المخاطر والإجراءات الوقائية بالمنشآت الكهربائية

تُظهر المكونات العديدة التي تتكون منها التركيبات الكهربائية درجات متفاوتة من المتانة. بغض النظر عن هشاشتها المتأصلة ، يجب أن تعمل جميعًا بشكل موثوق في ظل ظروف صارمة. لسوء الحظ ، حتى في أفضل الظروف ، تتعرض المعدات الكهربائية لأعطال قد تؤدي إلى إصابات بشرية أو أضرار مادية.

إن التشغيل الآمن للتركيبات الكهربائية هو نتيجة التصميم الأولي الجيد ، وليس مجرد تعديل أنظمة السلامة. هذه نتيجة طبيعية لحقيقة أنه بينما يتدفق التيار بسرعة الضوء ، فإن جميع الأنظمة الكهروميكانيكية والإلكترونية تظهر اختفاء رد الفعل ، والذي ينتج بشكل أساسي عن القصور الذاتي الحراري والقصور الذاتي الميكانيكي وظروف الصيانة. هذه الأزمنة ، مهما كانت أصولها ، طويلة بما يكفي للسماح للبشر بالإصابة وتلف المعدات (Lee، Capelli-Schellpfeffer and Kelly 1994؛ Lee، Cravalho and Burke 1992؛ Kane and Sternheim 1978).

من الضروري أن يتم تركيب المعدات وصيانتها بواسطة موظفين مؤهلين. يجب التأكيد على أن التدابير التقنية ضرورية لضمان التشغيل الآمن للمنشآت ولحماية البشر والمعدات.

مقدمة في المخاطر الكهربائية

يتطلب التشغيل السليم للتركيبات الكهربائية حماية الآلات والمعدات والدوائر والخطوط الكهربائية من الأخطار الناجمة عن العوامل الداخلية (أي الناشئة داخل التركيب) والعوامل الخارجية (Andreoni and Castagna 1983).

تشمل الأسباب الداخلية:

• مدى الجهد

• دوائر قصيرة

• تعديل شكل موجة التيار

• الحث

• تدخل

• التيارات الزائدة

• التآكل ، مما يؤدي إلى تسرب التيار الكهربائي إلى الأرض

• تسخين المواد الموصلة والعازلة ، مما قد يؤدي إلى حروق المشغل ، وانبعاثات الغازات السامة ، وحرائق المكونات ، وفي الأجواء القابلة للاشتعال ، والانفجارات

• تسرب السوائل العازلة مثل الزيت

• توليد الهيدروجين أو الغازات الأخرى التي قد تؤدي إلى تكوين مخاليط متفجرة.

تتطلب كل مجموعة من المعدات والمخاطر تدابير وقائية محددة ، بعضها يفرضه القانون أو اللوائح الفنية الداخلية. تقع على عاتق الشركات المصنعة مسؤولية إدراك الاستراتيجيات التقنية المحددة القادرة على تقليل المخاطر.

تشمل الأسباب الخارجية ما يلي:

• العوامل الميكانيكية (السقوط ، المطبات ، الاهتزاز)

• العوامل الفيزيائية والكيميائية (الإشعاع الطبيعي أو الاصطناعي ، درجات الحرارة القصوى ، الزيوت ، السوائل المسببة للتآكل ، الرطوبة)

• الرياح والجليد والبرق

• الغطاء النباتي (الأشجار والجذور ، الجافة والرطبة)

• الحيوانات (في كل من المناطق الحضرية والريفية) ؛ قد يؤدي ذلك إلى إتلاف عزل خط الطاقة ، وبالتالي يتسبب في حدوث دوائر قصر أو جهات اتصال خاطئة

وأخيرا وليس آخرا،

• البالغون والأطفال المتهورون أو المتهورون أو الجهلون بالمخاطر وإجراءات التشغيل.

تشمل الأسباب الخارجية الأخرى التداخل الكهرومغناطيسي من مصادر مثل خطوط الجهد العالي وأجهزة الاستقبال اللاسلكية وآلات اللحام (القادرة على توليد جهد زائد عابر) والملفات اللولبية.

تنشأ الأسباب الأكثر شيوعًا للمشكلات من خلل أو غير قياسي:

• معدات الحماية الميكانيكية أو الحرارية أو الكيميائية
• أنظمة التهوية أو أنظمة تبريد الماكينات أو المعدات أو الخطوط أو الدوائر
• تنسيق العوازل المستخدمة في أجزاء مختلفة من المصنع
• تنسيق الصمامات والقواطع الآلية.

المصهر الفردي أو قاطع الدائرة الأوتوماتيكي غير قادر على توفير الحماية الكافية ضد زيادة التيار في دائرتين مختلفتين. يمكن أن توفر الصمامات أو قواطع الدائرة الأوتوماتيكية الحماية ضد حالات فشل الطور المحايد ، لكن الحماية ضد حالات فشل الطور الأرضي تتطلب قواطع دارة أوتوماتيكية للتيار المتبقي.

• استخدام مرحلات ومفرزات الجهد لتنسيق أنظمة الحماية
• أجهزة الاستشعار والمكونات الميكانيكية أو الكهربائية في أنظمة الحماية الخاصة بالمنشأة
• فصل الدوائر عند الفولتية المختلفة (يجب الحفاظ على فجوات هواء كافية بين الموصلات ؛ يجب عزل الوصلات ؛ يجب أن تكون المحولات مزودة بدروع مؤرضة وحماية مناسبة ضد الجهد الزائد ، ولها ملفات أولية وثانوية منفصلة تمامًا)
• رموز الألوان أو غيرها من الأحكام المناسبة لتجنب الخطأ في تعريف الأسلاك
• يؤدي الخلط بين المرحلة النشطة والموصل المحايد إلى كهربة المكونات المعدنية الخارجية للمعدات
• معدات الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.

هذه مهمة بشكل خاص للأجهزة والخطوط المستخدمة لنقل البيانات أو تبادل الحماية و / أو إشارات التحكم. يجب الحفاظ على فجوات كافية بين الخطوط ، أو استخدام المرشحات والدروع. تستخدم كابلات الألياف الضوئية أحيانًا في الحالات الأكثر خطورة.

تزداد المخاطر المرتبطة بالتركيبات الكهربائية عندما يتعرض الجهاز لظروف تشغيل قاسية ، وغالبًا ما يكون ذلك نتيجة للمخاطر الكهربائية في البيئات الرطبة أو الرطبة.

الطبقات الرقيقة الموصلة للسائل التي تتشكل على الأسطح المعدنية والعازلة في البيئات الرطبة أو الرطبة تخلق مسارات تيار جديدة وغير منتظمة وخطيرة. يقلل تسرب المياه من كفاءة العزل ، وفي حالة اختراق الماء للعزل ، فقد يتسبب ذلك في حدوث تسرب للتيار وقصر الدائرة. هذه الآثار لا تلحق الضرر بالتركيبات الكهربائية فحسب ، بل تزيد بشكل كبير من المخاطر البشرية. هذه الحقيقة تبرر الحاجة إلى معايير خاصة للعمل في البيئات القاسية مثل المواقع المكشوفة والمنشآت الزراعية ومواقع البناء والحمامات والمناجم والأقبية وبعض الأماكن الصناعية.

تتوفر المعدات التي توفر الحماية من المطر أو الرذاذ الجانبي أو الغمر الكامل. من الناحية المثالية ، يجب أن تكون المعدات مغلقة ومعزولة ومقاومة للتآكل. يجب تأريض العبوات المعدنية. آلية الفشل في هذه البيئات الرطبة هي نفسها التي لوحظت في الأجواء الرطبة ، لكن الآثار قد تكون أكثر حدة.

الأخطار الكهربائية في الأجواء المتربة

تسبب الأتربة الدقيقة التي تدخل الآلات والمعدات الكهربائية تآكلًا ، خاصةً الأجزاء المتحركة. قد يتسبب توصيل الغبار أيضًا في حدوث دوائر قصيرة ، بينما قد يؤدي عزل الغبار إلى مقاطعة تدفق التيار وزيادة مقاومة التلامس. تراكمات الغبار الناعم أو الخشن حول صناديق المعدات هي رطوبة محتملة وخزانات مياه. الغبار الجاف هو عازل حراري ، يقلل من تشتت الحرارة ويزيد درجة الحرارة المحلية ؛ فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف الدوائر الكهربائية والتسبب في حرائق أو انفجارات.

يجب تركيب أنظمة مقاومة الماء والانفجار في المواقع الصناعية أو الزراعية حيث تتم العمليات المتربة.

المخاطر الكهربائية في الأجواء القابلة للانفجار أو في المواقع التي تحتوي على مواد متفجرة

يمكن أن تحدث الانفجارات ، بما في ذلك تلك التي تحدث في الأجواء التي تحتوي على غازات وغبار متفجر ، عن طريق فتح وإغلاق الدوائر الكهربائية الحية ، أو عن طريق أي عملية عابرة أخرى قادرة على توليد شرارات من الطاقة الكافية.

هذا الخطر موجود في مواقع مثل:

• المناجم والمواقع تحت الأرض حيث قد تتراكم الغازات ، وخاصة الميثان
• الصناعات الكيميائية
• غرف تخزين بطاريات الرصاص ، حيث قد يتراكم الهيدروجين
• صناعة الأغذية ، حيث يمكن إنتاج مساحيق عضوية طبيعية
• صناعة المواد الاصطناعية
• علم المعادن ، وخاصة تلك التي تشمل الألمنيوم والمغنيسيوم.

في حالة وجود هذا الخطر ، يجب تقليل عدد الدوائر الكهربائية والمعدات - على سبيل المثال ، عن طريق إزالة المحركات والمحولات الكهربائية أو استبدالها بمعدات تعمل بالهواء المضغوط. يجب إحاطة المعدات الكهربائية التي لا يمكن إزالتها ، لتجنب أي تلامس للغازات والأتربة القابلة للاشتعال بالشرر ، والحفاظ على جو غاز خامل بضغط إيجابي داخل العلبة. يجب استخدام العبوات المقاومة للانفجار والكابلات الكهربائية المقاومة للحريق حيث يوجد احتمال حدوث انفجار. تم تطوير مجموعة كاملة من المعدات المقاومة للانفجار لبعض الصناعات عالية الخطورة (مثل صناعات النفط والصناعات الكيماوية).

بسبب التكلفة العالية للمعدات المقاومة للانفجار ، تنقسم المصانع عادة إلى مناطق خطر كهربائي. في هذا النهج ، يتم استخدام معدات خاصة في المناطق عالية الخطورة ، بينما يتم قبول قدر معين من المخاطر في مناطق أخرى. تم تطوير معايير وحلول تقنية مختلفة خاصة بالصناعة ؛ هذه عادة ما تنطوي على مزيج من التأريض وفصل المكونات وتركيب حواجز تقسيم المناطق.

الترابط متساوي الجهد

إذا كانت جميع الموصلات ، بما في ذلك الأرض ، التي يمكن لمسها في وقت واحد بنفس الإمكانات ، فلن يكون هناك خطر على البشر. أنظمة الترابط متساوية الجهد هي محاولة لتحقيق هذا الشرط المثالي (Andreoni and Castagna 1983 ؛ Lee و Cravalho و Burke 1992).

في الترابط متساوي الجهد ، يتم توصيل كل موصل مكشوف للمعدات الكهربائية غير الناقلة وكل موصل خارجي يمكن الوصول إليه في نفس الموقع بموصل مؤرض وقائي. وتجدر الإشارة إلى أنه في حين أن نواقل المعدات غير الناقلة قد ماتت أثناء التشغيل العادي ، فقد تصبح حية بعد فشل العزل. من خلال تقليل جهد التلامس ، يمنع الترابط متساوي الجهد المكونات المعدنية من الوصول إلى الفولتية التي تشكل خطورة على كل من البشر والمعدات.

من الناحية العملية ، قد يكون من الضروري توصيل نفس الآلة بشبكة الترابط متساوية الجهد في أكثر من نقطة واحدة. يجب تحديد مناطق الاتصال الضعيف ، بسبب وجود عوازل مثل مواد التشحيم والطلاء ، على سبيل المثال. وبالمثل ، من الممارسات الجيدة توصيل جميع أنابيب الخدمة المحلية والخارجية (مثل المياه والغاز والتدفئة) بشبكة الربط متساوية الجهد.

أساس

في معظم الحالات ، من الضروري تقليل انخفاض الجهد بين موصلات التركيب والأرض. يتم تحقيق ذلك عن طريق توصيل الموصلات بموصل وقائي مؤرض.

هناك نوعان من التوصيلات الأرضية:

• أسس وظيفية - على سبيل المثال ، تأريض الموصل المحايد لنظام ثلاثي الطور ، أو نقطة المنتصف لملف محول ثانوي
• أسباب وقائية - على سبيل المثال ، تأريض كل موصل على قطعة من المعدات. الهدف من هذا النوع من التأريض هو تقليل جهد الموصل عن طريق إنشاء مسار تفضيلي لتيارات الأعطال ، خاصة تلك التيارات التي من المحتمل أن تؤثر على البشر.

في ظل ظروف التشغيل العادية ، لا يتدفق التيار عبر التوصيلات الأرضية. ومع ذلك ، في حالة التنشيط العرضي للدائرة ، يكون تدفق التيار عبر وصلة التأريض منخفضة المقاومة مرتفعًا بما يكفي لإذابة المصهر أو الموصلات غير المؤرضة.

الحد الأقصى لجهد الخطأ في الشبكات المتوازنة المسموح به في معظم المعايير هو 50 فولت للبيئات الجافة ، و 25 فولتًا للبيئات الرطبة أو الرطبة ، و 12 فولتًا للمختبرات الطبية والبيئات الأخرى عالية الخطورة. على الرغم من أن هذه القيم هي مجرد مبادئ توجيهية ، يجب التأكيد على ضرورة ضمان أسس مناسبة في أماكن العمل والأماكن العامة وخاصة المساكن.

تعتمد كفاءة التأريض بشكل أساسي على وجود تيارات تسرب أرضية عالية ومستقرة ، ولكن أيضًا على اقتران كلفاني مناسب للشبكة متساوية الجهد ، وقطر الموصلات المؤدية إلى الشبكة. نظرا لأهمية التسرب الأرضي ، يجب تقييمه بدقة كبيرة.

يجب أن تكون الوصلات الأرضية موثوقة مثل الشبكات متساوية الجهد ، ويجب التحقق من تشغيلها بشكل صحيح على أساس منتظم.

مع زيادة مقاومة الأرض ، تقترب إمكانات كل من موصل التأريض والأرض حول الموصل من الدائرة الكهربائية ؛ في حالة الأرض حول الموصل ، تتناسب الإمكانات المتولدة عكسيًا مع المسافة من الموصل. من أجل تجنب الجهد الكهربي الخطير ، يجب حماية الموصلات الأرضية بشكل صحيح وتثبيتها في الأرض على أعماق مناسبة.

كبديل لتأريض المعدات ، تسمح المعايير باستخدام معدات مزدوجة العزل. هذه المعدات ، الموصى باستخدامها في البيئات السكنية ، تقلل من فرصة فشل العزل من خلال توفير نظامي عزل منفصلين. لا يمكن الاعتماد على المعدات ذات العزل المزدوج لتوفير الحماية الكافية ضد أعطال الواجهة مثل تلك المرتبطة بالمقابس المفكوكة ولكن الحية ، نظرًا لأن معايير التوصيل ومقبس الحائط في بعض البلدان لا تتناول استخدام مثل هذه المقابس.

القواطع

تتمثل الطريقة الأضمن لتقليل المخاطر الكهربائية على البشر والمعدات في تقليل مدة زيادة تيار العطل والجهد ، بشكل مثالي قبل أن تبدأ الطاقة الكهربائية في الزيادة. عادةً ما تشتمل أنظمة الحماية في المعدات الكهربائية على ثلاث مرحلات: مرحل تيار متبقي للحماية من الفشل نحو الأرض ، ومرحل مغناطيسي ومرحل حراري للحماية من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة.

في قواطع التيار المتبقي ، يتم لف الموصلات في الدائرة حول حلقة تكتشف مجموع المتجهات للتيارات التي تدخل وتخرج من المعدات المراد حمايتها. مجموع المتجه يساوي صفر أثناء التشغيل العادي ، ولكنه يساوي تيار التسرب في حالات الفشل. عندما يصل تيار التسرب إلى عتبة القاطع ، يتم تعثر القاطع. يمكن أن تتعطل قواطع التيار المتبقي بواسطة تيارات منخفضة تصل إلى 30 مللي أمبير ، مع زمن انتقال منخفض يصل إلى 30 مللي أمبير.

الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يحمله الموصل بأمان هو وظيفة من منطقة المقطع العرضي ، والعزل والتركيب. سينتج عن ارتفاع درجة الحرارة إذا تم تجاوز الحد الأقصى للحمل الآمن أو إذا كان تبديد الحرارة محدودًا. تعمل الأجهزة ذات التيار الزائد مثل الصمامات وقواطع الدائرة المغناطيسية الحرارية على كسر الدائرة تلقائيًا في حالة حدوث تدفق تيار مفرط أو حدوث أعطال أرضية أو حمل زائد أو دائرة قصر. يجب أن تقطع أجهزة التيار الزائد التدفق الحالي عندما يتجاوز قدرة الموصل.

يعد اختيار معدات الحماية القادرة على حماية كل من الأفراد والمعدات أحد أهم القضايا في إدارة التركيبات الكهربائية ويجب أن يأخذ في الاعتبار ليس فقط قدرة الحمل الحالية للموصلات ولكن أيضًا خصائص الدوائر والأجهزة المتصلة هم.

يجب استخدام الصمامات الخاصة عالية السعة أو قواطع الدائرة في الدوائر التي تحمل أحمال تيار عالية جدًا.

فيوزات

تتوفر عدة أنواع من الصمامات ، كل منها مصمم لتطبيق معين. قد يؤدي استخدام النوع الخاطئ من الصمامات أو الصمامات ذات السعة الخاطئة إلى إصابة الجهاز وتلفه. ينتج عن الإفراط في الصهر في كثير من الأحيان ارتفاع درجة حرارة الأسلاك أو المعدات ، مما قد يؤدي بدوره إلى نشوب حرائق.

قبل استبدال الصمامات ، قم بإغلاق الدائرة ووضع علامة عليها واختبارها للتحقق من أن الدائرة قد ماتت. يمكن أن ينقذ الاختبار الأرواح. بعد ذلك ، حدد سبب أي دائرة قصر أو أحمال زائدة ، واستبدل الصمامات المنفوخة بصمامات من نفس النوع والسعة. لا تقم أبدًا بإدخال الصمامات في دائرة كهربائية حية.

