Definicja Pożaru i Czynniki Wpływające na Jego Rozwój

Zrozumienie pożaru i zasad ochrony przeciwpożarowej jest kluczowe dla bezpieczeństwa. Artykuł ten ma na celu przystępnie przedstawić szerokie spektrum zagadnień związanych z pożarami, ich definicją oraz czynnikami wpływającymi na ich powstawanie i rozwój, w tym rolę podwyższonej temperatury.

Czym Jest Pożar?

Pożar jest to niekontrolowany proces spalania dóbr materialnych, który wymaga zorganizowanej akcji ratowniczej. Można go również zdefiniować jako niekontrolowany proces palenia się, występujący w miejscu do tego nieprzeznaczonym, rozprzestrzeniający się w sposób niekontrolowany, powodujący zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi oraz zwierząt, a także straty materialne.

"Trójkąt Pożarowy" - Warunki Powstania Ognia

Aby doszło do pożaru, musi wystąpić tzw. „trójkąt pożarowy”, czyli trzy niezbędne czynniki:

• materiał palny,
• utleniacz (tlen, powietrze, materiał utleniający),
• źródło ognia (źródło energii cieplnej).

Współistnienie tych trzech czynników w jednym miejscu, w jednym czasie i w odpowiednich proporcjach warunkuje zapoczątkowanie i rozwój pożaru. Brak któregokolwiek z nich spowoduje przerwanie procesu palenia, czyli przerwanie łańcuchowej reakcji spalania, co będzie równoznaczne z ugaszeniem pożaru. Znajomość tego faktu jest wykorzystywana w czasie gaszenia pożarów.

Proces Utleniania i Jego Skutki

Pożar jest procesem utleniania się materiałów palnych, czyli łączenia się materiałów palnych z tlenem. Ten proces utleniania przebiega w sposób gwałtowny. Utlenianie jest zjawiskiem bardzo powszechnie występującym w przyrodzie, polega ono na egzotermicznej (z wydzielaniem ciepła) reakcji materiału z tlenem (np. rdzewienie metali, butwienie związków organicznych itp.). Szybkość utleniania wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Pożar jest zjawiskiem destrukcyjnym, mogącym doprowadzić do znacznych strat zarówno w środowisku naturalnym (np. w lasach, łąkach), jak i w gospodarce (np. zniszczenie upraw, budynków, urządzeń). Wiąże się z występowaniem szkodliwych czynników, takich jak: płomienie, wysoka temperatura, dym, iskry, a niekiedy także toksyczne opary i wybuchy. W skrajnych przypadkach może doprowadzić do zniszczenia całych miast i wywołania katastrof ekologicznych.

Fazy Rozwoju Pożaru

Bezpośrednim warunkiem zapoczątkowania pożaru (podobnie jak w procesie spalania) jest istnienie tzw. punktu cieplnego. Pożar charakteryzuje się rozszerzaniem ognia od źródła zapalenia - w tej fazie następuje gwałtowny wzrost temperatury. W kolejnej fazie pożar osiąga pełny rozwój przez objęcie płomieniem całego pomieszczenia lub przez wniknięcie w głąb materiału palnego. Podczas przejścia pożaru do tej fazy może nastąpić rozgorzenie lub wsteczny ciąg płomienia. Następuje gwałtowny wzrost temperatury do około 800-1200 °C w górnej strefie gazów pożarowych.

Wyróżnia się również pożar ukryty, który rozwija się i rozprzestrzenia w pustych przestrzeniach stropów, stropodachów, ścian, podłóg itp.

Klasyfikacja Materiałów Ze Względu na Palność

W podstawowym przepisie dotyczącym ochrony przeciwpożarowej*, jego twórcy spośród wielu innych materiałów wyodrębnili „niebezpieczne pożarowo”. Oznaczać to może, że oprócz nich da się znaleźć także takie, co „pożarowo” są bezpieczne. Z punktu widzenia warunków ludzkiego życia materiały dzieli się na palne i niepalne. Podstawowe kryteria palności materiałów bada się w warunkach, w których człowiek może żyć. Materiały palne dzielono kiedyś na łatwozapalne, trudnozapalne i niezapalne. Obecnie kryteriów jest więcej, ale te najstarsze są najbardziej intuicyjne. Kryteria te informują, że próbka materiału w procedurze badawczej jest łatwa do zapalenia, trudna do zapalenia bądź się nie zapala. Z reguły źródłem pożaru jest jakiś malutki płomyczek, iskra lub żarzenie stanowiące punkt cieplny.

