PIROTEHNIKA
Dr Vladica Božić
Uoči leta…
Ubrzano gašenje POŽARA
Jedno od sredstava za gašenje požara su gasogeneratori na bazi čvrstih raketnih goriva, pod nazivom aparati za gašenje požara sa pirotehnički generisanim aerosolom. Princip rada ovih gasogeneratora se zasniva na istovremenoj emisiji velike količine inertnih gasova i čvrstih čestica sa vatrogasnim svojstvima, koje nastaju pri termičkoj razgradnji (kontrolisanom sagorevanju) pirotehničkog punjenja.
Kada se ova smeša usmeri direktno u zonu požara, prekida lan- čanu reakciju gorenja kombinacijom različitih fizič- kih efekata (zagušivanje, hlađenje i efekat protoka) i, katalitičkim delovanjem na proces sagorevanja, eliminiše plamen i suzbija vatra
Aparat sa pirotehnički generisanim aerosolom
Funkcionalno, gasogenerator se sastoji iz metalnog kućišta u kome su smešteni čvrsto pirotehničko punjenje, komora sagorevanja, deo za hlađenje i uređaj za aktiviranje. U kućištu i komori je pre gašenja nulti unutrašnji pritisak. Aktiviranje aparata se vrši paljenjem pirotehnič- kog punjenja pomoću štapina, električnog impulsa ili direktnim izlaganjem toploti (ubacivanjem u požar kao granata), što izaziva njegovu termičku razgradnju.
Sagorevanjem se, pored gasova, stvaraju soli i oksidi alkalnih metala u obliku sitnih čestica koje su u stanju da vežu hemijske radikale koji učestvuju u procesu sagorevanja. Vreli gasovi u komori sagorevanja izazivaju brzo povećanje unutrašnjeg pritiska, zbog čega se oni, pre ispuštanja u okolinu, propuštaju kroz deo za hlađenje gde im se apsorbuje toplota i na taj način smanjuje temperatura.
Time se povećava efikasnost gasova pri gašenju požara, jer su oni tada u stanju da apsorbuju veću količinu toplote od vatre. Na izlazu su ugrađene fine metalne mrežice ili porozne ploče koji poboljšavaju mešanja gasova i čestica tako da se oni formiraju kao fini aerosol kada se ispuste u prostor koji se štiti od požara.
Zbog povećane opasnosti od požara, raste potreba za novim sredstvima za njihovo gašenje, jer postojeća (voda, pene ili CO2 gas) ne mogu da zadovolje sve zahteve gašenja. Iako su u početku bromofluoro-karboni, kao što su haloni, našli široku primenu kao sredstvo za gašenje požara zbog velike efikasnosti, Montrealskim protokolom su zabranjeni za upotrebu zbog štetnog efekta na ozon u stratosferi. Zabrana korišćenja halona je primorala proizvođače sistema za gašenje požara na razvoj novih hemijskih sredstava i tehnika za gašenje.
Mehanizam sa pirotehnički generisanim aerosolom
Sagorevanje ili gorenje je niz egzo-termnih hemijskih reakcija pri oksidaciji nekog goriva, u kojem se zbog promene hemijskih sastojaka stvara toplota. Uz oslobađanje toplote, može se pojaviti svetlost, u obliku žarenja ili plamena. Goriva su najčešće organske materije (posebno ugljovodonici) u gasovitom, tečnom ili čvrstom stanju.
Kod aparata sa pirotehnički generisanim aerosolima postoje 4 efekta kojima se eliminiše plamen i gasi požar:
1) Zagušivanje ili razređivanje kiseonika je fizički efekat koji se dešava kada se u smešu goriva i vazduha dodaje treći gas - CO2, inertni gasovi-inergeni, vodena para. Dodavanje treceg gasa u gorivo, vazdušnu ́ smešu, dovodi do menjanja kvantitativnog odnosa goriva i kiseonika, što smanjuje brzinu hemijskih reakcija. Pošto se sagorevanje ugljovodonika uglavnom prekida kada koncentracija kiseonika u zoni sagorevanja padne ispod 15%, uvođenje dovoljne količine inertnih gasova iz aparata za gašenje u zonu požara može naglo da smanji koncentraciju kiseonika i čak potpuni odvoji kiseonik od gorivne materije.
2) snižavanje temperature je efekat kada se fizički utiče na smanjenje temperature plamena čime se smanjuje brzina hemijskih reakcija sagorevanja. Ako se ubacivanjem hladnije materije u zonu plamena temperature smanji tako da padne ispod kritične tačke, reakcija sagorevanja ne može biti održiva i dolazi do ga- šenje plamena. U slučaju smeše vazduha i ugljovodonika, samoodrživo sagorevanje je moguće na temperaturama približno iznad 1600 K, jer se tada procesom sagorevanja oslobađa dovoljno toplote koja se vraca ́ nazad i izaziva isparavanje još više goriva i tako pokre- će dalje sagorevanje.