القواطع

على الرغم من استخدام قواطع الدائرة منذ فترة طويلة في الدوائر عالية الجهد ذات السعات الحالية الكبيرة ، إلا أنها تستخدم بشكل متزايد في العديد من أنواع الدوائر الأخرى. تتوفر العديد من الأنواع ، مما يوفر خيار التشغيل الفوري والمتأخر والتشغيل اليدوي أو التلقائي.

تنقسم القواطع الكهربائية إلى فئتين عامتين: حرارية ومغناطيسية.

تتفاعل قواطع الدائرة الحرارية فقط مع ارتفاع درجة الحرارة. لذلك ستؤثر الاختلافات في درجة الحرارة المحيطة بالمفتاح على النقطة التي يتعثر عندها القاطع.

من ناحية أخرى ، تتفاعل قواطع الدائرة المغناطيسية فقط مع كمية التيار التي تمر عبر الدائرة. يُفضل استخدام هذا النوع من القواطع حيث تتطلب التقلبات الواسعة في درجات الحرارة المبالغة في تقدير قاطع الدائرة ، أو حيث يتم تعثر القاطع بشكل متكرر.

في حالة التلامس مع الخطوط التي تحمل أحمالًا عالية التيار ، لا يمكن للدوائر الواقية أن تمنع الإصابة الشخصية أو تلف المعدات ، لأنها مصممة فقط لحماية خطوط الطاقة والأنظمة من التدفق الزائد للتيار الناتج عن الأعطال.

بسبب مقاومة التلامس مع الأرض ، فإن التيار الذي يمر عبر جسم ما يتلامس مع الخط في نفس الوقت والأرض عادة ما يكون أقل من تيار التعثر. قد يتم تقليل تيارات الصدع التي تتدفق عبر البشر بشكل أكبر من خلال مقاومة الجسم إلى النقطة التي لا تتعثر فيها القاطع ، وبالتالي فهي خطيرة للغاية. يكاد يكون من المستحيل تصميم نظام طاقة من شأنه أن يمنع إصابة أو تلف أي جسم يعطل خطوط الطاقة بينما يظل نظامًا مفيدًا لنقل الطاقة ، حيث أن عتبات الرحلة لأجهزة حماية الدائرة ذات الصلة أعلى بكثير من مستوى الخطر البشري.

المعايير واللوائح

يتم توضيح إطار المعايير واللوائح الدولية في الشكل 1 (Winckler 1994). تتوافق الصفوف مع النطاق الجغرافي للمعايير ، إما عالميًا (دوليًا) أو قاريًا (إقليميًا) أو وطنيًا ، بينما تتوافق الأعمدة مع مجالات تطبيق المعايير. تشترك كل من اللجنة الكهروتقنية الدولية والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) في هيكل شامل ، وهو مجموعة تنسيق الرؤساء المشتركين (JPCG) ؛ المكافئ الأوروبي هو مجموعة الرؤساء المشتركة (JPG).

الشكل 1. إطار المعايير واللوائح الدولية

تعقد كل هيئة تقييس اجتماعات دولية منتظمة. يعكس تكوين الهيئات المختلفة تطور التقييس.

يوفر مصباح السقف Aqara LED TXNUMXM من Aqara LED إمكانات إضاءة ذكية متقدمة تعمل على تحويل مساحتك بسهولة. بفضل توافقه مع Matter ودعم Zigbee XNUMX، يتكامل بسلاسة مع منصات المنزل الذكي مثل HomeKit وAlexa وIFTTT للتحكم السهل. توفر تقنية RGB+IC تأثيرات إضاءة متدرجة والوصول إلى XNUMX مليون لون، مما يتيح لك إنشاء مشاهد إضاءة ديناميكية. تتيح ميزة اللون الأبيض القابل للضبط إجراء تعديلات من XNUMX كلفن إلى XNUMX كلفن لتوفر طيفاً من الإضاءة الدافئة إلى الباردة. وبالإضافة إلى الجدولة الذكية والتحكم الصوتي، يعمل TXNUMXM على تحسين تجربة الإضاءة في أي بيئة. اللجنة الأوروبية للتطبيع الكهربائي تم إنشاء (CENELEC) من قبل لجان الهندسة الكهربائية في الدول الموقعة على معاهدة روما لعام 1957 التي أنشأت المجموعة الاقتصادية الأوروبية. انضم الأعضاء المؤسسون الستة لاحقًا إلى أعضاء الرابطة الأوروبية للتجارة الحرة (EFTA) ، وتواريخ CENELEC في شكلها الحالي من 13 فبراير 1972.

على عكس اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ، تركز CENELEC على تنفيذ المعايير الدولية في الدول الأعضاء بدلاً من إنشاء معايير جديدة. من المهم بشكل خاص أن نتذكر أنه في حين أن اعتماد معايير IEC من قبل الدول الأعضاء أمر طوعي ، فإن اعتماد معايير ولوائح CENELEC إلزامي في الاتحاد الأوروبي. أكثر من 90٪ من معايير CENELEC مستمدة من معايير IEC ، وأكثر من 70٪ منها متطابقة. اجتذب تأثير CENELEC أيضًا اهتمام دول أوروبا الشرقية ، والتي أصبح معظمها أعضاء منتسبين في عام 1991.

تأسست الرابطة الدولية للاختبارات والمواد ، التي سبقت ISO ، كما تُعرف اليوم ، في عام 1886 وكانت نشطة حتى الحرب العالمية الأولى ، وبعد ذلك توقفت عن العمل كجمعية دولية. نجت بعض المنظمات الوطنية ، مثل الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM). في عام 1926 ، تأسست الرابطة الدولية للمعايير (ISA) في نيويورك وكانت نشطة حتى الحرب العالمية الثانية. تم استبدال ISA في عام 1946 بـ ISO ، المسؤولة عن جميع المجالات باستثناء الهندسة الكهربائية والاتصالات السلكية واللاسلكية. ال اللجنة الأوروبية للتطبيع (CEN) هي المكافئ الأوروبي لـ ISO ولها نفس الوظيفة مثل CENELEC ، على الرغم من أن 40 ٪ فقط من معايير CEN مشتقة من معايير ISO.

تخلق الموجة الحالية من الاندماج الاقتصادي الدولي حاجة إلى قواعد بيانات فنية مشتركة في مجال التوحيد القياسي. هذه العملية جارية حاليًا في أجزاء عديدة من العالم ، ومن المحتمل أن تتطور هيئات توحيد جديدة خارج أوروبا. CANENA هي هيئة التقييس الإقليمية التي أنشأتها بلدان اتفاقية التجارة الحرة لأمريكا الشمالية (NAFTA) (كندا والمكسيك والولايات المتحدة). يخضع توصيل الأسلاك في أماكن العمل في الولايات المتحدة للقانون الوطني للكهرباء ، ANSI / NFPA 70-1996. هذا الرمز مستخدم أيضًا في العديد من البلدان الأخرى في أمريكا الشمالية والجنوبية. يوفر متطلبات التثبيت لتركيبات أسلاك المباني التي تتجاوز نقطة الاتصال بنظام المرافق الكهربائية. ويغطي تركيب الموصلات والمعدات الكهربائية داخل المباني العامة والخاصة أو فوقها ، بما في ذلك المنازل المتنقلة ، والمركبات الترفيهية ، والمباني العائمة ، وساحات التخزين ، والكرنفالات ، ومواقف السيارات وغيرها من الأماكن ، والمحطات الفرعية الصناعية. لا يغطي التركيبات في السفن أو المراكب المائية بخلاف المباني العائمة - محطات توقف السكك الحديدية أو الطائرات أو مركبات السيارات. لا ينطبق القانون الوطني للكهرباء أيضًا على المجالات الأخرى التي ينظمها عادةً قانون السلامة الكهربائية الوطنية ، مثل تركيبات معدات مرافق الاتصالات ومنشآت المرافق الكهربائية.

المعايير الأوروبية والأمريكية لتشغيل التركيبات الكهربائية

المعيار الأوروبي EN 50110-1 ، تشغيل التمديدات الكهربائية (1994a) التي أعدتها CENELEC Task Force 63-3 ، هي الوثيقة الأساسية التي تنطبق على تشغيل وأنشطة العمل في التركيبات الكهربائية أو بالقرب منها. يحدد المعيار الحد الأدنى من المتطلبات لجميع بلدان CENELEC ؛ يتم وصف المعايير الوطنية الإضافية في أجزاء فرعية منفصلة من المعيار (EN 50110-2).

ينطبق المعيار على التركيبات المصممة لتوليد ونقل وتحويل وتوزيع واستخدام الطاقة الكهربائية ، والتشغيل عند مستويات الجهد الشائعة. على الرغم من أن التركيبات النموذجية تعمل بجهد منخفض ، إلا أن المعيار ينطبق أيضًا على التركيبات ذات الجهد المنخفض للغاية والعالي. قد تكون التركيبات إما دائمة وثابتة (على سبيل المثال ، منشآت التوزيع في المصانع أو مجمعات المكاتب) أو متحركة.

يتم تحديد إجراءات التشغيل والصيانة الآمنة للعمل في التركيبات الكهربائية أو بالقرب منها في المعيار. تشمل أنشطة العمل القابلة للتطبيق الأعمال غير الكهربائية مثل الإنشاءات بالقرب من الخطوط العلوية أو الكابلات الأرضية ، بالإضافة إلى جميع أنواع الأعمال الكهربائية. بعض التركيبات الكهربائية ، مثل تلك الموجودة على متن الطائرات والسفن ، لا تخضع لهذا المعيار.

المعيار المكافئ في الولايات المتحدة هو رمز الأمان الكهربائي الوطني (NESC) ، المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (1990). تطبق NESC على مرافق ووظائف المرافق من نقطة توليد الكهرباء وإشارات الاتصالات ، من خلال شبكة النقل ، إلى نقطة التسليم إلى مرافق العميل. لا تخضع بعض المنشآت ، بما في ذلك تلك الموجودة في المناجم والسفن ، لـ NESC. تم تصميم إرشادات NESC لضمان سلامة العمال المشاركين في تركيب أو تشغيل أو صيانة خطوط الكهرباء والاتصالات والمعدات المرتبطة بها. تشكل هذه المبادئ التوجيهية الحد الأدنى المقبول من المعايير للسلامة المهنية والعامة في ظل الظروف المحددة. لا يُقصد بالكود أن يكون مواصفة تصميم أو دليل إرشادي. رسميًا ، يجب اعتبار NESC بمثابة رمز أمان وطني ينطبق على الولايات المتحدة.

توفر القواعد الشاملة للمعايير الأوروبية والأمريكية أداءً آمنًا للعمل في التركيبات الكهربائية.

المعيار الأوروبي (1994 أ)

التعريفات

يوفر المعيار تعريفات للمصطلحات الأكثر شيوعًا فقط ؛ يتوفر مزيد من المعلومات في اللجنة الكهرتقنية الدولية (1979). لأغراض هذه المواصفة القياسية ، يشير مصطلح التركيبات الكهربائية إلى جميع المعدات المشاركة في توليد ونقل وتحويل وتوزيع واستخدام الطاقة الكهربائية. يشمل ذلك جميع مصادر الطاقة ، بما في ذلك البطاريات والمكثفات (ENEL 1994 ؛ EDF-GDF 1991).

المبادئ الأساسية

عملية آمنة: المبدأ الأساسي للعمل الآمن في التركيبات الكهربائية أو بالقرب منها هو الحاجة إلى تقييم المخاطر الكهربائية قبل بدء العمل.

الموظفين: أفضل قواعد وإجراءات العمل في التركيبات الكهربائية أو بالقرب منها لا قيمة لها إذا لم يكن العمال على دراية تامة بها ولا يمتثلون لها بدقة. يجب إرشاد جميع الموظفين المشاركين في العمل في التركيبات الكهربائية أو بالقرب منها في متطلبات السلامة وقواعد السلامة وسياسات الشركة المطبقة على عملهم. إذا كان العمل طويلًا أو معقدًا ، فيجب تكرار هذه التعليمات. يجب أن يلتزم العمال بهذه المتطلبات والقواعد والتعليمات.

التنظيم وجدولة المواعيد: يجب وضع كل تركيب كهربائي تحت مسؤولية الشخص المعين الذي يتحكم في التركيبات الكهربائية. في حالات التعهدات التي تنطوي على أكثر من منشأة ، من الضروري أن يتعاون الأشخاص المعينون الذين يتحكمون في كل منشأة مع بعضهم البعض.

يجب أن يكون كل نشاط عمل من مسؤولية الشخص المعين المسؤول عن العمل. عندما يشتمل العمل على مهام فرعية ، سيتم تعيين الأشخاص المسؤولين عن سلامة كل مهمة فرعية ، كل منهم يقدم تقاريره إلى المنسق. يمكن لنفس الشخص أن يتصرف بصفته الشخص المعين الذي يتحكم في العمل والشخص المعين الذي يتحكم في التركيبات الكهربائية.

الإتصال والتواصل الفعال: وهذا يشمل جميع وسائل نقل المعلومات بين الأشخاص ، أي الكلمات المنطوقة (بما في ذلك الهواتف والراديو والكلام) والكتابة (بما في ذلك الفاكس) والوسائل المرئية (بما في ذلك لوحات الأدوات والفيديو والإشارات والأضواء).

يجب تقديم إخطار رسمي بجميع المعلومات اللازمة للتشغيل الآمن للتركيبات الكهربائية ، على سبيل المثال ، ترتيبات الشبكة وحالة المفاتيح الكهربائية وموضع أجهزة السلامة.

موقع العمل: يجب توفير مساحة عمل مناسبة وإمكانية الوصول والإضاءة في التركيبات الكهربائية في أي عمل أو بالقرب منه أو بالقرب منه.

الأدوات والمعدات والإجراءات: يجب أن تتوافق الأدوات والمعدات والإجراءات مع متطلبات المعايير الأوروبية والوطنية والدولية ذات الصلة ، إن وجدت.

الرسومات والتقارير: يجب أن تكون الرسومات والتقارير الخاصة بالتثبيت محدثة ومتاحة بسهولة.

لافتات: يجب عرض اللافتات الملائمة التي تلفت الانتباه إلى مخاطر معينة حسب الحاجة عند تشغيل التركيب وأثناء أي عمل.

إجراءات التشغيل القياسية

أنشطة التشغيل: تم تصميم أنشطة التشغيل لتغيير الحالة الكهربائية للتركيبات الكهربائية. هناك نوعان:

• العمليات التي تهدف إلى تعديل الحالة الكهربائية للتركيبات الكهربائية ، على سبيل المثال ، من أجل استخدام المعدات أو توصيل أو فصل أو بدء أو إيقاف التثبيت أو قسم من التثبيت لتنفيذ العمل. يمكن تنفيذ هذه الأنشطة محليًا أو عن طريق التحكم عن بعد.
• قطع الاتصال قبل أو إعادة الاتصال بعد توقف العمل ، ليتم تنفيذها بواسطة عمال مؤهلين أو مدربين.

الفحوصات الوظيفية: وهذا يشمل إجراءات القياس والاختبار والتفتيش.

يتم تعريف القياس على أنه النطاق الكامل للأنشطة المستخدمة لجمع البيانات المادية في التركيبات الكهربائية. يجب أن يتم القياس بواسطة متخصصين مؤهلين.

يشمل الاختبار جميع الأنشطة المصممة للتحقق من التشغيل أو الحالة الكهربائية أو الميكانيكية أو الحرارية للتركيبات الكهربائية. يجب أن يتم الاختبار بواسطة عمال مؤهلين.

الفحص هو التحقق من أن التركيبات الكهربائية تتوافق مع اللوائح الفنية وأنظمة السلامة المحددة المعمول بها.

إجراءات العمل

العام: يجب على الشخص المعين الذي يتحكم في التركيبات الكهربائية والشخص المعين المسؤول عن العمل ضمان تلقي العمال لتعليمات محددة ومفصلة قبل بدء العمل وعند اكتماله.

قبل بدء العمل ، يجب على الشخص المعين المسؤول عن العمل إخطار الشخص المعين المسؤول عن التركيبات الكهربائية بطبيعة وموقع وعواقب التركيبات الكهربائية للعمل المقصود. يفضل أن يكون هذا الإخطار كتابيًا ، خاصةً عندما يكون العمل معقدًا.

يمكن تقسيم أنشطة العمل إلى ثلاث فئات: العمل الميت والعمل الحي والعمل بالقرب من المنشآت الحية. تم تطوير تدابير للحماية من الصدمات الكهربائية والدوائر القصيرة والانحناء لكل نوع من أنواع العمل.

الحث: يجب اتخاذ الاحتياطات التالية عند العمل على خطوط كهربائية تخضع لتحريض التيار:

• التأريض على فترات مناسبة ؛ هذا يقلل من الإمكانات بين الموصلات والأرض إلى مستوى آمن
• الترابط المتساوي في موقع العمل ؛ هذا يمنع العمال من إدخال أنفسهم في حلقة الحث.

احوال الطقس: عند رؤية البرق أو سماع الرعد ، لا يجوز بدء أو استمرار أي عمل في التركيبات الخارجية أو على التركيبات الداخلية المتصلة مباشرة بالخطوط العلوية.

العمل الميت

ستضمن ممارسات العمل الأساسية التالية بقاء التركيبات الكهربائية في موقع العمل ميتة طوال مدة العمل. ما لم تكن هناك موانع واضحة ، يجب تطبيق الممارسات بالترتيب المذكور.

فصل كامل: يجب عزل قسم التركيب الذي سيتم تنفيذ العمل فيه عن جميع مصادر التوريد الحالي وتأمينه ضد إعادة التوصيل.

تأمين ضد إعادة الاتصال: يجب أن تغلق جميع أجهزة كسر الدائرة المستخدمة لعزل التركيبات الكهربائية للعمل ويفضل أن يكون ذلك بقفل آلية التشغيل.

التحقق من أن التثبيت قد توقف: يجب التحقق من عدم وجود تيار في جميع أعمدة التركيبات الكهربائية في موقع العمل أو بالقرب منه قدر الإمكان.

التأريض والدائرة القصيرة: في جميع مواقع العمل ذات الجهد العالي والمنخفض ، يجب تأريض جميع الأجزاء المراد العمل عليها وتقصير الدائرة بعد فصلها. يجب توصيل أنظمة التأريض والدائرة القصيرة بالأرض أولاً ؛ يجب توصيل المكونات التي سيتم تأريضها بالنظام فقط بعد تأريضها. بقدر ما هو عملي ، يجب أن تكون أنظمة التأريض والدائرة القصيرة مرئية من موقع العمل. للمنشآت ذات الجهد المنخفض والعالي متطلباتها الخاصة. في هذه الأنواع من التثبيت ، يجب تأريض جميع جوانب مواقع العمل وجميع الموصلات التي تدخل الموقع ودائرة قصيرة.

