlen, azot, siarkę. Ich obecność wpływa na polaryzację wiązań i nierównomierny rozkład elektronów. Wraz ze wzrostem elektroujemności rośnie tendencja do polaryzacji wiązań.
W przypadku cieczy polarnych, takich jak alkohole czy ketony, piany niealkoholoodporne są niszczone stosunkowo szybko. Badania wskazują, że największą zdolnością do niszczenia pian cechują się związki polarne rozpuszczalne w wodzie, mające do czterech atomów węgla w cząsteczce. Najwyższy efekt niszczący obserwuje się w przypadku alkoholi i ketonów. Dlatego też klasyfikacja skuteczności gaśniczej dla środków alkoholoodpornych (norma PN-EN 1568-4) opiera się na testach względem izopropanolu i acetonu.
Rozcieńczenie cieczy polarnej wodą potrafi znacznie zwiększyć trwałość podanej piany ze środka niededykowanego. Wyniki badań wskazują, że czas potrzebny do zniszczenia warstwy piany wzrasta wraz z rozcieńczeniem. W przypadku alkoholi, proces niszczenia piany jest tym wolniejszy, im większe jest ich rozcieńczenie wodą.
Szacując intensywność podawania środka pianotwórczego wymaganą do ugaszenia danego typu pożaru cieczy palnej, należy odnieść się do normy PN-EN 13565. W przypadku cieczy polarnych wymagana jest wyraźnie wyższa intensywność podawania piany niż przy paliwach węglowodorowych. Gaszenie środków polarnych wymaga stosowania pian typu AR (alkoholoodpornych).
Warto zauważyć, że niektóre ciecze polarne, nierozpuszczalne w wodzie i od niej cięższe, nawet po zniszczeniu warstwy piany, utoną pod warstwą wody, co zminimalizuje dostarczanie par cieczy do strefy spalania.
Podczas doboru środków gaśniczych należy pamiętać o ich przeznaczeniu i właściwościach. Nieprawidłowe użycie środka gaśniczego może prowadzić do pogorszenia sytuacji pożarowej lub spowodować dodatkowe straty. W przypadku wątpliwości, zaleca się konsultację ze specjalistą w dziedzinie BHP lub z dostawcą sprzętu i artykułów przeciwpożarowych.
Wodorowęglan amonu, choć nie jest typowym środkiem gaśniczym, ulega rozkładowi do amoniaku, wody i dwutlenku węgla. Związek ten rozpuszcza się w wodzie, dając lekko zasadowe roztwory, i jest stosowany m.in. jako środek gaśniczy.
W kontekście bezpieczeństwa pożarowego, kluczowe jest również zrozumienie parametrów takich jak temperatura zapłonu, punkt wybuchowości, granice wybuchowości oraz polarność cieczy. Wiedza ta pozwala na właściwy dobór środków gaśniczych i projektowanie skutecznych systemów ochrony przeciwpożarowej.