Materiały palne mają jeszcze jedną cechę: temperaturę samozapłonu. Materiał niezapalny pod wpływem malutkiego płomyczka zwęgla się, wydziela ciepło, ale po odstawieniu ogienka nie podtrzymuje własnego spalania, choć miejscowo wypalił się. Należy pamiętać, że nie każdy materiał łatwozapalny jest materiałem niebezpiecznym pożarowo, ale każdy materiał niebezpieczny pożarowo jest materiałem łatwozapalnym.

Wiadomo powszechnie, że im bardziej rozdrobniony materiał, tym łatwiejszy dostęp tlenu do jego cząsteczek, a zatem lepsze właściwości palne. Jeśli rozdrobnienie nadaje materiałowi postać pyłu, mgły lub wręcz postać cząsteczkową, zwiększa to jego podatność na spalanie.

* § 2 ust. 1 pkt 1 rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych i administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109, poz. 719).

Gazy Palne

Przebieg spalania gazów palnych jest tak dynamiczny, że aż przyjmuje postać wybuchu. Gazy palne zapalają się od niewielkich bodźców energetycznych w niemal każdej temperaturze, w której człowiek jest w stanie funkcjonować. Potocznie rzecz ujmując, wybuch to taki rodzaj spalania, przy okazji którego obserwować można nagły przyrost ciśnienia. Nie każde fuknięcie jest wybuchem w rozumieniu przepisów przeciwpożarowych - to kwestia ilości mieszaniny palnej z powietrzem oraz możliwości niszczących po jej zapaleniu. Duże objętości gazu mają znaczne działanie niszczące, przy czym objętość powybuchowa bywa dziesięciokrotnie większa od objętości startowej.

Gazy palne mają jeszcze jedno istotne kryterium kwalifikujące ich właściwości niebezpieczne: granice wybuchowości (GW). Jest to zdolność do wytwarzania mieszaniny palnej z powietrzem w określonych, charakterystycznych dla danej substancji, stężeniach. Dolna granica wybuchowości to minimalne stężenie gazu w powietrzu, przy którym zajdzie reakcja spalania (wybuchu), natomiast górna granica wybuchowości to maksymalne stężenie gazu, powyżej którego reakcja wybuchu nie zachodzi. Granice wybuchowości mają znaczenie przy wyznaczaniu wydajności wentylacji zdolnej do pozbycia się gazu na wypadek jego uwolnienia, na tyle szybko, by nie mógł wytworzyć mieszaniny wybuchowej.

Ważnym kryterium jest ciężar właściwy gazu, czyli jego gęstość. Gazy cięższe od powietrza będą się ścieliły przy ziemi, wnikały w zagłębienia (piwnice); lżejsze od powietrza - unosiły i gromadziły w górnych częściach pomieszczeń, stopniowo wypełniając je od góry do dołu; zbliżone ciężarem do powietrza będą zaś mieszały się równomiernie w całej objętości. Ma to duże znaczenie przy rozszczelnieniu - strefa zagrożenia wybuchem gazów ciężkich będzie bardzo duża przy ziemi, gazów lżejszych - mniejsza. Uwolnienie nawet lekkiego gazu składowanego pod ciśnieniem oznacza jego rozprężanie, czyli schładzanie. Schłodzony gaz ma mniejszą skłonność do unoszenia się.

Istnieje również parametr minimalnej energii zapłonu (MEZ). Temperatura samozapalenia gazów ma znaczenie w dwóch przypadkach: gdy gaz podgrzany do tej temperatury będzie się zapalał samorzutnie w kontakcie z powietrzem, lub gdy mieszanina gazu z powietrzem zapali się od powierzchni nagrzanej do tej temperatury, np. ścianki zbiornika. Za każdym razem zapalenie jest związane z wybuchem. Mieszanina gazu palnego z powietrzem, w odpowiedniej proporcji (w przedziale powyżej dolnej i poniżej górnej granicy wybuchowości), ulega łatwemu zapaleniu od niewielkiego źródła ciepła, a nawet od iskry lub żaru papierosa. Gazy palne stanowią duże niebezpieczeństwo, szczególnie wtedy, gdy wymieszane z powietrzem zostaną podpalone w pomieszczeniu zamkniętym.