الحماية من الأجزاء الحية المجاورة: من الضروري اتخاذ تدابير وقائية إضافية في حالة تعذر موت أجزاء من التركيبات الكهربائية الموجودة بالقرب من موقع العمل. لا يجوز للعمال الشروع في العمل قبل الحصول على إذن للقيام بذلك من الشخص المعين الذي يتحكم في العمل ، والذي بدوره يجب أن يحصل على إذن من الشخص المعين الذي يتحكم في التركيبات الكهربائية. بمجرد الانتهاء من العمل ، يجب على العمال مغادرة موقع العمل ، ويجب تخزين الأدوات والمعدات ، وإزالة أنظمة التأريض والقصور. يجب على الشخص المعين الذي يتحكم في العمل بعد ذلك إخطار الشخص المعين الذي يتحكم في التركيبات الكهربائية بأن التركيب متاح لإعادة التوصيل.

العمل الحي

العام: العمل الحي هو عمل يتم تنفيذه داخل منطقة يوجد بها تدفق حالي. يمكن العثور على إرشادات لأبعاد منطقة العمل المباشر في المعيار EN 50179. يجب تطبيق تدابير الحماية المصممة لمنع الصدمات الكهربائية ، والقوس الكهربائي والدوائر القصيرة.

التدريب والتأهيل: يجب إنشاء برامج تدريبية محددة لتطوير قدرة العمال المؤهلين أو المدربين على أداء العمل المباشر والحفاظ عليها. بعد الانتهاء من البرنامج ، سيحصل العمال على تصنيف تأهيل وتفويض لأداء عمل مباشر محدد بجهد معين.

الحفاظ على المؤهلات: يجب الحفاظ على القدرة على تنفيذ العمل الحي من خلال الممارسة أو التدريب الجديد.

تقنيات العمل: يوجد حاليًا ثلاث تقنيات معترف بها ، وتتميز بإمكانية تطبيقها على أنواع مختلفة من الأجزاء الحية والمعدات اللازمة لمنع الصدمات الكهربائية ، والانحناء ، والدوائر القصيرة:

• عمل العصا الساخنة
• عمل القفازات العازلة
• العمل اليدوي.

تتطلب كل تقنية إعدادًا ومعدات وأدوات مختلفة ، وسيعتمد اختيار الأسلوب الأنسب على خصائص العمل المعني.

الادوات و المعدات: يجب تحديد خصائص وتخزين وصيانة ونقل وفحص الأدوات والمعدات والأنظمة.

احوال الطقس: تنطبق القيود على العمل الذي يعيش في ظروف مناخية معاكسة ، حيث يتم تقليل خصائص العزل وإمكانية الرؤية وتنقل العمال.

تنظيم العمل: يجب أن يتم إعداد العمل بشكل مناسب ؛ يجب تقديم التحضير الكتابي مقدمًا للعمل المعقد. يجب الحفاظ على التركيب بشكل عام ، والقسم الذي سيتم تنفيذ العمل فيه بشكل خاص ، في حالة تتوافق مع الإعداد المطلوب. يجب على الشخص المعين المسؤول عن العمل إبلاغ الشخص المعين المسؤول عن التركيبات الكهربائية بطبيعة العمل ، والموقع في التركيب الذي سيتم تنفيذ العمل فيه ، والمدة التقديرية للعمل. قبل الشروع في العمل ، يجب على العمال شرح طبيعة العمل وتدابير السلامة ذات الصلة ودور كل عامل والأدوات والمعدات التي سيتم استخدامها.

توجد ممارسات محددة للتركيبات ذات الجهد المنخفض للغاية ، والجهد المنخفض ، والجهد العالي.

العمل بالقرب من الأجزاء الحية

العام: يجب تنفيذ العمل بالقرب من الأجزاء الحية ذات الفولتية الاسمية التي تزيد عن 50 فولت تيار متردد أو 120 فولت تيار مستمر فقط عند تطبيق تدابير السلامة لضمان عدم لمس الأجزاء الحية أو عدم إمكانية دخول المنطقة الحية. يمكن استخدام الشاشات أو الحواجز أو العبوات أو الأغطية العازلة لهذا الغرض.

قبل بدء العمل ، يجب على الشخص المعين المسؤول عن العمل توجيه العمال ، وخاصة أولئك الذين ليسوا على دراية بالعمل بالقرب من الأجزاء الحية ، على مسافات الأمان التي يجب مراعاتها في موقع العمل ، وممارسات السلامة الرئيسية التي يجب اتباعها ، و الحاجة إلى سلوك يضمن سلامة طاقم العمل بأكمله. يجب تحديد حدود موقع العمل بدقة ووضع علامات عليها ولفت الانتباه إلى ظروف العمل غير العادية. يجب تكرار هذه المعلومات حسب الحاجة ، خاصة بعد التغييرات في ظروف العمل.

يجب على العمال التأكد من عدم دخول أي جزء من أجسادهم أو أي شيء إلى المنطقة الحية. يجب توخي الحذر بشكل خاص عند التعامل مع الأشياء الطويلة ، على سبيل المثال ، الأدوات ونهايات الكابلات والأنابيب والسلالم.

الحماية بواسطة الشاشات أو الحواجز أو العبوات أو الأغطية العازلة: يجب أن يضمن اختيار وتركيب هذه الأجهزة الواقية الحماية الكافية ضد الضغوط الكهربائية والميكانيكية التي يمكن التنبؤ بها. يجب صيانة المعدات بشكل مناسب والحفاظ عليها مؤمنة أثناء العمل.

الصيانة

العام: الغرض من الصيانة هو الحفاظ على التركيبات الكهربائية في الحالة المطلوبة. قد تكون الصيانة وقائية (على سبيل المثال ، يتم إجراؤها على أساس منتظم لمنع الأعطال والحفاظ على المعدات في حالة عمل) أو تصحيحية (أي يتم إجراؤها لاستبدال الأجزاء التالفة).

يمكن تقسيم أعمال الصيانة إلى فئتين من المخاطر:

• العمل الذي ينطوي على خطر التعرض لصدمة كهربائية ، حيث يجب اتباع الإجراءات المطبقة على العمل الحي والعمل بالقرب من الأجزاء الحية
• العمل حيث يسمح تصميم المعدات بإجراء بعض أعمال الصيانة في غياب إجراءات التشغيل المباشر الكاملة

الموظفين: يجب أن يكون الموظفون الذين سينفذون العمل مؤهلين أو مدربين بشكل كافٍ ويجب أن يتم تزويدهم بأدوات وأجهزة قياس واختبار مناسبة.

أعمال الترميم: تتكون أعمال الإصلاح من الخطوات التالية: موقع الخطأ ؛ تصحيح الخطأ و / أو استبدال المكونات ؛ إعادة تشغيل القسم الذي تم إصلاحه من التثبيت. قد تتطلب كل خطوة من هذه الخطوات إجراءات محددة.

عمل الاستبدال: بشكل عام ، يجب أن يتم استبدال الصمامات في تركيبات الجهد العالي كأعمال ميتة. يجب أن يتم استبدال الصمامات بواسطة عمال مؤهلين باتباع إجراءات العمل المناسبة. يجب أن يتم استبدال المصابيح والأجزاء القابلة للإزالة مثل المشغلات كأعمال ميتة. في التركيبات عالية الجهد ، يجب أيضًا تطبيق إجراءات الإصلاح على أعمال الاستبدال.

تدريب العاملين على المخاطر الكهربائية

يعد تنظيم العمل الفعال والتدريب على السلامة عنصرًا أساسيًا في كل منظمة ناجحة وبرنامج وقائي وبرنامج للصحة والسلامة المهنية. يجب أن يحصل العمال على تدريب مناسب للقيام بوظائفهم بأمان وكفاءة.

تقع مسؤولية تنفيذ تدريب الموظفين على عاتق الإدارة. يجب أن تدرك الإدارة أن الموظفين يجب أن يعملوا عند مستوى معين قبل أن تتمكن المنظمة من تحقيق أهدافها. من أجل تحقيق هذه المستويات ، يجب وضع سياسات تدريب العمال ، وبالتالي ، يجب وضع برامج تدريب ملموسة. يجب أن تتضمن البرامج مراحل التدريب والتأهيل.

يجب أن تتضمن برامج العمل المباشر العناصر التالية:

تدريب: في بعض البلدان ، يجب أن تتم الموافقة رسميًا على البرامج والمرافق التدريبية من قبل لجنة العمل المباشر أو هيئة مماثلة. تعتمد البرامج في المقام الأول على الخبرة العملية ، تكملها التعليمات الفنية. يأخذ التدريب شكل العمل العملي على تركيبات نموذجية داخلية أو خارجية مماثلة لتلك التي يتم تنفيذ العمل الفعلي عليها.

المؤهلات: إجراءات العمل المباشر متطلبة للغاية ، ومن الضروري استخدام الشخص المناسب في المكان المناسب. يتم تحقيق ذلك بسهولة أكبر إذا توفر موظفون مؤهلون بمستويات مهارات مختلفة. يجب أن يكون الشخص المعين الذي يتحكم في العمل عاملاً مؤهلاً. عندما يكون الإشراف ضروريًا ، يجب أن يقوم به أيضًا شخص مؤهل. يجب أن يعمل العمال فقط في المنشآت التي يتوافق جهدها وتعقيدها مع مستوى تأهيلهم أو تدريبهم. في بعض البلدان ، يتم تنظيم المؤهلات وفقًا للمعايير الوطنية.

أخيرًا ، يجب تعليم العمال وتدريبهم على تقنيات إنقاذ الحياة الأساسية. تتم إحالة القارئ إلى الفصل الخاص بالإسعافات الأولية للحصول على مزيد من المعلومات.

الرجوع

كيمياء وفيزياء النار

النار مظهر من مظاهر الاحتراق غير المنضبط. إنها تشتمل على مواد قابلة للاحتراق توجد من حولنا في المباني التي نعيش ونعمل ونلعب فيها ، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من الغازات والسوائل والمواد الصلبة التي نواجهها في الصناعة والتجارة. عادة ما تكون قائمة على الكربون ، ويمكن الإشارة إليها مجتمعة باسم الوقود في سياق هذه المناقشة. على الرغم من التنوع الواسع لهذه الأنواع من الوقود في كل من حالتها الكيميائية والفيزيائية ، فإنها تشترك في النار في ميزات مشتركة بينها جميعًا. توجد اختلافات في السهولة التي يمكن أن يبدأ بها الحريق (اشتعال) ، معدل تطور الحريق (انتشار اللهب) ، والقوة التي يمكن توليدها (معدل إطلاق الحرارة) ، ولكن مع تحسن فهمنا لعلم الحريق ، أصبحنا أكثر قدرة على تحديد سلوك الحرائق والتنبؤ به وتطبيق معرفتنا على السلامة من الحرائق بشكل عام. الغرض من هذا القسم هو مراجعة بعض المبادئ الأساسية وتقديم إرشادات لفهم عمليات الحرائق.

المفاهيم الأساسية

المواد القابلة للاحتراق موجودة في كل مكان حولنا. نظرًا للظروف المناسبة ، يمكن جعلهم يحترقون عن طريق إخضاعهم لـ مصدر الإشعال التي هي قادرة على بدء رد فعل مكتفٍ ذاتيًا. في هذه العملية ، يتفاعل "الوقود" مع الأكسجين من الهواء لإطلاق طاقة (حرارة) ، بينما يتم تحويله إلى نواتج احتراق ، قد يكون بعضها ضارًا. يجب فهم آليات الاشتعال والحرق بوضوح.

تشتمل معظم الحرائق اليومية على مواد صلبة (مثل الخشب والمنتجات الخشبية والبوليمرات الاصطناعية) ، على الرغم من أن الوقود الغازي والسائل ليس نادرًا. من المستحسن إجراء مراجعة موجزة لاحتراق الغازات والسوائل قبل مناقشة بعض المفاهيم الأساسية.

الانتشار واللهب المخلوط مسبقًا

غاز قابل للاشتعال (مثل البروبان ، سي₃H₈) بطريقتين: يمكن إشعال تيار أو نفث غاز من أنبوب (راجع موقد بنسن البسيط مع مدخل الهواء مغلق) وسيحترق انتشار اللهب التي يحدث فيها الاحتراق في تلك المناطق التي يختلط فيها الوقود الغازي والهواء بعمليات انتشار. مثل هذا اللهب له لمعان أصفر مميز ، مما يشير إلى وجود جزيئات السخام الدقيقة التي تشكلت نتيجة الاحتراق غير الكامل. سيحترق بعضها في اللهب ، لكن البعض الآخر سيخرج من طرف اللهب ليتشكل دخان.

إذا تم خلط الغاز والهواء بشكل وثيق قبل الاشتعال ، فسيحدث احتراق مختلط مسبقًا ، شريطة أن يكون خليط الغاز / الهواء ضمن نطاق من التركيزات التي يحدها الجزء السفلي والعلوي حدود القابلية للاشتعال (انظر الجدول 1). خارج هذه الحدود ، يكون الخليط غير قابل للاشتعال. (لاحظ أن أ لهب مختلط مسبقا يستقر عند فوهة موقد بنسن عندما يكون مدخل الهواء مفتوحًا.) إذا كان الخليط قابلاً للاشتعال ، فيمكن إشعاله بمصدر اشتعال صغير ، مثل شرارة كهربائية. ال القياس المتكافئ الخليط هو الأكثر اشتعالًا بسهولة ، حيث تكون كمية الأكسجين الموجودة في النسبة الصحيحة لحرق كل الوقود لثاني أكسيد الكربون والماء (انظر المعادلة المصاحبة أدناه ، حيث يمكن رؤية وجود النيتروجين بنفس النسبة مثل في الهواء ولكنها لا تشارك في التفاعل). البروبان (سي₃H₈) هي المادة القابلة للاحتراق في هذا التفاعل:

C₃H₈ +5O₂ + 18.8 شمال₂ = 3CO₂ + 4H+₂O + 18.8N₂

يعتبر تفريغ كهربائي صغير يصل إلى 0.3 مللي جول كافيًا لإشعال خليط البروبان / الهواء المتكافئ في التفاعل الموضح. يمثل هذا شرارة ثابتة بالكاد يمكن إدراكها ، كما عانى منها شخص سار عبر سجادة اصطناعية ولمس شيئًا مؤرضًا. حتى كميات أقل من الطاقة مطلوبة لبعض الغازات التفاعلية مثل الهيدروجين والإيثيلين والإيثين. في الأكسجين النقي (كما في التفاعل أعلاه ، ولكن مع عدم وجود النيتروجين كمخفف) ، فإن الطاقات الأقل تكفي.

الجدول 1. حدود القابلية للاشتعال المنخفضة والعليا في الهواء

يمثل لهب الانتشار المرتبط بتدفق الوقود الغازي مثالًا على طريقة الاحتراق التي يتم ملاحظتها عندما يخضع الوقود السائل أو الصلب للاحتراق المشتعل. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يتم تغذية اللهب بأبخرة الوقود المتولدة على سطح المرحلة المكثفة. يقترن معدل إمداد هذه الأبخرة بمعدل احتراقها في لهب الانتشار. يتم نقل الطاقة من اللهب إلى السطح ، وبالتالي توفير الطاقة اللازمة لإنتاج الأبخرة. هذه عملية تبخير بسيطة للوقود السائل ، ولكن بالنسبة للمواد الصلبة ، يجب توفير طاقة كافية لإحداث تحلل كيميائي للوقود ، وكسر الجزيئات البوليمرية الكبيرة إلى أجزاء أصغر يمكن أن تتبخر وتخرج من السطح. هذه التغذية المرتدة الحرارية ضرورية للحفاظ على تدفق الأبخرة ، وبالتالي دعم لهب الانتشار (الشكل 1). يمكن إطفاء اللهب بالتدخل في هذه العملية بعدة طرق (انظر أدناه).

الشكل 1. تمثيل تخطيطي لسطح محترق يوضح عمليات نقل الحرارة والكتلة.

نقل الحرارة

إن فهم انتقال الحرارة (أو الطاقة) هو المفتاح لفهم سلوك الحريق وعمليات الحريق. الموضوع يستحق دراسة متأنية. هناك العديد من النصوص الممتازة التي يمكن للمرء أن يتجه إليها (Welty، Wilson and Wicks 1976؛ DiNenno 1988) ، ولكن للأغراض الحالية من الضروري فقط لفت الانتباه إلى الآليات الثلاث: التوصيل والحمل الحراري والإشعاع. المعادلات الأساسية لنقل الحرارة المستقر () هي:

التوصيل:   

الحمل:    

إشعاع:      

التوصيل ذو صلة بنقل الحرارة من خلال المواد الصلبة ؛ (k هي خاصية مادية تعرف بالتوصيل الحراري (kW / mK) و l هي المسافة (م) التي تنخفض منها درجة الحرارة T₁ إلى T₂ (بالدرجات بالكلفن). يشير الحمل الحراري في هذا السياق إلى انتقال الحرارة من مائع (في هذه الحالة ، الهواء أو اللهب أو منتجات النار) إلى سطح (صلب أو سائل) ؛ h هو معامل انتقال الحرارة بالحمل kW / m²ك) ويعتمد على تكوين السطح وطبيعة تدفق السائل بعد ذلك السطح. الإشعاع مشابه للضوء المرئي (ولكن بطول موجي أطول) ولا يتطلب وسيطًا متداخلاً (يمكنه اجتياز الفراغ) ؛ e هي الابتعاثية (الكفاءة التي يمكن أن يشع بها السطح) ، s هي ثابت ستيفان بولتزمان (). ينتقل الإشعاع الحراري بسرعة الضوء (3 × 10⁸ م / ث) وكائن صلب متداخل سيلقي بظلاله.

معدل الاحتراق ومعدل إطلاق الحرارة

يتضمن انتقال الحرارة من اللهب إلى سطح الوقود المكثف (السوائل والمواد الصلبة) مزيجًا من الحمل الحراري والإشعاع ، على الرغم من أن الأخير يسود عندما يتجاوز القطر الفعال للنار 1 متر. يمكن التعبير عن معدل الحرق ((g / s)) بالصيغة:

هو تدفق الحرارة من اللهب إلى السطح (kW / m²); هو فقدان الحرارة من السطح (على سبيل المثال ، عن طريق الإشعاع ، والتوصيل عبر المادة الصلبة) معبرًا عنه كتدفق (kW / m²); A_وقود هي مساحة سطح الوقود (م²)؛ و L_v هي حرارة التغويز (ما يعادل الحرارة الكامنة لتبخر سائل) (كيلوجول / غرام). إذا نشأ حريق في مكان مغلق ، فإن غازات الدخان الساخنة المتصاعدة من النار (مدفوعة بالطفو) تنحرف تحت السقف ، مما يؤدي إلى تسخين الأسطح العلوية. تشع طبقة الدخان الناتجة والأسطح الساخنة نزولاً إلى الجزء السفلي من العلبة ، ولا سيما إلى سطح الوقود ، مما يزيد من معدل الاحتراق:

أين هي الحرارة الزائدة الناتجة عن الإشعاع الصادر من الجزء العلوي للحاوية (kW / m²). تؤدي هذه التغذية الراجعة الإضافية إلى معدلات احتراق محسّنة بشكل كبير وإلى ظاهرة مضة كهربائية في الأماكن المغلقة حيث يوجد إمداد كافٍ من الهواء والوقود الكافي للحفاظ على الحريق (Drysdale 1985).