3) efekat protoka - brzine izduženja plamena se de- šava kad postoji velika brzina protoka velike količine gasa koji može dovesti do odvajanja plamena od zapaljive materije i njegovog naglog nestanka. Emisija velike količine gasa velikom brzinom iz uređaja za gašenje požara povećava njihovu efikasnost u suzbijanju vatre. Kod aparata sa pirotehnički generisanim aerosolom, protok i brzina emitovanja aerosola i vreme njihove isporuke su veći u poređenju sa klasičnim aparatima za gašenje požara sa bocama pod pritiskom.
4) Antikatalitički efekat je hemijski efekat dodavanja određenih supstanci u plamen kojim se postiže smanjivanje brzine reakcije sagorevanja. Neke supstance (kao što su soli alkalnih metala) su sposobne da reaguju sa hemijskim radikalima, kao što su joni hidroksida i vodonika iz procesa sagorevanja ugljovodonika. Uklanjanjem hemijskih radikala iz plamena eliminiše se energija koja održava proces sagorevanja. Njihova efikasnost u gašenju požara je u velikoj meri određena svojstvima samih alkalnih metala i elemenatima koji su vezani za alkalni metal, i najveći je za one koje sadrže kiseonik i halide.
Najbolji efekat pri gašenju požara su pokazala pirotehnička punjenja izra- đena od hlorida i karbonata natrijuma i kalijuma koja će, na visokim teperaturama sagorevanja, formirati halogenide alkalnih metala u gasovitom obliku. Kasnije, pri hlađenju i izduvavanju u spoljnu sredinu, njihova temperatura opada i oni se mogu kondenzovati u čvrste čestice veličine nekoliko mikrona. Ako se zajedno sa inertnim gasovima usmere u zonu požara (kao aerosoli), temperatura plamena će izazvati termalnu disocijaciju ovih soli na jone alkalnih metala i halogene jone. Ovi radikali reaguju sa hemijskim radikalima u procesu sagorevanja (joni hidroksida i vodonika) i uklanjaju ih, izazivajući time prestanak procesa sagorevanja i gašenje plamena.
Primena aparata
Ispitivanja su pokazala da aparati za gašenje sa pirotehnički gerenisanim aerosolom proizvode velike količine inertnih gasova u veoma kratkom roku, koji pri suzbijanju požara obezbeđuje zagušivanje, hlađenje i efekat protoka. Uporedo sa inertnim gasovima, ovi aparati velikom brzinom ispuštaju visoko efikasna hemijski aktivna sredstva koja uklanjaju hemijske radikale, čime se povecava ukupna efikasnost protivpo ́ - žarnog uređaja.
Velika brzina ispuštanja hemijski aktivnih sredstava povecava njihovu efikasnost jer omo ́ - gućava njihovo bolje prodiranje u plamen i bolji raspored u zatvorenom prostoru. Ovi uređaji se mogu koristiti za gašenje više klasa požara, pri čemu su lagani, malih dimenzija, brže deluju i imaju duže vreme pražnjenja od drugih trenutno dostupnih uređaja sa različitim sredstvima za gašenje požara. Protivpožarni sistemi sa ovim uređajima su jednostavne konstrukcije i navina koriščenja.
Mali i lagani, efikasni
Pomenuti sistemi mogu se koristiti za gašenje po- žara usmerenim mlazom ka električnim instalacijama i elektro uređajima visokog i niskog napona kao i drugim uređajima u industrijskim objektima, petrohemijskoj i hemijskoj industriji, skladištima lakozapaljivih tečnosti i premaznih materijala; garažama i skladištima materijalnih vrednosti (muzejima, bibliotekama, arhivima). Takođe, mogu se koristiti za zaštitu objekata u drumskom, železničkom, pomorskom, vazdušnom, PTT, radio i TV saobraćaju, posebno tamo gde su potrebni mali i lagani sistemi za zaštitu od požara.
U transportnim sredstvima se primenjuju u sastavu automatskog uređaja za gašenje požara. Osim toga, mogu da se koriste za gašenje u zatvorenim prostorijama kada je potrebna određena koncentraciju sredstava za gašenje u celom prostoru, bez obzira na mesta u prostoriji gde se javlja vatra (pod ili plafon). Pored velike efikasnosti, ovi aparati omogućuju novi pristup u ga- šenju požara koji se razlikuje od načina gašenja svih do sada poznatih sredstava.
Dr Vladica Božić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