Ciecze Palne

Przy palnych cieczach wyróżnia się kolejny parametr kwalifikujący, zwany temperaturą zapłonu. Jest on niezwykle istotny ze względu na bezpieczeństwo oraz właściwości użytkowe cieczy. Temperatura zapłonu to minimalna temperatura otoczenia, w której próbka par cieczy zdolna jest zapalić się od znormalizowanego źródełka energii (iskierki lub ogienka). Ważna jest nie tyle temperatura zapłonu, a zdolność cieczy do wytworzenia takiej ilości oparów, by mogły się zapalić. Zdolność ta jest nazywana prężnością par cieczy. Im ciecz chętniej paruje, czyli im chętniej przechodzi w stan gazowy (ma wyższą prężność par), tym łatwiej wytwarza palne mieszaniny z powietrzem. Ciecze palne ze względu na temperaturę zapłonu podzielono na trzy klasy temperaturowe:

• Klasa I: ciecze o temperaturze zapłonu do 21°C,
• Klasa II: ciecze o temperaturze zapłonu 21-55°C,
• Klasa III: ciecze o temperaturze zapłonu 55-100°C.

Ciecze, a raczej pary cieczy, podobnie jak gazy, mają granice wybuchowości. Ze względu na materiały, których pary bardzo trudno przekraczają górną granicę wybuchowości, na pomarańczowych tablicach bezpieczeństwa w transporcie przed górnym rzędem cyfr identyfikujących właściwości niebezpieczne danej substancji umieszcza się znak X, czyli zakaz polewania (gaszenia wodą).

Inne Specyficzne Materiały i Ich Właściwości

• Karbid (węglik wapnia): W kontakcie z wodą wytwarza acetylen, który wybucha praktycznie w każdym stężeniu mieszaniny z powietrzem, co czyni go niesłychanie groźnym.
• Metale lekkie: Nie można polewać wodą niektórych metali lekkich (sodu, potasu), gdyż w kontakcie z nią wytwarzają wodór, mający właściwości wybuchowe niewiele gorsze od acetylenu. Niektóre metale (np. lit, sód, potas, glin i ich stopy) spalają się, zużywając tlen z powietrza, albo - jako mieszaniny mające w swym składzie utleniacze - spalają się bez dostępu powietrza (np. termit, elektron). Materiałem, który pierwszy przychodzi na myśl, gdy mowa o palących się metalach, jest magnez, spalający się z wydzieleniem oślepiającego blasku.
• Materiały o niskiej temperaturze samozapłonu: To materiały, których temperatura samozapłonu jest niższa od maksymalnej temperatury, w jakiej może żyć człowiek. Do tej kategorii zaliczają się utleniacze i paliwa rakietowe, np. nadtlenek wodoru, a także fosfor biały.
• Materiały wybuchowe: Niekoniecznie są to materiały stałe. Nitrogliceryna jest cieczą, którą wystarczy wstrząsnąć w obecności powietrza, by wybuchła. Dynamit to nasączona nitrogliceryną ziemia okrzemkowa owinięta kartonem. Bywają i stabilniejsze materiały, tj. heksogen czy oktogen. Bardzo reaktywny jest czarny proch. Właściwości wybuchowe mają również niektóre powszechnie stosowane nawozy sztuczne.
• Materiały o małej stabilności fizykochemicznej: Rozkład oznacza, że materiał pozbawiony osłony lub niechcący podgrzany rozdziela się na czynniki pierwsze. Polimeryzacja oznacza coś odwrotnego do rozkładu, mianowicie materiał pozbawiony osłony bądź podgrzany scala się lub przekształca w coś innego, na zasadzie „chemicznej zmiany stanu skupienia”. Obydwa procesy zachodzą stale w niemal wszystkich tworzywach sztucznych, ale w długim czasie. Mniejszość tych tworzyw ma skłonność do szybszych (a nawet błyskawicznych) przekształceń, co następuje z wydzieleniem ciepła i ciśnienia, prowadząc do gwałtownego pożaru lub wybuchu, często z wydzieleniem trujących substancji. Co gorsza, wiele z tych substancji jest transportowanych w podwyższonych temperaturach.
• Materiały ze skłonnością do samozapłonu: Takim materiałem jest niedosuszona trawa lub mieszanki nawozów sztucznych. Samozapłon może wystąpić, gdy materiały palne są składowane w nadmiernych ilościach lub są zbliżone do czynników inicjujących pożar.

Czynniki Inicjujące Pożar

Pożary mogą być inicjowane przez różnorodne czynniki:

• Czynniki naturalne: Pożar może zostać zainicjowany przez zjawiska naturalnie występujące w przyrodzie, jak np. wyładowania atmosferyczne.
• Czynniki ludzkie: Pożary inicjowane są przez działalność człowieka (pośrednią lub bezpośrednią), np. poprzez pojawienie się bodźców energetycznych zdolnych do inicjacji pożaru (iskra, niedopałek papierosa, wadliwa instalacja elektryczna).