معدل الحرق خاضع لحجم قيمة L_v، حرارة التغويز. يميل هذا إلى أن يكون منخفضًا بالنسبة للسوائل ومرتفعًا نسبيًا للمواد الصلبة. وبالتالي ، تميل المواد الصلبة إلى الاحتراق بشكل أبطأ بكثير من احتراق السوائل.

لقد قيل أن أهم معلمة فردية تحدد سلوك النار للمادة (أو تجميع المواد) هي معدل إطلاق الحرارة (RHR) الذي يقترن بمعدل الاحتراق من خلال المعادلة:

حيث الحرارة الفعالة لاحتراق الوقود (كيلوجول / غرام). تتوفر الآن تقنيات جديدة لقياس RHR في تدفقات حرارة مختلفة (على سبيل المثال ، مقياس السعرات الحرارية المخروطي) ، ومن الممكن الآن قياس RHR للعناصر الكبيرة ، مثل الأثاث المنجد وبطانات الجدران في المسعرات واسعة النطاق التي تستخدم استهلاك الأكسجين قياسات لتحديد معدل إطلاق الحرارة (Babrauskas and Grayson 1992).

وتجدر الإشارة إلى أنه مع زيادة حجم الحريق ، لا يزداد معدل إطلاق الحرارة فحسب ، بل يزداد أيضًا معدل إنتاج "منتجات الحريق". تحتوي هذه الأنواع على أنواع سامة وضارة بالإضافة إلى جسيمات دخان ، والتي ستزداد عوائدها عندما يصبح الحريق الذي ينشأ في حاوية المبنى ناقص التهوية.

اشتعال

يتضمن اشتعال سائل أو صلب رفع درجة حرارة السطح حتى تتطور الأبخرة بمعدل كافٍ لدعم اللهب بعد اشتعال الأبخرة. يمكن تصنيف الوقود السائل وفقًا له بؤر التوتر، أدنى درجة حرارة يوجد عندها خليط بخار / هواء قابل للاشتعال على السطح (أي أن ضغط البخار يتوافق مع الحد الأدنى للاشتعال). يمكن قياس هذه باستخدام جهاز قياسي ، ويتم إعطاء أمثلة نموذجية في الجدول 2. مطلوب درجة حرارة أعلى قليلاً لإنتاج تدفق كافٍ من الأبخرة لدعم لهب الانتشار. يُعرف هذا باسم نقطة اطلاق النار. بالنسبة للمواد الصلبة القابلة للاحتراق ، تعتبر نفس المفاهيم صالحة ، ولكن يلزم وجود درجات حرارة أعلى نظرًا لوجود التحلل الكيميائي. عادة ما تزيد نقطة الحريق عن 300 درجة مئوية ، اعتمادًا على الوقود. بشكل عام ، تحتوي المواد المثبطة للهب على نقاط حريق أعلى بكثير (انظر الجدول 2).

الجدول 2. نقاط الاشتعال ونقاط الاحتراق للوقود السائل والصلب

ل = سائل ق = صلب.
¹ بواسطة جهاز Pensky-Martens مغلق الكأس.
² السوائل: بواسطة جهاز Cleveland Open Cup. المواد الصلبة: Drysdale and Thomson (1994).
(لاحظ أن النتائج الخاصة بالأنواع المثبطة للهب تشير إلى تدفق حراري قدره 37 كيلو واط / م²).

وبالتالي ، فإن سهولة اشتعال مادة صلبة تعتمد على السهولة التي يمكن بها رفع درجة حرارة سطحها إلى نقطة النار ، على سبيل المثال ، عن طريق التعرض للحرارة المشعة أو لتدفق الغازات الساخنة. هذا أقل اعتمادًا على كيمياء عملية التحلل منه على سمك المادة الصلبة وخصائصها الفيزيائية ، وهي الموصلية الحرارية (k), كثافة (r) و السعة الحرارية (c). يمكن إشعال المواد الصلبة الرقيقة ، مثل نشارة الخشب (وجميع الأجزاء الرقيقة) ، بسهولة شديدة لأنها تحتوي على كتلة حرارية منخفضة ، أي أن الحرارة القليلة نسبيًا مطلوبة لرفع درجة الحرارة إلى نقطة النار. ومع ذلك ، عندما يتم نقل الحرارة إلى سطح مادة صلبة سميكة ، سيتم نقل بعضها من السطح إلى جسم المادة الصلبة ، وبالتالي تخفيف ارتفاع درجة حرارة السطح. يمكن إثبات نظريًا أن معدل ارتفاع درجة حرارة السطح يتحدد بواسطة القصور الذاتي الحراري من المادة ، أي المنتج اتفاقية حقوق الطفل. يتم إثبات ذلك في الممارسة العملية ، لأن المواد السميكة ذات القصور الذاتي الحراري العالي (على سبيل المثال ، البلوط ، البولي يوريثين الصلب) ستستغرق وقتًا طويلاً لتشتعل تحت تدفق حراري معين ، بينما في ظل ظروف مماثلة المواد السميكة ذات القصور الذاتي الحراري المنخفض (على سبيل المثال ، لوح عازل من الألياف ، رغوة البولي يوريثان) يشتعل بسرعة (Drysdale 1985).

مصادر الاشتعال

يتم توضيح الاشتعال بشكل تخطيطي في الشكل 2 (الاشتعال التجريبي). لاشتعال ناجح ، و مصدر الإشعال يجب أن تكون قادرة ليس فقط على رفع درجة حرارة السطح إلى نقطة الحريق أو أعلى ، ولكن يجب أن تتسبب أيضًا في اشتعال الأبخرة. سيعمل اللهب المؤثر بكلتا السعتين ، لكن التدفق الإشعاعي المفروض من مصدر بعيد قد يؤدي إلى تطور أبخرة عند درجة حرارة أعلى من نقطة الحريق ، دون اشتعال الأبخرة. ومع ذلك ، إذا كانت الأبخرة المتصاعدة ساخنة بدرجة كافية (مما يتطلب أن تكون درجة حرارة السطح أعلى بكثير من نقطة الحريق) ، فقد تشتعل تلقائيًا لأنها تختلط مع الهواء. تُعرف هذه العملية باسم اشتعال تلقائي.

الشكل 2. سيناريو الاشتعال التجريبي.

يمكن التعرف على عدد كبير من مصادر الاشتعال ، ولكن هناك شيء واحد مشترك بينها ، وهو أنها ناتجة عن شكل من أشكال الإهمال أو التقاعس عن العمل. تتضمن القائمة النموذجية لهبًا مكشوفًا ، و "مواد المدخنين" ، والتدفئة الاحتكاكية ، والأجهزة الكهربائية (السخانات ، والمكاوي ، والمواقد ، وما إلى ذلك). يمكن العثور على مسح ممتاز في كوت (1991). ويلخص الجدول 3 بعضها.

الجدول 3. مصادر الاشتعال

وتجدر الإشارة إلى أن السجائر المشتعلة لا يمكن أن تؤدي إلى اشتعال الاحتراق مباشرة (حتى في أنواع الوقود الغازي الشائع) ، ولكنها يمكن أن تسبب مكمور في المواد التي لديها ميل للخضوع لهذا النوع من الاحتراق. لوحظ هذا فقط مع المواد التي تفحم عند التسخين. يتضمن الاحتراق أكسدة سطح الفحم ، والتي تولد حرارة كافية محليًا لإنتاج الفحم الجديد من الوقود المجاور غير المحترق. إنها عملية بطيئة للغاية ، ولكنها قد تخضع في النهاية للانتقال إلى الاشتعال. بعد ذلك ، سوف تتطور النار بسرعة كبيرة.

المواد التي تميل إلى الاحتراق يمكن أن تظهر أيضًا ظاهرة التسخين الذاتي (Bowes 1984). ينشأ هذا عندما يتم تخزين هذه المادة بكميات كبيرة وبطريقة لا يمكن للحرارة الناتجة عن أكسدة السطح البطيئة أن تتسرب ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة داخل الكتلة. إذا كانت الظروف مناسبة ، فقد يؤدي ذلك إلى تطور عملية سريعة في النهاية إلى تفاعل مشتعل في العمق داخل المادة.

انتشار اللهب

أحد المكونات الرئيسية في نمو أي حريق هو معدل انتشار اللهب على الأسطح القابلة للاحتراق المجاورة. يمكن نمذجة انتشار اللهب كواجهة اشتعال متقدمة حيث تعمل الحافة الأمامية للهب كمصدر اشتعال للوقود الذي لم يحترق بعد. يتم تحديد معدل الانتشار جزئيًا من خلال نفس خصائص المواد التي تتحكم في سهولة الاشتعال وجزئيًا من خلال التفاعل بين اللهب الموجود والسطح الذي أمام المقدمة. الانتشار الرأسي للأعلى هو الأسرع حيث يضمن الطفو تدفق اللهب لأعلى ، مما يعرض السطح فوق منطقة الاحتراق لتوجيه انتقال الحرارة من اللهب. يجب أن يتناقض هذا مع الانتشار على سطح أفقي عندما ترتفع ألسنة اللهب من منطقة الاحتراق عموديًا بعيدًا عن السطح. في الواقع ، من المعروف أن الانتشار الرأسي هو الأكثر خطورة (على سبيل المثال ، انتشار اللهب على الستائر والستائر وعلى الملابس الفضفاضة مثل الفساتين وأثواب النوم).

يتأثر معدل الانتشار أيضًا بالتدفق الحراري المشع المفروض. في حالة نشوب حريق في غرفة ما ، ستنمو مساحة الحريق بسرعة أكبر تحت مستوى الإشعاع المتزايد الذي يتراكم مع تقدم الحريق. سيساهم هذا في تسريع نمو الحريق الذي يميز مضة كهربائية.

نظرية اطفاء الحريق

يمكن فحص إخماد الحريق وإخماده من حيث المخطط أعلاه لنظرية الحريق. تعتبر عمليات احتراق الطور الغازي (أي تفاعلات اللهب) شديدة الحساسية للمثبطات الكيميائية. قليلا من ال مثبطات اللهب تستخدم لتحسين "خصائص النار" للمواد تعتمد على حقيقة أن الكميات الصغيرة من المثبط المنطلق مع أبخرة الوقود سوف تمنع تكوين اللهب. لا يمكن أن يؤدي وجود مثبطات اللهب إلى جعل المادة القابلة للاحتراق غير قابلة للاحتراق ، ولكن يمكن أن يجعل الاشتعال أكثر صعوبة - وربما يمنع الاشتعال تمامًا بشرط أن يكون مصدر الاشتعال صغيرًا. ومع ذلك ، إذا أصبحت مادة مثبطة للهب متورطة في حريق موجود ، فسوف تحترق لأن تدفقات الحرارة العالية تطغى على تأثير مثبطات اللهب.

يمكن إطفاء الحريق بعدة طرق:

1. وقف توريد أبخرة الوقود

2. إخماد اللهب بواسطة طفايات كيميائية (مانعة)

3.إزالة إمداد الهواء (الأكسجين) بالنار (الاختناق)

4. "تفجير".

التحكم في تدفق أبخرة الوقود

الطريقة الأولى ، وهي إيقاف إمداد أبخرة الوقود ، تنطبق بوضوح على حريق نفاث يعمل بالغاز حيث يمكن ببساطة إيقاف إمداد الوقود. ومع ذلك ، فهي أيضًا الطريقة الأكثر شيوعًا والأكثر أمانًا لإطفاء حريق باستخدام الوقود المكثف. في حالة نشوب حريق يحتوي على مادة صلبة ، يتطلب ذلك تبريد سطح الوقود أسفل نقطة الحريق ، عندما يصبح تدفق الأبخرة أصغر من أن يدعم اللهب. يتم تحقيق ذلك بشكل أكثر فاعلية عن طريق استخدام الماء ، إما يدويًا أو عن طريق نظام آلي (مرشات ، رشاش ماء ، إلخ). بشكل عام ، لا يمكن التعامل مع الحرائق السائلة بهذه الطريقة: لا يمكن ببساطة تبريد الوقود السائل الذي يحتوي على نقاط حريق منخفضة بشكل كافٍ ، بينما في حالة الوقود عالي النيران ، يتم تبخير الماء بقوة عندما يتلامس مع السائل الساخن في السطح يمكن أن يؤدي إلى احتراق الوقود الذي يتم طرده من الحاوية. يمكن أن يكون لهذا عواقب وخيمة للغاية بالنسبة لأولئك الذين يكافحون النار. (هناك بعض الحالات الخاصة التي قد يتم فيها تصميم نظام أوتوماتيكي لرش الماء عالي الضغط للتعامل مع النوع الأخير من الحرائق ، لكن هذا ليس شائعًا.)

عادة ما يتم إخماد الحرائق السائلة باستخدام رغاوي مكافحة الحرائق (كوت 1991). يتم إنتاج هذا عن طريق شفط مركز الرغوة في تيار من الماء والذي يتم توجيهه بعد ذلك إلى النار من خلال فوهة خاصة تسمح بدخول الهواء في التدفق. ينتج عن ذلك رغوة تطفو فوق السائل ، مما يقلل من معدل إمداد أبخرة الوقود بتأثير انسداد وعن طريق حماية السطح من انتقال الحرارة من اللهب. يجب تطبيق الرغوة بعناية لتشكيل "طوف" يزداد حجمه تدريجيًا لتغطية السطح السائل. سيقل حجم اللهب مع نمو الطوافة ، وفي نفس الوقت تتفكك الرغوة تدريجياً ، وتطلق الماء مما يساعد على تبريد السطح. الآلية في الواقع معقدة ، على الرغم من أن النتيجة النهائية هي التحكم في تدفق الأبخرة.

يوجد عدد من مركزات الرغوة المتاحة ، ومن المهم اختيار واحد متوافق مع السوائل المطلوب حمايتها. تم تطوير "الرغوة البروتينية" الأصلية لحرائق السوائل الهيدروكربونية ، ولكنها تتحلل بسرعة إذا لامست الوقود السائل القابل للذوبان في الماء. تم تطوير مجموعة من "الرغاوي الاصطناعية" للتعامل مع النطاق الكامل للحرائق السائلة التي يمكن مواجهتها. واحدة من هذه الرغوة المكونة لطبقة مائية (AFFF) ، هي رغوة متعددة الأغراض تنتج أيضًا طبقة من الماء على سطح الوقود السائل ، مما يزيد من فعاليتها.

إطفاء الشعلة

تستخدم هذه الطريقة مثبطات كيميائية لإطفاء اللهب. تتضمن التفاعلات التي تحدث في اللهب الجذور الحرة ، وهي من الأنواع شديدة التفاعل التي لها وجود عابر فقط ولكنها تتجدد باستمرار من خلال عملية سلسلة متفرعة تحافظ على تركيزات عالية بما يكفي للسماح بالتفاعل الكلي (على سبيل المثال ، تفاعل من النوع R1) للمضي قدمًا بمعدل سريع. سوف يتسبب استخدام مثبطات المواد الكيميائية بكميات كافية في انخفاض كبير في تركيز هذه الجذور ، مما يؤدي إلى إخماد اللهب بشكل فعال. العوامل الأكثر شيوعًا التي تعمل بهذه الطريقة هي الهالونات والمساحيق الجافة.

تتفاعل الهالونات في اللهب لتنتج أنواعًا وسيطة أخرى تتفاعل معها جذور اللهب بشكل تفضيلي. مطلوب كميات صغيرة نسبيًا من الهالونات لإخماد حريق ، ولهذا السبب كانت تعتبر تقليديًا مرغوبة للغاية ؛ تركيزات الإطفاء "قابلة للتنفس" (على الرغم من أن المنتجات الناتجة أثناء مرور اللهب ضارة). تعمل المساحيق الجافة بطريقة مماثلة ، ولكن في ظل ظروف معينة تكون أكثر فاعلية. تنتشر الجسيمات الدقيقة في اللهب وتتسبب في إنهاء السلاسل الجذرية. من المهم أن تكون الجسيمات صغيرة ومتعددة. يتم تحقيق ذلك من قبل الشركات المصنعة للعديد من العلامات التجارية الخاصة بالمساحيق الجافة عن طريق اختيار مسحوق "يتلف" ، أي أن الجزيئات تنقسم إلى جزيئات أصغر عندما تتعرض لدرجات حرارة عالية من اللهب.

بالنسبة للشخص الذي اشتعلت فيه النيران في ملابسه ، يتم التعرف على مطفأة المسحوق الجاف كأفضل طريقة للسيطرة على اللهب ولحماية هذا الشخص. يعطي التدخل السريع "ضربة قاضية" سريعة ، وبالتالي تقليل الإصابة. ومع ذلك ، يجب إطفاء اللهب تمامًا لأن الجزيئات تسقط بسرعة على الأرض وأي ملتهب متبقية ستستعيد ثباتها بسرعة. وبالمثل ، ستظل الهالونات فعالة فقط إذا تم الحفاظ على التركيزات المحلية. إذا تم تطبيقه خارج الأبواب ، فإن بخار الهالون يتشتت بسرعة ، ومرة ​​أخرى ستعود النار إلى نفسها بسرعة إذا كان هناك أي لهب متبقي. والأهم من ذلك ، أن فقدان المادة المانعة للتسرب سيتبعه إعادة اشتعال الوقود إذا كانت درجات حرارة السطح مرتفعة بدرجة كافية. ليس للهالونات أو المساحيق الجافة أي تأثير تبريد كبير على سطح الوقود.

إزالة إمداد الهواء

الوصف التالي هو تبسيط للعملية. في حين أن "إزالة إمداد الهواء" سيؤدي بالتأكيد إلى إطفاء الحريق ، للقيام بذلك يكون من الضروري فقط تقليل تركيز الأكسجين إلى ما دون المستوى الحرج. يصنف "اختبار مؤشر الأكسجين" المعروف جيدًا المواد القابلة للاحتراق وفقًا للحد الأدنى من تركيز الأكسجين في خليط الأكسجين / النيتروجين الذي يدعم الاشتعال فقط. ستحترق العديد من المواد الشائعة بتركيزات أكسجين تصل إلى 14٪ تقريبًا في درجات الحرارة المحيطة (حوالي 20 درجة مئوية) وفي غياب أي نقل حراري مفروض. يعتمد التركيز الحرج على درجة الحرارة ، حيث يتناقص مع زيادة درجة الحرارة. وبالتالي ، فإن النار التي كانت مشتعلة لبعض الوقت ستكون قادرة على دعم ألسنة اللهب بتركيزات قد تصل إلى 7 ٪. قد يتم إيقاف حريق في غرفة ما وقد يطفأ ذاتيًا إذا كان الإمداد بالأكسجين محدودًا عن طريق إبقاء الأبواب والنوافذ مغلقة. قد يتوقف الاشتعال ، لكن الاحتراق سيستمر بتركيزات أكسجين أقل بكثير. قد يؤدي دخول الهواء عن طريق فتح الباب أو كسر النافذة قبل أن تبرد الغرفة بدرجة كافية إلى اندلاع حريق قوي ، يُعرف باسم خلفية أو backdraft.

يصعب تحقيق "إزالة الهواء". ومع ذلك ، قد يتحول الغلاف الجوي إلى "خامل" عن طريق الفيضان الكلي بواسطة غاز لا يدعم الاحتراق ، مثل النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو الغازات الناتجة عن عملية الاحتراق (على سبيل المثال ، محركات السفن) التي تكون منخفضة الأكسجين ومرتفعة في ثاني أكسيد الكربون. لا يمكن استخدام هذه التقنية إلا في الأماكن المغلقة حيث تكون ضرورية للحفاظ على التركيز المطلوب لـ "الغاز الخامل" حتى يتم إطفاء الحريق تمامًا أو بدء عمليات مكافحة الحرائق. للفيضان الكلي تطبيقات خاصة ، مثل عنابر السفن ومجموعات الكتب النادرة في المكتبات. يتم عرض الحد الأدنى المطلوب من تركيزات الغازات الخاملة في الجدول 4. وهي تستند إلى افتراض أن الحريق قد تم اكتشافه في مرحلة مبكرة وأن الفيضان يتم قبل تراكم الكثير من الحرارة في الفضاء.

الجدول 4: مقارنة تركيزات الغازات المختلفة المطلوبة للتخميد

يمكن إجراء "إزالة الهواء" في المنطقة المجاورة مباشرة لحريق صغير عن طريق التطبيق المحلي لمثبط من مطفأة الحريق. ثاني أكسيد الكربون هو الغاز الوحيد الذي يستخدم بهذه الطريقة. ومع ذلك ، بما أن هذا الغاز يتشتت بسرعة ، فمن الضروري إطفاء كل اللهب أثناء الهجوم على النار ؛ وإلا فإن اللهب سوف يعيد تأسيس نفسه. يمكن أيضًا إعادة الاشتعال لأن ثاني أكسيد الكربون له تأثير تبريد ضئيل إن وجد. وتجدر الإشارة إلى أن رذاذ الماء الناعم المحبوس في اللهب يمكن أن يتسبب في الانقراض كنتيجة مشتركة لتبخر القطرات (التي تبرد منطقة الاحتراق) وتقليل تركيز الأكسجين عن طريق التخفيف بواسطة بخار الماء (الذي يعمل بنفس الطريقة. كثاني أكسيد الكربون). يجري النظر في رش المياه الدقيقة والضباب كبدائل محتملة للهالونات.

من المناسب أن نذكر هنا أنه من غير المستحسن إطفاء لهب غاز ما لم يكن بالإمكان إيقاف تدفق الغاز على الفور بعد ذلك. خلاف ذلك ، قد تتراكم كمية كبيرة من الغاز القابل للاشتعال ثم تشتعل لاحقًا ، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة.

خرج عن طوره

يتم تضمين هذه الطريقة هنا للتأكد من اكتمالها. يمكن بسهولة تفجير اللهب المطابق عن طريق زيادة سرعة الهواء فوق قيمة حرجة بالقرب من اللهب. تعمل الآلية عن طريق زعزعة استقرار اللهب في محيط الوقود. من حيث المبدأ ، يمكن التحكم في الحرائق الكبيرة بنفس الطريقة ، ولكن عادة ما تكون الشحنات المتفجرة مطلوبة لتوليد سرعات كافية. يمكن إطفاء حرائق آبار النفط بهذه الطريقة.

أخيرًا ، هناك سمة مشتركة يجب التأكيد عليها وهي أن السهولة التي يمكن بها إطفاء الحريق تتناقص بسرعة مع زيادة حجم الحريق. يسمح الاكتشاف المبكر بالانقراض بكميات قليلة من الكابت ، مع خسائر أقل. عند اختيار نظام قمع ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار المعدل المحتمل لتطوير الحرائق ونوع نظام الكشف المتاح.

انفجارات

يتميز الانفجار بالتحرير المفاجئ للطاقة ، مما ينتج عنه موجة صدمة ، أو موجة انفجار ، قد تكون قادرة على إحداث ضرر بعيد. هناك نوعان متميزان من المصادر ، وهما الانفجار الشديد الانفجار والضغط. تتميز المادة شديدة الانفجار بمركبات مثل ثلاثي نيتروتولوين (TNT) وسيكلوتريميثيلين ترينترامين (RDX). هذه المركبات هي أنواع طاردة للحرارة بدرجة عالية ، وتتحلل لتطلق كميات كبيرة من الطاقة. على الرغم من ثباتها حراريًا (على الرغم من أن بعضها أقل من ذلك ويتطلب إزالة الحساسية لجعلها آمنة في التعامل معها) ، إلا أنه يمكن حثها على التفجير ، مع التحلل ، والانتشار بسرعة الصوت عبر المادة الصلبة. إذا كانت كمية الطاقة المنبعثة عالية بما يكفي ، فسوف تنتشر موجة الانفجار من المصدر مع إمكانية إحداث ضرر كبير على مسافة.

من خلال تقييم الضرر عن بعد ، يمكن تقدير حجم الانفجار من حيث "مكافئ تي إن تي" (عادةً بالأطنان المترية). تعتمد هذه التقنية على كمية كبيرة من البيانات التي تم جمعها حول الضرر المحتمل لمادة تي إن تي (الكثير منها خلال زمن الحرب) ، وتستخدم قوانين القياس التجريبية التي تم تطويرها من دراسات الأضرار التي تسببها الكميات المعروفة من مادة تي إن تي.

في وقت السلم ، تستخدم المتفجرات شديدة الانفجار في مجموعة متنوعة من الأنشطة ، بما في ذلك التعدين واستغلال المحاجر وأعمال الهندسة المدنية الكبرى. يمثل وجودهم في الموقع خطرًا معينًا يتطلب إدارة محددة. ومع ذلك ، يمكن أن يكون المصدر الآخر "للانفجارات" مدمرًا بنفس القدر ، خاصة إذا لم يتم التعرف على الخطر. يمكن أن تكون الضغوط الزائدة التي تؤدي إلى انفجارات الضغط نتيجة لعمليات كيميائية داخل النباتات أو من تأثيرات فيزيائية بحتة ، كما يحدث إذا تم تسخين الوعاء خارجيًا ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط. المصطلح بلف (انفجار بخار متوسع مغلي) له أصوله هنا ، في إشارة في الأصل إلى فشل الغلايات البخارية. يستخدم الآن أيضًا بشكل شائع لوصف الحدث الذي يفشل فيه وعاء الضغط الذي يحتوي على غاز مسال مثل LPG (غاز البترول المسال) في حريق ، مما يؤدي إلى إطلاق المحتويات القابلة للاشتعال ، والتي تشتعل بعد ذلك لإنتاج "كرة نارية".

من ناحية أخرى ، قد يكون الضغط الزائد ناتجًا داخليًا عن عملية كيميائية. في الصناعات العملية ، يمكن أن يؤدي التسخين الذاتي إلى تفاعل سريع ، مما يولد درجات حرارة عالية وضغوطًا قادرة على التسبب في انفجار الضغط. ومع ذلك ، فإن أكثر أنواع الانفجار شيوعًا ينتج عن اشتعال خليط غاز / هواء قابل للاشتعال يكون محصورًا داخل عنصر من مصنع أو في الواقع داخل أي هيكل أو حاوية محصورة. الشرط الأساسي هو تكوين خليط قابل للاشتعال ، وهو أمر يجب تجنبه بالتصميم والإدارة الجيدين. في حالة الإطلاق العرضي ، سيوجد جو قابل للاشتعال أينما يقع تركيز الغاز (أو البخار) بين حدود القابلية للاشتعال الدنيا والعليا (الجدول 1). إذا تم إدخال مصدر إشعال إلى إحدى هذه المناطق ، فسوف ينتشر اللهب الممزوج مسبقًا بسرعة من المصدر ، مما يؤدي إلى تحويل خليط الوقود / الهواء إلى منتجات احتراق عند درجة حرارة مرتفعة. يمكن أن يصل هذا إلى 2,100 كلفن ، مما يشير إلى أنه في نظام مغلق تمامًا عند 300 كلفن ، من الممكن حدوث ضغط زائد يصل إلى 7 بار. فقط أوعية الضغط المصممة خصيصًا هي القادرة على احتواء مثل هذه الضغوط الزائدة. ستسقط المباني العادية ما لم تكن محمية بألواح تنفيس الضغط أو أقراص متفجرة أو بنظام إخماد الانفجار. في حالة تشكل خليط قابل للاشتعال داخل مبنى ، يمكن أن يتسبب الانفجار اللاحق في أضرار هيكلية كبيرة - ربما دمار كامل - ما لم يكن الانفجار قادرًا على التنفيس للخارج من خلال الفتحات (على سبيل المثال ، فشل النوافذ) التي تم إنشاؤها أثناء المراحل الأولى من الانفجار.

ترتبط الانفجارات من هذا النوع أيضًا باشتعال معلقات الغبار في الهواء (Palmer 1973). تتم مواجهتها عندما يكون هناك تراكم كبير من الغبار "القابل للانفجار" الذي يتم إزاحته من الأرفف والعوارض الخشبية والحواف داخل المبنى لتشكيل سحابة ، والتي تتعرض بعد ذلك لمصدر اشتعال (على سبيل المثال ، في مطاحن الدقيق ، ومصاعد الحبوب ، إلخ. .). يجب أن يكون الغبار (من الواضح) قابلاً للاشتعال ، ولكن ليس كل الغبار القابل للاحتراق قابل للانفجار في درجات الحرارة المحيطة. تم تصميم الاختبارات القياسية لتحديد ما إذا كان الغبار قابل للانفجار. يمكن استخدام هذه أيضًا لتوضيح أن الغبار القابل للانفجار يحمل "حدودًا قابلة للانفجار" ، مماثلة في المفهوم لـ "حدود القابلية للاشتعال" للغازات والأبخرة. بشكل عام ، فإن انفجار الغبار لديه القدرة على إحداث قدر كبير من الضرر لأن الحدث الأولي قد يتسبب في إزاحة المزيد من الغبار ، مما يشكل سحابة غبار أكبر ستشتعل حتمًا ، مما ينتج عنه انفجار أكبر.

تنفيس الانفجار أو تخفيف الانفجار، لن يعمل بنجاح إلا إذا كان معدل تطور الانفجار بطيئًا نسبيًا ، مثل المرتبط بانتشار لهب مختلط مسبقًا من خلال خليط ثابت قابل للاشتعال أو سحابة غبار قابلة للانفجار. لا فائدة من تنفيس الانفجار إذا كان هناك تفجير. والسبب في ذلك هو أنه يجب إنشاء فتحات تخفيف الضغط في مرحلة مبكرة من الحدث عندما يكون الضغط لا يزال منخفضًا نسبيًا. في حالة حدوث تفجير ، يرتفع الضغط بسرعة كبيرة بحيث تكون عملية الإغاثة فعالة ، ويتعرض الوعاء أو العنصر المحيط بالنبات لضغوط داخلية عالية جدًا تؤدي إلى تدمير هائل. تفجير خليط غازات قابل للاشتعال يمكن أن يحدث إذا تم احتواء الخليط داخل أنبوب أو مجرى طويل. في ظل ظروف معينة ، سيؤدي انتشار اللهب الممزوج مسبقًا إلى دفع الغاز غير المحترق أمام مقدمة اللهب بمعدل يزيد الاضطراب ، والذي بدوره سيزيد من معدل الانتشار. يوفر هذا حلقة تغذية مرتدة تؤدي إلى تسارع اللهب حتى تتشكل موجة صدمة. هذا ، إلى جانب عملية الاحتراق ، عبارة عن موجة تفجير يمكن أن تنتشر بسرعات تزيد عن 1,000 م / ث. يمكن مقارنة هذا مع سرعة الاحتراق الأساسية من مزيج البروبان / الهواء المتكافئ من 0.45 م / ث. (هذا هو المعدل الذي ينتشر به اللهب من خلال خليط بروبان / هواء هادئ (أي غير مضطرب).)

لا يمكن التقليل من أهمية الاضطراب في تطوير هذا النوع من الانفجار. يعتمد التشغيل الناجح لنظام الحماية من الانفجار على التنفيس المبكر أو الإخماد المبكر. إذا كان معدل تطور الانفجار سريعًا جدًا ، فلن يكون نظام الحماية فعالًا ، ويمكن إنتاج ضغوط زائدة غير مقبولة.

بديل لتخفيف الانفجار هو قمع الانفجار. يتطلب هذا النوع من الحماية اكتشاف الانفجار في مرحلة مبكرة جدًا ، أقرب ما يمكن من الاشتعال. يتم استخدام الكاشف لبدء الإطلاق السريع للقمع في مسار اللهب المنتشر ، مما يوقف الانفجار بشكل فعال قبل أن يزداد الضغط إلى حد تهدد فيه سلامة الحدود المرفقة. تم استخدام الهالونات بشكل شائع لهذا الغرض ، ولكن مع التخلص التدريجي من هذه الهالونات ، يتم الآن الاهتمام باستخدام أنظمة رش الماء ذات الضغط العالي. هذا النوع من الحماية مكلف للغاية وله تطبيق محدود حيث لا يمكن استخدامه إلا في أحجام صغيرة نسبيًا يمكن من خلالها توزيع المادة الكابتة بسرعة وبشكل موحد (على سبيل المثال ، القنوات التي تحمل بخارًا قابلًا للاشتعال أو غبارًا قابلًا للانفجار).

تحليل المعلومات للحماية من الحرائق

بشكل عام ، لم يتم تطوير علم الحرائق إلا مؤخرًا إلى مرحلة يكون فيها قادرًا على توفير قاعدة المعرفة التي يمكن أن تستند إليها القرارات العقلانية المتعلقة بالتصميم الهندسي ، بما في ذلك قضايا السلامة. تقليديا ، تطورت السلامة من الحرائق على مخصص على أساس الاستجابة الفعالة للحوادث من خلال فرض اللوائح أو القيود الأخرى لضمان عدم تكرار حدوثها. يمكن اقتباس العديد من الأمثلة. على سبيل المثال ، أدى حريق لندن العظيم عام 1666 في الوقت المناسب إلى وضع أول لوائح (أو أكواد) للبناء وتطوير التأمين ضد الحريق. أحدثت الحوادث الأخيرة ، مثل حرائق المباني الشاهقة للمكاتب في ساو باولو ، البرازيل ، في عامي 1972 و 1974 ، تغييرات في قوانين البناء ، مؤطرة بطريقة تمنع حرائق مماثلة متعددة الوفيات في المستقبل. تم التعامل مع مشاكل أخرى بطريقة مماثلة. في ولاية كاليفورنيا في الولايات المتحدة ، تم التعرف على المخاطر المرتبطة بأنواع معينة من الأثاث المنجد الحديث (خاصة تلك التي تحتوي على رغوة البولي يوريثان القياسية) ، وفي النهاية تم إدخال لوائح صارمة للتحكم في توفرها.

هذه حالات بسيطة أدت فيها ملاحظات عواقب الحريق إلى فرض مجموعة من القواعد التي تهدف إلى تحسين سلامة الفرد والمجتمع في حالة نشوب حريق. يجب تبرير قرار اتخاذ إجراء بشأن أي قضية على أساس تحليل معرفتنا بحوادث الحريق. من الضروري إظهار أن المشكلة حقيقية. في بعض الحالات - مثل حرائق ساو باولو - يكون هذا التمرين أكاديميًا ، ولكن في حالات أخرى ، مثل "إثبات" أن المفروشات الحديثة تمثل مشكلة ، من الضروري التأكد من إنفاق التكاليف المرتبطة بحكمة. وهذا يتطلب قاعدة بيانات موثوقة عن حوادث الحرائق والتي تكون قادرة على مدى عدد من السنوات على إظهار الاتجاهات في عدد الحرائق ، وعدد الوفيات ، وحدوث نوع معين من الاشتعال ، وما إلى ذلك. ويمكن بعد ذلك استخدام التقنيات الإحصائية لفحص ما إذا كان الاتجاه ، أو التغيير ، مهم ، واتخاذ التدابير المناسبة.

في عدد من البلدان ، يُطلب من رجال الإطفاء تقديم تقرير عن كل حريق تمت معالجته. في المملكة المتحدة والولايات المتحدة ، يكمل الضابط المسؤول نموذج تقرير يتم تقديمه بعد ذلك إلى منظمة مركزية (وزارة الداخلية في المملكة المتحدة ، والجمعية الوطنية للحماية من الحرائق ، NFPA ، في الولايات المتحدة) والتي ترمز فيما بعد ويعالج البيانات بطريقة محددة. ثم تصبح البيانات متاحة للتفتيش من قبل الهيئات الحكومية والأطراف المعنية الأخرى. قواعد البيانات هذه لا تقدر بثمن في إبراز (على سبيل المثال) المصادر الرئيسية للاشتعال والعناصر التي اشتعلت لأول مرة. أظهر فحص حالات الوفيات وعلاقتها بمصادر الاشتعال ، وما إلى ذلك ، أن عدد الأشخاص الذين يموتون في الحرائق التي تسبب فيها مواد المدخنين لا يتناسب بشكل كبير مع عدد الحرائق التي تنشأ بهذه الطريقة.

تعتمد موثوقية قواعد البيانات هذه على المهارة التي يقوم بها رجال الإطفاء بالتحقيق في الحريق. التحقيق في الحرائق ليس بالمهمة السهلة ، ويتطلب قدرًا كبيرًا من المعرفة والمعرفة - على وجه الخصوص ، المعرفة بعلوم الحرائق. يقع على عاتق خدمة الإطفاء في المملكة المتحدة واجب قانوني يتمثل في تقديم نموذج تقرير حريق لكل حريق يتم حضوره ، مما يضع مسؤولية كبيرة على عاتق الضابط المسؤول. يعد بناء النموذج أمرًا بالغ الأهمية ، حيث يجب أن يستخرج المعلومات المطلوبة بتفاصيل كافية. يتم عرض "نموذج الإبلاغ عن الحادث الأساسي" الموصى به من قبل NFPA في كتيب الحماية من الحرائق (كوت 1991).

يمكن استخدام البيانات بطريقتين ، إما لتحديد مشكلة الحريق أو لتقديم الحجة المنطقية اللازمة لتبرير مسار عمل معين قد يتطلب نفقات عامة أو خاصة. يمكن استخدام قاعدة بيانات راسخة لإظهار آثار الإجراءات المتخذة. تم الحصول على النقاط العشر التالية من إحصائيات NFPA خلال الفترة 1980 إلى 1989 (كوت 1991):

1. تستخدم أجهزة كشف الدخان المنزلية على نطاق واسع وهي فعالة للغاية (ولكن لا تزال هناك ثغرات كبيرة في استراتيجية الكاشف).