Wiele sytuacji, w których składowanie nadmiernych ilości materiałów palnych „bezpiecznych” pożarowo bądź ich zbliżenie do czynników inicjujących pożar, powoduje tragiczne skutki. Gdy miejsce pracy tonie w odpadach poprodukcyjnych lub jest zawalone wyrobami gotowymi, nietrudno o nieszczęście, jeśli znajdzie się jakieś zarzewie ognia, albo ktoś zechce położyć na obudowie reflektora jakieś szmaty lub słomianą matę.

Metody Gaszenia Pożarów

Najbardziej znanymi metodami walki z pożarem jest użycie środków gaśniczych.

• Woda: Absorbuje z palącego się ciała duże ilości ciepła, tym samym uniemożliwiając dalsze palenie się. W zetknięciu się wody z pożarem wytwarza się para wodna, która wypiera tlen z ogniska pożaru, hamując cały proces palenia się.
• Piany gaśnicze: Mogą być podawane w postaci piany lekkiej, średniej lub ciężkiej, co zwiększa zakres ich stosowania. W przypadku pożaru cieczy rozpuszczalnych w wodzie (np. etanolu) stosowanie piany wymaga użycia specjalnych środków pianotwórczych zapobiegających niszczeniu piany przez ciecz. Piany utworzone z użyciem tych środków doskonale nadają się do gaszenia pożarów innych cieczy.
• Proszy gaśnicze: To drobno zmielone (niepalne) związki węglanowe lub fosforanowe - mają za zadanie odizolować płonące ciała od dostępu tlenu. Są bardzo skutecznym środkiem gaśniczym, ich dominującym mechanizmem gaśniczym jest zmiana parametrów cieplnych środowiska pożaru, polegająca m.in. na pochłanianiu ciepła, co z kolei powoduje zmniejszenie szybkości reakcji chemicznych w płomieniu i stopniowe jego wygaszenie.
• Piasek: Należy do łatwo dostępnych środków gaśniczych. Jego działanie polega na odcięciu dostępu tlenu od palącego się materiału. Użycie piasku zapobiega rozbryzgom.
• Koce gaśnicze: Służą do gaszenia małych przedmiotów lub powierzchni nie większych niż 1 m².
• Specjalne środki dla metali: Podstawowym środkiem gaśniczym jest chlorek sodu, który przy zetknięciu się z płonącym metalem zaczyna się topić i wytwarza wokół niego warstwę, która odcina dostęp tlenu. Stosuje się także sproszkowaną miedź (np. dla litu). W niektórych przypadkach (w laboratorium) można gasić metal ciekłym azotem lub dwutlenkiem węgla, aby obniżyć jego temperaturę poniżej temperatury zapłonu. W miejscach, gdzie są przechowywane duże ilości palnych metali, powinny być zainstalowane automatyczne instalacje gaśnicze z odpowiednim środkiem (sól, miedź) oraz przygotowane w pobliżu zbiorniki z tym samym środkiem.
• Specjalne środki dla tłuszczów i olejów spożywczych: W przypadku pożarów małej ilości gorącego tłuszczu wystarczy zwykła gaśnica B, BC, ABC. Natomiast gaszenie w ten sposób takich pożarów w restauracjach, kiedy zapali się duża ilość rozgrzanego tłuszczu, może być nieskuteczne. Należy wtedy stosować specjalne gaśnice klasy F, zawierające przeważnie roztwór octanu potasu.

Zagrożenie Pożarowe Lasu

Pożary na terenach ekosystemów leśnych przynoszą duże straty ekonomiczne i ekologiczne. Czynniki meteorologiczne wpływają na stan wilgotności pokrywy ściółkowej, który decyduje o możliwości powstania pożaru lasu. Temperatura powietrza powyżej 24°C, wilgotność względna powietrza poniżej 40%, brak opadów atmosferycznych i brak zachmurzenia lub zachmurzenie małe są parametrami, które określają tzw. stopnie zagrożenia pożarowego lasu. Im bardziej rośnie wartość temperatury powietrza, a jego wilgotność maleje, im dłużej nie występują opady, tym większe jest zagrożenie pożarowe. Wilgotność ściółki wynosząca 30% jest progiem granicznym, powyżej którego powstanie pożaru w lesie od punktowych źródeł ciepła i jego rozprzestrzenianie się jest mało prawdopodobne.

tags: #podwyzszona #temperatura #pozar #definicja