2. تنتج الرشاشات الأوتوماتيكية تخفيضات كبيرة في الخسائر في الأرواح والممتلكات. أدى الاستخدام المتزايد للمعدات المحمولة وتدفئة المنطقة إلى زيادة حادة في حرائق المنازل التي تشمل معدات التدفئة.

3. استمرت الحرائق الحارقة والمشبوهة في الانخفاض منذ ذروة السبعينيات ، لكن الأضرار التي تلحق بالممتلكات توقفت عن التراجع.

4. نسبة كبيرة من وفيات رجال الحرائق تُعزى إلى النوبات القلبية والأنشطة البعيدة عن ساحة الحريق.

5. تسجل المناطق الريفية أعلى معدلات الوفيات بسبب الحرائق.

6. تسبب مواد التدخين التي تشتعل في إشعال الأثاث المنجد أو المراتب أو الفراش في حدوث أسوأ سيناريوهات الحرائق السكنية.

7. معدلات الوفيات الناجمة عن الحرائق في الولايات المتحدة وكندا هي من بين أعلى المعدلات بين جميع البلدان المتقدمة.

8. تسجل ولايات الجنوب القديم في الولايات المتحدة أعلى معدلات وفيات الحرائق.

9. كبار السن معرضون بشكل خاص لخطر الموت في الحريق.

هذه الاستنتاجات ، بالطبع ، خاصة بكل بلد ، على الرغم من وجود بعض الاتجاهات المشتركة. يمكن أن يوفر الاستخدام الدقيق لهذه البيانات وسيلة لصياغة سياسات سليمة فيما يتعلق بالسلامة من الحرائق في المجتمع. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن هذه حتما "رد الفعل" ، وليس "استباقية". لا يمكن تقديم تدابير استباقية إلا بعد إجراء تقييم مفصل لمخاطر الحريق. تم تقديم مسار العمل هذا بشكل تدريجي ، بدءًا من الصناعة النووية والانتقال إلى الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية والصناعات البحرية حيث يتم تحديد المخاطر بسهولة أكبر بكثير من الصناعات الأخرى. يعد تطبيقها على الفنادق والمباني العامة أكثر صعوبة بشكل عام ويتطلب تطبيق تقنيات نمذجة الحريق للتنبؤ بمسار الحريق وكيف ستنتشر منتجات الحريق عبر المبنى للتأثير على شاغليها. تم إحراز تقدم كبير في هذا النوع من النمذجة ، على الرغم من أنه يجب القول أنه لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل استخدام هذه التقنيات بثقة. لا تزال هندسة السلامة من الحرائق بحاجة إلى الكثير من الأبحاث الأساسية في علوم السلامة من الحرائق قبل إتاحة أدوات موثوقة لتقييم مخاطر الحرائق على نطاق واسع.

الرجوع

الحرائق إحراق تم تعريفها بطرق مختلفة. لأغراضنا ، أهم العبارات المتعلقة بالاحتراق ، كظاهرة ، هي كما يلي:

• يمثل الاحتراق سلسلة من التفاعلات ذاتية الاستدامة تتكون من تحولات فيزيائية وكيميائية.

• تدخل المواد المعنية في تفاعل مع العامل المؤكسد في محيطها ، والذي يكون في معظم الحالات مع الأكسجين الموجود في الهواء.

• يتطلب الاشتعال ظروف بدء مواتية ، والتي تكون عمومًا تسخينًا كافيًا للنظام الذي يغطي الطلب الأولي على الطاقة للتفاعل المتسلسل للحرق.

• غالبًا ما تكون نتيجة التفاعلات طاردة للحرارة ، مما يعني أنه أثناء الاحتراق ، يتم إطلاق الحرارة وغالبًا ما تكون هذه الظاهرة مصحوبة بشعلة ملحوظة بشكل مرئي.

اشتعال يمكن اعتباره الخطوة الأولى في عملية الاحتراق الذاتي. قد يحدث مثل الاشتعال التجريبي (أو اشتعال قسري) إذا كانت الظاهرة ناتجة عن أي مصدر اشتعال خارجي ، أو قد تحدث مثل اشتعال ذاتي (أو اشتعال الذاتي) إذا كانت الظاهرة ناتجة عن تفاعلات تحدث في المادة القابلة للاحتراق نفسها مقترنة بإطلاق الحرارة.

يتميز الميل إلى الاشتعال بمعامل تجريبي ، و درجة حرارة الاشتعال (على سبيل المثال ، أدنى درجة حرارة ، يتم تحديدها عن طريق الاختبار ، والتي يجب تسخين المادة إليها من أجل الاشتعال). اعتمادًا على ما إذا كان قد تم تحديد هذه المعلمة - باستخدام طرق اختبار خاصة - باستخدام أي مصدر إشعال ، فإننا نميز بين درجة حرارة الاشتعال التجريبية و درجة حرارة الاشتعال الذاتي.

في حالة الاشتعال التجريبي ، يتم توفير الطاقة اللازمة لتنشيط المواد المتضمنة في تفاعل الاحتراق من مصادر الاشتعال. ومع ذلك ، لا توجد علاقة مباشرة بين كمية الحرارة اللازمة للاشتعال ودرجة حرارة الاشتعال ، لأنه على الرغم من أن التركيب الكيميائي للمكونات في النظام القابل للاحتراق هو معلمة أساسية لدرجة حرارة الاشتعال ، إلا أنه يتأثر بشكل كبير بأحجام وأشكال المواد ، وضغط البيئة ، وظروف تدفق الهواء ، ومعلمات مصدر الإشعال ، والسمات الهندسية لجهاز الاختبار ، وما إلى ذلك. وهذا هو السبب في أن البيانات المنشورة في الأدبيات لدرجة حرارة الاشتعال الذاتي ودرجة حرارة الإشعال الموجهة يمكن أن تكون مختلفة بشكل كبير.

يمكن توضيح آلية الاشتعال للمواد في حالات مختلفة ببساطة. يتضمن ذلك فحص المواد إما كمواد صلبة أو سائلة أو غازات.

معظم مواد صلبة تستهلك الطاقة من أي مصدر اشتعال خارجي إما عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري أو الإشعاع (في الغالب عن طريق الجمع بينها) ، أو يتم تسخينها نتيجة لعمليات إنتاج الحرارة التي تحدث داخليًا والتي تبدأ في التحلل على أسطحها.

لكي يحدث الاشتعال مع السوائل، يجب أن يكون لها تكوين فراغ بخار فوق سطحها قادر على الاحتراق. تختلط الأبخرة المنبعثة ونواتج التحلل الغازي مع الهواء فوق سطح المواد السائلة أو الصلبة.

تساعد التدفقات المضطربة التي تنشأ في الخليط و / أو الانتشار الأكسجين على الوصول إلى الجزيئات والذرات والجذور الحرة الموجودة على السطح وفوقه ، والتي تكون بالفعل مناسبة للتفاعل. تدخل الجسيمات المستحثة في التفاعل ، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة. تتسارع العملية بشكل مطرد ، ومع بدء التفاعل المتسلسل ، تبدأ المادة في الاشتعال والحرق.

يسمى الاحتراق في الطبقة الموجودة تحت سطح المواد الصلبة القابلة للاحتراق مكمور، ويسمى تفاعل الاحتراق الذي يحدث على السطح البيني للمواد الصلبة والغاز متوهج. حرق باللهب (أو ملتهب) هي العملية التي يتم خلالها التفاعل الطارد للحرارة الناتج عن الاحتراق في الطور الغازي. هذا هو الحال بالنسبة لاحتراق كل من المواد السائلة والصلبة.

غازات قابلة للاشتعال يحترق بشكل طبيعي في مرحلة الغاز. إنه بيان تجريبي مهم أن مخاليط الغازات والهواء قادرة على الاشتعال في نطاق تركيز معين فقط. هذا ينطبق أيضا على أبخرة السوائل. تعتمد الحدود الدنيا والعليا القابلة للاشتعال للغازات والأبخرة على درجة حرارة وضغط الخليط ومصدر الاشتعال وتركيز الغازات الخاملة في الخليط.

مصادر الاشتعال

يمكن تصنيف الظواهر التي تزود الطاقة الحرارية في أربع فئات أساسية حسب أصلها (ساكس 1979):

1. الطاقة الحرارية المتولدة أثناء التفاعلات الكيميائية (حرارة الأكسدة ، حرارة الاحتراق ، حرارة المحلول ، التسخين التلقائي ، حرارة التحلل ، إلخ.)

2. الطاقة الحرارية الكهربائية (تسخين المقاومة ، التسخين بالحث ، الحرارة من الانحناء ، الشرر الكهربائي ، التفريغ الكهروستاتيكي ، الحرارة المتولدة من ضربة البرق ، إلخ.)

3. الطاقة الحرارية الميكانيكية (حرارة الاحتكاك ، شرارات الاحتكاك)

4. الحرارة الناتجة عن التحلل النووي.

تتناول المناقشة التالية مصادر الاشتعال الأكثر شيوعًا.

اللهب المكشوف

قد تكون النيران المكشوفة هي أبسط مصادر الإشعال وأكثرها استخدامًا. يعمل عدد كبير من الأدوات في الاستخدام العام وأنواع مختلفة من المعدات التكنولوجية بنيران مكشوفة ، أو تمكن من تكوين ألسنة اللهب المكشوفة. يمكن اعتبار المحارق والمباريات والأفران ومعدات التسخين ولهب مشاعل اللحام والغاز المكسور وأنابيب الزيت وما إلى ذلك مصادر اشتعال محتملة. لأنه مع وجود اللهب المكشوف يمثل مصدر الإشعال الأساسي نفسه احتراقًا قائمًا بذاته ، فإن آلية الإشعال تعني في جوهرها انتشار الاحتراق إلى نظام آخر. شريطة أن يكون مصدر الإشعال باللهب المكشوف طاقة كافية لبدء الاشتعال ، سيبدأ الاحتراق.

الاشتعال العفوي

تشير التفاعلات الكيميائية التي تولد الحرارة تلقائيًا إلى خطر الاشتعال والحرق "كمصادر اشتعال داخلية". ومع ذلك ، قد تصبح المواد التي تميل إلى التسخين التلقائي والاشتعال التلقائي مصادر اشتعال ثانوية وتؤدي إلى اشتعال المواد القابلة للاحتراق في المناطق المحيطة.

على الرغم من أن بعض الغازات (مثل فوسفيد الهيدروجين وهيدريد البورون وهيدريد السيليكون) والسوائل (على سبيل المثال ، الكربونيل المعدني والتركيبات المعدنية العضوية) تميل إلى الاشتعال التلقائي ، فإن معظم الاشتعال التلقائي يحدث كتفاعلات سطحية للمواد الصلبة. يعتمد الاشتعال التلقائي ، مثله مثل جميع عمليات الإشعال ، على التركيب الكيميائي للمادة ، ولكن يتم تحديد حدوثه من خلال درجة التشتت. يتيح السطح النوعي الكبير التراكم المحلي لحرارة التفاعل ويساهم في زيادة درجة حرارة المادة فوق درجة حرارة الاشتعال التلقائي.

يتم أيضًا تعزيز الاشتعال التلقائي للسوائل إذا لامست الهواء على مواد صلبة ذات مساحة سطح محددة كبيرة. تميل الدهون وخاصة الزيوت غير المشبعة التي تحتوي على روابط مزدوجة ، عند امتصاصها بمواد ليفية ومنتجاتها ، وعند تشريبها في منسوجات من أصل نباتي أو حيواني ، إلى الاشتعال التلقائي في ظل الظروف الجوية العادية. تسبب الاشتعال التلقائي للصوف الزجاجي ومنتجات الصوف المعدني الناتجة من الألياف غير القابلة للاحتراق أو المواد غير العضوية التي تغطي أسطحًا معينة كبيرة وملوثة بالزيت في وقوع حوادث حريق شديدة.

لوحظ الاشتعال التلقائي بشكل رئيسي مع غبار المواد الصلبة. بالنسبة للمعادن ذات التوصيل الحراري الجيد ، فإن تراكم الحرارة الموضعي اللازم للاشتعال يتطلب تكسيرًا دقيقًا جدًا للمعادن. مع انخفاض حجم الجسيمات ، يزداد احتمال الاشتعال التلقائي ، ويترتب على ذلك مع بعض الغبار المعدني (على سبيل المثال ، الحديد) الاشتعال. عند تخزين ومعالجة غبار الفحم ، والسخام الناعم ، وغبار اللك والراتنجات الاصطناعية ، وكذلك أثناء العمليات التكنولوجية التي يتم إجراؤها معهم ، يجب إيلاء اهتمام خاص للتدابير الوقائية ضد الحريق لتقليل مخاطر الاشتعال التلقائي.

تُظهر المواد التي تميل إلى التحلل التلقائي قدرة خاصة على الاشتعال تلقائيًا. الهيدرازين ، عند وضعه على أي مادة ذات مساحة سطح كبيرة ، ينفجر على الفور. البيروكسيدات ، التي تستخدم على نطاق واسع في صناعة البلاستيك ، تتحلل بسهولة تلقائيًا ، ونتيجة للتحلل ، فإنها تصبح مصادر اشتعال خطيرة ، مما يؤدي أحيانًا إلى احتراق المتفجرات.

يمكن اعتبار التفاعل العنيف الطارد للحرارة الذي يحدث عندما تتلامس مواد كيميائية معينة مع بعضها حالة خاصة من الاشتعال التلقائي. ومن الأمثلة على هذه الحالات ملامسة حامض الكبريتيك المركز مع جميع المواد العضوية القابلة للاحتراق ، أو الكلورات بأملاح أو أحماض الكبريت أو الأمونيوم ، ومركبات الهالوجين العضوية مع الفلزات القلوية ، وما إلى ذلك. ميزة هذه المواد هي "عدم القدرة على تحمل بعضها البعض" (المواد غير المتوافقة) تتطلب اهتمامًا خاصًا عند تخزينها وتخزينها المشترك ووضع لوائح مكافحة الحرائق.

وتجدر الإشارة إلى أن التسخين التلقائي الخطير قد يكون ، في بعض الحالات ، ناتجًا عن ظروف تكنولوجية خاطئة (تهوية غير كافية ، سعة تبريد منخفضة ، اختلافات في الصيانة والتنظيف ، ارتفاع درجة حرارة التفاعل ، وما إلى ذلك) ، أو يروج لها.

تظهر بعض المنتجات الزراعية ، مثل الأعلاف الليفية ، والبذور الزيتية ، والحبوب المنبتة ، والمنتجات النهائية لصناعة المعالجة (شرائح الشمندر المجفف ، والأسمدة ، وما إلى ذلك) ميلًا للاشتعال التلقائي. يتميز التسخين التلقائي لهذه المواد بميزة خاصة: تتفاقم ظروف درجة الحرارة الخطرة للأنظمة بسبب بعض العمليات البيولوجية الطاردة للحرارة التي لا يمكن التحكم فيها بسهولة.

مصادر الاشتعال الكهربائي

لا تشكل آلات الطاقة والأدوات وأجهزة التدفئة التي تعمل بالطاقة الكهربائية ، فضلاً عن معدات تحويل الطاقة والإضاءة ، أي خطر حريق على محيطها ، شريطة أن يتم تركيبها وفقًا للوائح ومتطلبات السلامة ذات الصلة المعايير وأن التعليمات التكنولوجية ذات الصلة قد تم مراعاتها أثناء تشغيلها. تقلل الصيانة الدورية والإشراف الدوري بشكل كبير من احتمالية اندلاع الحرائق والانفجارات. الأسباب الأكثر شيوعًا للحرائق في الأجهزة الكهربائية والأسلاك هي التحميل الزائد, دوائر قصيرة, شرارات كهربائية مقاومات تلامس عالية.

يحدث الحمل الزائد عندما تتعرض الأسلاك والأجهزة الكهربائية لتيار أعلى من ذلك الذي صُممت من أجله. قد يؤدي التيار الزائد الذي يمر عبر الأسلاك والأجهزة والمعدات إلى ارتفاع درجة الحرارة بحيث تتلف أو تتعطل المكونات المحمومة للنظام الكهربائي ، أو تتقادم أو تتفحم ، مما يؤدي إلى ذوبان طبقات الأسلاك والكابلات ، وتوهج الأجزاء المعدنية والهيكلية القابلة للاشتعال وحدات قادمة للاشتعال ، واعتمادًا على الظروف ، تنشر النار أيضًا في البيئة. السبب الأكثر شيوعًا للحمل الزائد هو أن عدد المستهلكين المتصلين أعلى من المسموح به أو أن سعتهم تتجاوز القيمة المنصوص عليها.

غالبًا ما تتعرض سلامة عمل الأنظمة الكهربائية للخطر بسبب قصر الدائرة. إنها دائمًا عواقب أي ضرر وتحدث عندما تتلامس أجزاء من الأسلاك الكهربائية أو المعدات على نفس المستوى المحتمل أو المستويات المحتملة المختلفة ، المعزولة عن بعضها البعض والأرض ، مع بعضها البعض أو مع الأرض. قد ينشأ هذا التلامس بشكل مباشر كملامسة معدنية معدنية أو بشكل غير مباشر ، من خلال القوس الكهربائي. في حالات الدوائر القصيرة ، عندما تتلامس بعض وحدات النظام الكهربائي مع بعضها البعض ، ستكون المقاومة أقل بكثير ، ونتيجة لذلك ، ستكون شدة التيار عالية للغاية ، وربما تكون أقل بعدة مرات. قد تؤدي الطاقة الحرارية المنبعثة أثناء التيارات الزائدة مع دوائر قصر كبيرة إلى نشوب حريق في الجهاز يتأثر بالدائرة القصيرة ، مع اشتعال المواد والمعدات الموجودة في المنطقة المحيطة وانتشار الحريق إلى المبنى.

الشرارات الكهربائية هي مصادر طاقة حرارية ذات طبيعة صغيرة ، ولكن كما يتضح من التجربة ، تعمل بشكل متكرر كمصادر للاشتعال. في ظل ظروف العمل العادية ، لا تطلق معظم الأجهزة الكهربائية شرارات ، ولكن تشغيل بعض الأجهزة عادة ما يكون مصحوبًا بالشرر.

يشكل الشرر خطراً في المقام الأول في الأماكن التي قد تنشأ فيها تركيزات متفجرة من الغاز أو البخار أو الغبار في منطقة توليدها. وبالتالي ، فإن المعدات التي تطلق شرارات عادةً أثناء التشغيل يُسمح بإعدادها فقط في الأماكن التي لا يمكن أن تؤدي فيها الشرر إلى نشوب حريق. من تلقاء نفسه ، فإن محتوى الطاقة في الشرر غير كافٍ لاشتعال المواد في البيئة أو لبدء انفجار.

إذا لم يكن للنظام الكهربائي اتصال معدني مثالي بين الوحدات الهيكلية التي يتدفق من خلالها التيار ، فستحدث مقاومة تلامس عالية في هذه البقعة. ترجع هذه الظاهرة في معظم الحالات إلى خلل في بناء المفاصل أو بسبب التركيبات غير المتقنة. قد يكون أيضًا فك ارتباط المفاصل أثناء التشغيل والتآكل الطبيعي سببًا لمقاومة تلامس عالية. سيتحول جزء كبير من التيار المتدفق عبر الأماكن ذات المقاومة المتزايدة إلى طاقة حرارية. إذا كان لا يمكن تبديد هذه الطاقة بشكل كافٍ (ولا يمكن التخلص من السبب) ، فقد تؤدي الزيادة الكبيرة للغاية في درجة الحرارة إلى حالة حريق تهدد البيئة المحيطة.

إذا كانت الأجهزة تعمل على أساس مفهوم الحث (المحركات ، الدينامو ، المحولات ، المرحلات ، إلخ) ولم يتم حسابها بشكل صحيح ، فقد تنشأ تيارات إيدي أثناء التشغيل. بسبب التيارات الدوامة ، قد ترتفع درجة حرارة الوحدات الهيكلية (الملفات وأقطابها الحديدية) ، مما قد يؤدي إلى اشتعال المواد العازلة وحرق المعدات. قد تنشأ تيارات إيدي - مع هذه العواقب الضارة - أيضًا في الوحدات الهيكلية المعدنية حول معدات الجهد العالي.

شرارات كهرباء

الشحن الكهروستاتيكي هو عملية يتم خلالها شحن أي مادة ، في الأصل مع حياد كهربائي (ومستقل عن أي دائرة كهربائية) ، إيجابًا أو سالبًا. قد يحدث هذا بإحدى الطرق الثلاث:

1.      الشحن مع الفصل، بحيث تتراكم شحنات القطبية الطرحية على جسمين في وقت واحد

2.      الشحن بالتمرير، بحيث تترك التهم التي تزول وراءها اتهامات بعلامات قطبية متعارضة

3.      الشحن عن طريق تناول، بحيث يتلقى الجسم شحنات من الخارج.

قد تنشأ طرق الشحن الثلاث هذه من عمليات فيزيائية مختلفة ، بما في ذلك الفصل بعد التلامس ، والتقسيم ، والقطع ، والسحق ، والتحرك ، والفرك ، وتدفق المساحيق والسوائل في الأنابيب ، والضرب ، وتغيير الضغط ، وتغيير الحالة ، والتأين الضوئي ، والتأين الحراري ، التوزيع الكهروستاتيكي أو تفريغ الجهد العالي.

قد يحدث الشحن الكهروستاتيكي في كل من الأجسام الموصلة والهيئات العازلة نتيجة لأي من العمليات المذكورة أعلاه ، ولكن في معظم الحالات ، تكون العمليات الميكانيكية مسؤولة عن تراكم الشحنات غير المرغوب فيها.

من بين العدد الكبير من الآثار الضارة والمخاطر الناتجة عن الشحن الكهروستاتيكي وتفريغ الشرر الناتج عنه ، يمكن ذكر خطرين على وجه الخصوص: تعريض المعدات الإلكترونية للخطر (على سبيل المثال ، الكمبيوتر للتحكم في العمليات) وخطر الحريق والانفجار .

تتعرض المعدات الإلكترونية للخطر في المقام الأول إذا كانت طاقة التفريغ من الشحن عالية بما يكفي لإحداث تدمير لمدخل أي جزء شبه موصل. تبع تطوير الوحدات الإلكترونية في العقد الماضي زيادة سريعة في هذا الخطر.

يتطلب تطور مخاطر الحريق أو الانفجار تزامنًا في المكان والزمان لشرطين: وجود أي وسط قابل للاشتعال والتفريغ مع القدرة على الاشتعال. يحدث هذا الخطر بشكل رئيسي في الصناعة الكيميائية. يمكن تقديره على أساس ما يسمى ب حساسية شرارة للمواد الخطرة (الحد الأدنى من طاقة الاشتعال) ويعتمد على مدى الشحن.

إنها مهمة أساسية للحد من هذه المخاطر ، وهي مجموعة كبيرة من العواقب التي تمتد من المشاكل التكنولوجية إلى الكوارث مع الحوادث المميتة. توجد وسيلتان للحماية من عواقب الشحن الكهروستاتيكي:

1. منع بدء عملية تحصيل الرسوم (أمر واضح ، ولكن من الصعب جدًا تحقيقه عادةً)

2. تقييد تراكم الرسوم لمنع حدوث تصريفات خطيرة (أو أي مخاطر أخرى).

البرق هو ظاهرة كهربائية في الغلاف الجوي في الطبيعة ويمكن اعتباره مصدر اشتعال. الشحن الساكن الناتج في السحب يساوي الأرض (ضربة صاعقة) ويرافقه تفريغ عالي الطاقة. قد تشتعل المواد القابلة للاشتعال في مكان الصاعقة والمناطق المحيطة بها وتحترق. في بعض ضربات البرق ، تتولد نبضات قوية جدًا ، ويتم معادلة الطاقة في عدة خطوات. في حالات أخرى ، تبدأ التيارات طويلة الأمد في التدفق ، وأحيانًا تصل إلى درجة 10 أ.

الطاقة الحرارية الميكانيكية

تقترن الممارسة الفنية بشكل مطرد بالاحتكاك. أثناء التشغيل الميكانيكي ، يتم تطوير الحرارة الاحتكاكية ، وإذا تم تقييد فقد الحرارة لدرجة أن الحرارة تتراكم في النظام ، فقد ترتفع درجة حرارته إلى قيمة تشكل خطورة على البيئة ، وقد يحدث حريق.

تحدث شرارات الاحتكاك عادةً في العمليات التكنولوجية للمعادن بسبب الاحتكاك الشديد (الطحن ، التقطيع ، القطع ، الضرب) أو بسبب الأجسام المعدنية أو الأدوات التي تسقط أو تسقط على أرضية صلبة أو أثناء عمليات الطحن بسبب تلوث المعادن داخل المادة تحت تأثير الطحن . عادة ما تكون درجة حرارة الشرارة المتولدة أعلى من درجة حرارة الاشتعال للمواد التقليدية القابلة للاحتراق (مثل الشرر من الفولاذ ، 1,400-1,500 درجة مئوية ؛ الشرر من سبائك النحاس والنيكل ، 300-400 درجة مئوية) ؛ ومع ذلك ، فإن قدرة الاشتعال تعتمد على المحتوى الحراري الكامل وأقل طاقة اشتعال للمادة والمادة المراد إشعالها ، على التوالي. لقد ثبت من الناحية العملية أن شرارات الاحتكاك تعني خطر حريق حقيقي في المساحات الهوائية حيث توجد غازات وأبخرة وأتربة قابلة للاحتراق بتركيزات خطيرة. وبالتالي ، في ظل هذه الظروف ، يجب تجنب استخدام المواد التي تنتج الشرر بسهولة ، وكذلك العمليات ذات الشرر الميكانيكي. في هذه الحالات ، يتم توفير الأمان من خلال الأدوات التي لا تسبب شرارة ، أي مصنوعة من الخشب أو الجلد أو المواد البلاستيكية ، أو باستخدام أدوات من سبائك النحاس والبرونز التي تنتج شرارات منخفضة الطاقة.

الأسطح الساخنة

في الممارسة العملية ، قد ترتفع درجة حرارة أسطح المعدات والأجهزة إلى حد خطير إما بشكل طبيعي أو بسبب عطل. غالبًا ما تسبب الأفران والأفران وأجهزة التجفيف ومخارج الغازات العادمة وأنابيب البخار وما إلى ذلك حرائق في المساحات الهوائية القابلة للانفجار. علاوة على ذلك ، قد تؤدي أسطحها الساخنة إلى اشتعال مواد قابلة للاشتعال تقترب منها أو تتلامس معها. للوقاية ، يجب مراعاة المسافات الآمنة ، وسيؤدي الإشراف والصيانة المنتظمان إلى تقليل احتمال حدوث ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير.

مخاطر الحريق للمواد والمنتجات

يمثل وجود مادة قابلة للاحتراق في الأنظمة القابلة للاحتراق حالة واضحة للحرق. تعتمد ظاهرة الاحتراق ومراحل عملية الحرق بشكل أساسي على الخواص الفيزيائية والكيميائية للمادة المعنية. لذلك ، يبدو من المعقول إجراء مسح لقابلية المواد والمنتجات المختلفة للاشتعال فيما يتعلق بخصائصها وخصائصها. بالنسبة لهذا القسم ، يخضع مبدأ الترتيب لتجميع المواد للجوانب الفنية بدلاً من المفاهيم النظرية (NFPA 1991).

الخشب والمنتجات الخشبية

الخشب هو أحد أكثر المواد شيوعًا في البيئة البشرية. المنازل وهياكل المباني والأثاث والسلع الاستهلاكية مصنوعة من الخشب ، كما أنها تستخدم على نطاق واسع لمنتجات مثل الورق وكذلك في الصناعة الكيميائية.

المنتجات الخشبية والخشبية قابلة للاحتراق ، وعند ملامستها للأسطح ذات درجة الحرارة المرتفعة وتعرضها للإشعاع الحراري أو اللهب المكشوف أو أي مصدر اشتعال آخر ، ستتفحم أو تتوهج أو تشتعل أو تحترق ، اعتمادًا على حالة الاحتراق. لتوسيع مجال تطبيقها ، يلزم تحسين خصائص الاحتراق. من أجل جعل الوحدات الإنشائية المنتجة من الخشب أقل قابلية للاشتعال ، يتم معالجتها عادةً بعوامل مقاومة للحريق (على سبيل المثال ، مشبعة ، مشربة ، مزودة بطلاء سطحي).

السمة الأكثر أهمية لقابلية الاحتراق لأنواع الخشب المختلفة هي درجة حرارة الاشتعال. تعتمد قيمته بشدة على بعض خصائص الخشب وظروف الاختبار لتحديدها ، وهي كثافة عينة الخشب ، والرطوبة ، والحجم والشكل ، وكذلك مصدر الاشتعال ، ووقت التعرض ، وشدة التعرض والجو أثناء الاختبار . من المثير للاهتمام ملاحظة أن درجة حرارة الاشتعال تختلف كما تحددها طرق الاختبار المختلفة. أثبتت التجربة أن ميل المنتجات الخشبية النظيفة والجافة إلى الاشتعال منخفض للغاية ، ولكن من المعروف أن العديد من حالات الحريق الناتجة عن الاشتعال التلقائي تحدث نتيجة تخزين الأخشاب المتربة والزيتية في غرف ذات تهوية غير كاملة. لقد ثبت بشكل تجريبي أن محتوى الرطوبة المرتفع يزيد من درجة حرارة الاشتعال ويقلل من سرعة احتراق الخشب. يعتبر التحلل الحراري للخشب عملية معقدة ، ولكن يمكن ملاحظة مراحلها بوضوح على النحو التالي:

• يبدأ التحلل الحراري بفقدان الكتلة بالفعل في حدود 120-200 درجة مئوية ؛ إطلاق محتوى الرطوبة وتحدث التدهورات غير القابلة للاحتراق في مساحة الاحتراق.

• عند درجة حرارة 200-280 درجة مئوية ، تحدث تفاعلات ماصة للحرارة بشكل أساسي بينما يتم امتصاص الطاقة الحرارية لمصدر الاشتعال.

• عند درجة حرارة 280-500 درجة مئوية ، تتسارع التفاعلات الطاردة للحرارة لمنتجات التحلل بشكل مطرد كعملية أولية ، بينما يمكن ملاحظة ظاهرة الكربنة. في نطاق درجة الحرارة هذا ، تم بالفعل تطوير الاحتراق المستدام. بعد الاشتعال ، لا يكون الحرق مستقرًا في الوقت المناسب بسبب قدرة طبقاته المتفحمة على عزل الحرارة. وبالتالي ، فإن تدفئة الطبقات العميقة محدودة وتستغرق وقتًا طويلاً. عندما يتم تسريع عملية تسطيح نواتج التحلل القابلة للاحتراق ، سيكتمل الاحتراق.

• عند درجات حرارة تتجاوز 500 درجة مئوية ، يشكل الفحم الخشبي بقايا. أثناء التوهج الإضافي ، يتم إنتاج الرماد المحتوي على مواد صلبة وغير عضوية ، وتنتهي العملية.

ألياف ومنسوجات

غالبية المنسوجات المنتجة من المواد الليفية الموجودة في الأماكن القريبة من الناس قابلة للاحتراق. الملابس والأثاث والبيئة المبنية تتكون جزئيًا أو كليًا من المنسوجات. الخطر الذي يمثلونه أثناء إنتاجهم ومعالجتهم وتخزينهم وكذلك أثناء ارتدائهم.

المواد الأساسية للمنسوجات طبيعية وصناعية ؛ تستخدم الألياف الاصطناعية إما بمفردها أو مختلطة مع الألياف الطبيعية. التركيب الكيميائي للألياف الطبيعية من أصل نباتي (القطن ، القنب ، الجوت ، الكتان) هو السليلوز ، وهو قابل للاحتراق ، وهذه الألياف لها درجة حرارة اشتعال عالية نسبيًا (<< 400 درجة مئوية). إنها ميزة مفيدة لحرقها عندما تصل إلى درجة حرارة عالية فإنها تتفحم لكنها لا تذوب. هذا مفيد بشكل خاص للعلاج الطبي لمصابي الحروق.

تعتبر الخصائص الخطرة للألياف ذات القاعدة البروتينية من أصل حيواني (الصوف والحرير والشعر) أكثر ملاءمة من تلك الخاصة بالألياف ذات الأصل النباتي ، لأن درجة الحرارة المرتفعة مطلوبة لاشتعالها (500-600 درجة مئوية) ، وأقل من ذلك. بنفس الظروف ، يكون حرقها أقل كثافة.

اكتسبت صناعة البلاستيك ، التي تستخدم العديد من الخصائص الميكانيكية الجيدة للغاية لمنتجات البوليمر ، مكانة بارزة في صناعة النسيج. من بين خصائص الأكريليك والبوليستر والألياف الصناعية بالحرارة (النايلون والبولي بروبيلين والبولي إيثيلين) ، فإن تلك المرتبطة بالحرق هي الأقل فائدة. معظمها ، على الرغم من درجة حرارة الاشتعال العالية (<< 400-600 درجة مئوية) ، تذوب عند تعرضها للحرارة ، وتشتعل بسهولة ، وتحترق بشكل مكثف ، وتسقط أو تذوب عند الاحتراق وتطلق كميات كبيرة من الدخان والغازات السامة. يمكن تحسين خصائص الاحتراق هذه عن طريق إضافة ألياف طبيعية ، مما ينتج عنه ما يسمى المنسوجات ذات الألياف المختلطة. يتم إجراء مزيد من العلاج باستخدام عوامل مثبطة للهب. لتصنيع المنسوجات للأغراض الصناعية والملابس الواقية من الحرارة ، تستخدم بالفعل منتجات الألياف غير العضوية وغير القابلة للاحتراق (بما في ذلك الألياف الزجاجية والمعدنية) بكميات كبيرة.

أهم خصائص مخاطر الحريق للمنسوجات هي الخصائص المرتبطة بقابلية الاشتعال وانتشار اللهب وتوليد الحرارة ونواتج الاحتراق السامة. تم تطوير طرق اختبار خاصة لتحديدها. تؤثر نتائج الاختبار التي تم الحصول عليها على مجالات تطبيق هذه المنتجات (الخيام والشقق ، والأثاث ، وتنجيد السيارات ، والملابس ، والسجاد ، والستائر ، والملابس الواقية الخاصة من الحرارة والطقس) ، وكذلك شروط تقييد المخاطر في استخدامها. تتمثل المهمة الأساسية للباحثين الصناعيين في تطوير المنسوجات التي تتحمل درجة حرارة عالية ، ومعالجتها بعوامل مثبطة للحريق ، (قابلة للاحتراق بشدة ، مع وقت اشتعال طويل ، ومعدل انتشار منخفض للهب ، وسرعة منخفضة لإطلاق الحرارة) وإنتاج كميات صغيرة من منتجات الاحتراق السامة ، وكذلك لتحسين التأثير السلبي لحوادث الحريق بسبب احتراق هذه المواد.

السوائل القابلة للاشتعال والاشتعال

في وجود مصادر الاشتعال ، تعتبر السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال مصادر محتملة للمخاطر. أولاً ، توفر مساحة البخار المغلقة أو المفتوحة فوق هذه السوائل خطر الحريق والانفجار. قد يحدث الاحتراق ، والانفجار الأكثر تكرارًا ، إذا كانت المادة موجودة في خليط بخار الهواء بتركيز مناسب. ويترتب على ذلك أنه يمكن منع الاحتراق والانفجار في منطقة السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال إذا:

• يتم استبعاد مصادر الاشتعال والهواء والأكسجين ؛ أو

• بدلاً من الأكسجين ، يوجد غاز خامل في المناطق المحيطة ؛ أو

• يتم تخزين السائل في وعاء أو نظام مغلق (انظر الشكل 1) ؛ أو

• عن طريق التهوية المناسبة ، يتم منع تطور تركيز البخار الخطير.

الشكل 1. الأنواع الشائعة من الخزانات لتخزين السوائل القابلة للاشتعال والاشتعال.

من الناحية العملية ، يُعرف عدد كبير من الخصائص المادية فيما يتعلق بالطبيعة الخطرة للسوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال. هذه هي نقاط وميض الكأس المغلق والكوب المفتوح ، ونقطة الغليان ، ودرجة حرارة الاشتعال ، ومعدل التبخر ، والحدود العليا والسفلى لتركيز الاحتراق (حدود قابلة للاشتعال أو قابلة للانفجار) ، والكثافة النسبية للأبخرة مقارنة بالهواء والطاقة المطلوبة لـ اشتعال الأبخرة. توفر هذه العوامل معلومات كاملة عن حساسية اشتعال السوائل المختلفة.

في جميع أنحاء العالم تقريبًا ، تُستخدم نقطة الوميض ، وهي معلمة يحددها اختبار قياسي في ظل الظروف الجوية ، كأساس لتجميع السوائل (والمواد التي تتصرف كسوائل عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا) في فئات المخاطر. يجب تحديد متطلبات السلامة لتخزين السوائل ومناولتها والعمليات التكنولوجية والمعدات الكهربائية التي سيتم إنشاؤها في منطقتها لكل فئة من فئات القابلية للاشتعال وقابلية الاحتراق. يجب أيضًا تحديد مناطق الخطر حول المعدات التكنولوجية لكل فئة. أظهرت التجربة أن حريقًا وانفجارًا قد يحدث - اعتمادًا على درجة حرارة النظام وضغطه - ضمن نطاق التركيز بين حدي الاشتعال.

الغازات

على الرغم من أن جميع المواد - تحت درجة حرارة وضغط معينين - قد تصبح غازات ، فإن المواد التي تعتبر غازية من الناحية العملية هي تلك التي تكون في حالة غازية عند درجة الحرارة العادية (~ 20 درجة مئوية) والضغط الجوي العادي (حوالي 100 كيلو باسكال).

فيما يتعلق بمخاطر الحريق والانفجار ، يمكن تصنيف الغازات في مجموعتين رئيسيتين: وقود غازات غير قابلة للاحتراق. وفقًا للتعريف المتعارف عليه عمليًا ، فإن الغازات القابلة للاحتراق هي تلك التي تحترق في الهواء بتركيز أكسجين عادي ، بشرط توفر الشروط المطلوبة للحرق. يحدث الاشتعال فقط فوق درجة حرارة معينة ، مع درجة حرارة الاشتعال اللازمة ، وضمن نطاق معين من التركيز.

الغازات غير القابلة للاحتراق هي تلك التي لا تحترق في الأكسجين أو في الهواء مع أي تركيز للهواء. يدعم جزء من هذه الغازات الاحتراق (مثل الأكسجين) ، بينما يمنع الجزء الآخر الاحتراق. تسمى الغازات غير القابلة للاحتراق التي لا تدعم الاحتراق الغازات الخاملة (النيتروجين والغازات النبيلة وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك).

من أجل تحقيق الكفاءة الاقتصادية ، تكون الغازات المخزنة والمنقولة في حاويات أو أوعية نقل في حالة مضغوطة أو مسالة أو مبردة ومكثفة (مبردة). في الأساس ، هناك حالتان خطيرتان فيما يتعلق بالغازات: عندما تكون في حاويات وعندما يتم إطلاقها من حاوياتها.

بالنسبة للغازات المضغوطة في حاويات التخزين ، قد تؤدي الحرارة الخارجية إلى زيادة الضغط داخل الحاوية بشكل كبير ، وقد يؤدي الضغط الزائد الشديد إلى الانفجار. عادة ما تشتمل حاويات تخزين الغازات على طور بخار ومرحلة سائلة. بسبب التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة ، يؤدي تمديد المرحلة السائلة إلى زيادة ضغط حيز البخار ، بينما يزداد ضغط بخار السائل بما يتناسب مع زيادة درجة الحرارة. نتيجة لهذه العمليات ، قد ينتج ضغط خطير للغاية. عادة ما تكون حاويات التخزين مطلوبة لاحتواء تطبيق أجهزة تخفيف الضغط الزائد. هذه قادرة على تخفيف الموقف الخطير بسبب ارتفاع درجات الحرارة.

إذا كانت أوعية التخزين غير محكمة الإغلاق أو تالفة بشكل كافٍ ، فسوف يتدفق الغاز إلى الفضاء الجوي الحر ، ويختلط مع الهواء ، وقد يتسبب اعتمادًا على كميته وطريقة تدفقه في تكوين مساحة هوائية كبيرة قابلة للانفجار. يمكن أن يكون الهواء المحيط بأوعية التخزين المتسربة غير مناسب للتنفس وقد يكون خطيرًا للأشخاص القريبين منه ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التأثير السام لبعض الغازات وجزئيًا بسبب تركيز الأكسجين المخفف.

مع الأخذ في الاعتبار مخاطر الحريق المحتملة بسبب الغازات والحاجة إلى التشغيل الآمن ، يجب على المرء أن يحصل على معرفة مفصلة بالسمات التالية للغازات سواء المخزنة أو المستخدمة ، وخاصة بالنسبة للمستهلكين الصناعيين: الخصائص الكيميائية والفيزيائية للغازات ، ودرجة حرارة الاشتعال ، و الحدود الدنيا والعليا لتركيز القابلية للاشتعال ، والمعايير الخطرة للغاز في الحاوية ، وعوامل الخطر للوضع الخطير الناجم عن الغازات المنبعثة في الهواء الطلق ، ومدى مناطق الأمان الضرورية والتدابير الخاصة الواجب اتخاذها في حالة الطوارئ المحتملة المرتبطة بمكافحة الحرائق.

مواد كيميائية

تعد معرفة المعلمات الخطرة للمواد الكيميائية أحد الشروط الأساسية للعمل الآمن. لا يجوز وضع الإجراءات والمتطلبات الوقائية للحماية من الحريق إلا إذا تم أخذ الخصائص الفيزيائية والكيميائية المرتبطة بمخاطر الحريق في الاعتبار. من أهم هذه الخصائص ما يلي: الاشتعال. القدرة على التفاعل مع المواد الأخرى ، الماء أو الهواء ؛ الميل إلى التآكل تسمم؛ والنشاط الإشعاعي.

يمكن الحصول على معلومات عن خصائص المواد الكيميائية من أوراق البيانات الفنية الصادرة عن الشركات المصنعة ومن الكتيبات والكتيبات التي تحتوي على بيانات المواد الكيميائية الخطرة. توفر هذه المعلومات للمستخدمين معلومات ليس فقط حول الميزات التقنية العامة للمواد ، ولكن أيضًا حول القيم الفعلية لمعلمات الخطر (درجة حرارة التحلل ، ودرجة حرارة الاشتعال ، وتركيزات الحد من الاحتراق ، وما إلى ذلك) ، وسلوكهم الخاص ، ومتطلبات التخزين والحريق- القتال ، وكذلك توصيات للإسعافات الأولية والعلاج الطبي.

قد تعمل سمية المواد الكيميائية ، كخطر محتمل للحريق ، بطريقتين. أولاً ، قد تكون السمية العالية لبعض المواد الكيميائية نفسها خطرة في الحريق. ثانيًا ، قد يؤدي وجودهم داخل منطقة الحريق إلى تقييد عمليات مكافحة الحرائق بشكل فعال.

العوامل المؤكسدة (النترات ، الكلورات ، البيروكسيدات غير العضوية ، البرمنجنات ، إلخ) ، حتى لو كانت هي نفسها غير قابلة للاحتراق ، تساهم إلى حد كبير في اشتعال المواد القابلة للاحتراق وحرقها المكثف والمتفجر أحيانًا.

تشتمل مجموعة المواد غير المستقرة على المواد الكيميائية (الأسيتالديهيد ، أكسيد الإيثيلين ، الأكاسيد الفوقية العضوية ، سيانيد الهيدروجين ، كلوريد الفينيل) التي تتبلمر أو تتحلل في تفاعلات طاردة للحرارة عنيفة تلقائيًا أو بسهولة شديدة.

المواد الحساسة للماء والهواء خطيرة للغاية. تتفاعل هذه المواد (أكاسيد ، هيدروكسيدات ، هيدريدات ، أنهيدريدات ، معادن قلوية ، فوسفور ، إلخ) مع الماء والهواء الموجودين دائمًا في الغلاف الجوي الطبيعي ، وتبدأ التفاعلات المصحوبة بتوليد حرارة عالية جدًا. إذا كانت مواد قابلة للاحتراق ، فسوف تشتعل تلقائيًا. ومع ذلك ، فإن المكونات القابلة للاحتراق التي تبدأ الحرق قد تنفجر وتنتشر إلى المواد القابلة للاحتراق في المنطقة المحيطة.

غالبية المواد المسببة للتآكل (الأحماض غير العضوية - حامض الكبريتيك ، وحمض النيتريك ، وحمض البيركلوريك ، وما إلى ذلك - والهالوجينات - الفلور ، والكلور ، والبروم ، واليود) هي عوامل مؤكسدة قوية ، ولكن لها في الوقت نفسه تأثيرات مدمرة قوية جدًا على الحياة. الأنسجة ، وبالتالي يجب اتخاذ تدابير خاصة لمكافحة الحرائق.

تزداد السمة الخطرة للعناصر والمركبات المشعة بحقيقة أن الإشعاع المنبعث منها قد يكون ضارًا بعدة طرق ، إلى جانب أن هذه المواد قد تكون بحد ذاتها من مخاطر الحريق. إذا تضرر الاحتواء الهيكلي للأجسام المشعة المعنية في حريق ، فقد تنطلق المواد المشعة λ. يمكن أن يكون لها تأثير مؤين قوي جدًا وقادرة على التدمير المميت للكائنات الحية. يمكن أن تكون الحوادث النووية مصحوبة بحرائق ، حيث ترتبط منتجات التحلل الملوثات المشعة (ألفا وبيتا) بالامتزاز. قد يتسبب ذلك في إصابات دائمة للأشخاص المشاركين في عمليات الإنقاذ إذا اخترقوا أجسادهم. هذه المواد شديدة الخطورة ، لأن الأشخاص المتضررين لا يرون أي إشعاع من أجهزة الاستشعار الخاصة بهم ، ولا يبدو أن حالتهم الصحية العامة أسوأ. من الواضح أنه في حالة احتراق المواد المشعة ، يجب إبقاء النشاط الإشعاعي للموقع ونواتج التحلل والمياه المستخدمة في مكافحة الحرائق تحت المراقبة المستمرة عن طريق أجهزة الإشارات المشعة. يجب أن تؤخذ معرفة هذه العوامل في الاعتبار لاستراتيجية التدخل وجميع العمليات الإضافية. يجب أن تكون المباني المخصصة لمناولة المواد المشعة وتخزينها وكذلك لاستخدامها التكنولوجي مبنية من مواد غير قابلة للاحتراق ذات مقاومة عالية للحريق. في الوقت نفسه ، يجب توفير معدات أوتوماتيكية عالية الجودة لاكتشاف الحريق وإشاراته وإخماده.

المتفجرات وعوامل التفجير

تستخدم المواد المتفجرة في العديد من الأغراض العسكرية والصناعية. هذه عبارة عن مواد كيميائية ومخاليط ، عندما تتأثر بقوة ميكانيكية قوية (الضرب والصدمة والاحتكاك) أو بدء الاشتعال ، تتحول فجأة إلى غازات ذات حجم كبير من خلال تفاعل مؤكسد سريع للغاية (على سبيل المثال ، 1,000،10,000-2,500،4,000 م / ث). حجم هذه الغازات هو مضاعف حجم المادة المتفجرة التي انفجرت بالفعل ، وسوف تمارس ضغطًا مرتفعًا جدًا على المناطق المحيطة. أثناء الانفجار ، يمكن أن تنشأ درجات حرارة عالية (XNUMX-XNUMX درجة مئوية) التي تعزز اشتعال المواد القابلة للاحتراق في منطقة الانفجار.

يخضع تصنيع ونقل وتخزين المواد المتفجرة المختلفة لمتطلبات صارمة. مثال على ذلك NFPA 495 ، رمز المواد المتفجرة.

إلى جانب المواد المتفجرة المستخدمة للأغراض العسكرية والصناعية ، يتم أيضًا التعامل مع مواد التفجير الاستقرائي ومنتجات الألعاب النارية على أنها مخاطر. بشكل عام ، غالبًا ما تستخدم مخاليط المواد المتفجرة (حمض البيكريك ، النتروجليسرين ، الهكسوجين ، إلخ) ، ولكن يتم أيضًا استخدام خليط من المواد القابلة للانفجار (مسحوق أسود ، ديناميت ، نترات الأمونيوم ، إلخ). في سياق الأعمال الإرهابية ، أصبحت المواد البلاستيكية معروفة جيداً ، وهي في جوهرها خليط من المواد الخافضة والبلاستيكية (شموع مختلفة ، فازلين ، إلخ).

بالنسبة للمواد المتفجرة ، فإن الطريقة الأكثر فعالية للحماية من الحريق هي استبعاد مصادر الاشتعال من المناطق المحيطة. العديد من المواد المتفجرة حساسة للماء أو مواد عضوية مختلفة لها القدرة على التأكسد. بالنسبة لهذه المواد ، يجب مراعاة متطلبات شروط التخزين وقواعد التخزين في نفس المكان مع المواد الأخرى بعناية.

المعادن

من المعروف من الممارسة أن جميع المعادن تقريبًا ، في ظل ظروف معينة ، قادرة على الاحتراق في الهواء الجوي. يتم تقييم الفولاذ والألمنيوم بسماكة هيكلية كبيرة ، على أساس سلوكهما في الحريق ، بوضوح على أنهما غير قابل للاحتراق. ومع ذلك ، يمكن بسهولة إشعال غبار الألمنيوم والحديد في التوزيع الدقيق والأقطان المعدنية من الألياف المعدنية الرقيقة وبالتالي الاحتراق بشكل مكثف. تشتعل المعادن القلوية (الليثيوم ، والصوديوم ، والبوتاسيوم) ، والمعادن القلوية الترابية (الكالسيوم ، والمغنيسيوم ، والزنك) ، والزركونيوم ، والهافنيوم ، والتيتانيوم ، وما إلى ذلك بسهولة شديدة في شكل مسحوق ، أو برادة أو أشرطة رفيعة. تتمتع بعض المعادن بحساسية عالية بحيث يتم تخزينها بشكل منفصل عن الهواء ، في أجواء غاز خامل أو تحت سائل محايد للمعادن.

تنتج المعادن القابلة للاحتراق وتلك التي تم تكييفها للحرق تفاعلات احتراق عنيفة للغاية وهي عمليات أكسدة عالية السرعة تطلق كميات أعلى بكثير من الحرارة مقارنة بحرق السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال. قد يتطور احتراق الغبار المعدني في حالة المسحوق الراسخ ، بعد المرحلة الأولية من الاشتعال المتوهج ، إلى احتراق سريع. مع الغبار المثير وسحب الغبار التي قد تنتج ، يمكن أن تحدث انفجارات شديدة. نشاط الاحتراق وتقارب الأكسجين لبعض المعادن (مثل المغنيسيوم) مرتفع جدًا لدرجة أنه بعد الاشتعال سيستمرون في الاحتراق في بعض الوسائط (مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والجو البخاري) التي تُستخدم لإطفاء الحرائق المشتقة من المواد القابلة للاحتراق المواد الصلبة والسوائل.

يمثل إطفاء الحرائق المعدنية مهمة خاصة لرجال الإطفاء. إن اختيار عامل الإطفاء المناسب والعملية التي يتم تطبيقه فيها لهما أهمية كبيرة.

يمكن التحكم في حرائق المعادن من خلال الاكتشاف المبكر للغاية ، واتخاذ إجراءات سريعة ومناسبة لرجال الإطفاء باستخدام الطريقة الأكثر فعالية ، وإذا أمكن ، إزالة المعادن وأي مواد أخرى قابلة للاحتراق من منطقة الاحتراق أو على الأقل تقليل كميات.

يجب إيلاء اهتمام خاص للحماية من الإشعاع عند احتراق المعادن المشعة (البلوتونيوم واليورانيوم). يجب اتخاذ تدابير وقائية لتجنب تغلغل منتجات التحلل السامة في الكائنات الحية. على سبيل المثال ، يمكن إطفاء المعادن القلوية ، بسبب قدرتها على التفاعل بعنف مع الماء باستخدام مساحيق إطفاء الحريق الجافة فقط. لا يمكن إطفاء حرق المغنيسيوم بالماء أو ثاني أكسيد الكربون أو الهالونات أو النيتروجين بنجاح جيد ، والأهم من ذلك ، إذا تم استخدام هذه العوامل في مكافحة الحرائق ، فإن الحالة الخطرة ستصبح أكثر خطورة. العوامل الوحيدة التي يمكن تطبيقها بنجاح هي الغازات النبيلة أو في بعض الحالات ثلاثي فلوريد البورون.

البلاستيك والمطاط

البلاستيك عبارة عن مركبات عضوية جزيئية كبيرة يتم إنتاجها صناعياً أو عن طريق تعديل المواد الطبيعية. سيؤثر هيكل وشكل هذه المواد الجزيئية ، الناتجة عن تفاعلات البلمرة أو متعددة الإضافات أو متعددة التكثيف ، بقوة على خصائصها. جزيئات السلسلة من اللدائن الحرارية (بولي أميد ، بولي كربونات ، بوليستر ، بوليسترين ، بولي فينيل كلوريد ، بولي ميثيل ميتاكريلات ، إلخ) خطية أو متفرعة ، اللدائن (النيوبرين ، متعدد الكبريتيدات ، الأيزوبرين ، إلخ) متصالبة بشكل طفيف ، بينما البلاستيك بالحرارة (اللدائن المتينة: polyalkydes ، وراتنجات الايبوكسي ، والبولي يوريثان ، وما إلى ذلك) متشابكة بشكل كثيف.

يتم استخدام المطاط الطبيعي كمادة خام في صناعة المطاط ، وبعد تقطيع المطاط يتم إنتاجه. الكاوتشوك الاصطناعي ، الذي يشبه هيكله هيكل الشوشوك الطبيعي ، عبارة عن بوليمرات وبوليمرات مشتركة من البوتادين.

تتسع مجموعة المنتجات المصنوعة من البلاستيك والمطاط المستخدمة في جميع مجالات الحياة اليومية تقريبًا بشكل مطرد. ينتج عن استخدام التنوع الكبير والخصائص التقنية الممتازة لهذه المجموعة من المواد عناصر مثل هياكل المباني المختلفة ، والأثاث ، والملابس ، والسلع ، وقطع غيار المركبات والآلات.

عادة ، كمواد عضوية ، يعتبر البلاستيك والمطاط أيضًا مواد قابلة للاحتراق. لوصف سلوكهم الناري ، يتم استخدام عدد من المعلمات التي يمكن اختبارها بطرق خاصة. من خلال معرفة هذه المعلمات ، يمكن للمرء تخصيص مجالات تطبيقها (محددة ، مشار إليها ، محددة) ، ويمكن وضع أحكام السلامة من الحرائق. هذه المعلمات هي قابلية الاحتراق ، وقابلية الاشتعال ، والقدرة على تطوير الدخان ، والميل لإنتاج الغازات السامة وحرق التقطير.

في كثير من الحالات ، تكون درجة حرارة الاشتعال للبلاستيك أعلى من درجة حرارة الخشب أو أي مادة أخرى ، ولكن في معظم الحالات تشتعل بسهولة أكبر ، ويتم احتراقها بسرعة أكبر وبكثافة أعلى. غالبًا ما تكون حرائق البلاستيك مصحوبة بظواهر غير سارة تتمثل في إطلاق كميات كبيرة من الدخان الكثيف الذي يمكن أن يحد بشدة من الرؤية ويؤدي إلى إنتاج غازات سامة مختلفة (حمض الهيدروكلوريك ، والفوسجين ، وأول أكسيد الكربون ، وسيانيد الهيدروجين ، وغازات النيتروز ، وما إلى ذلك). تذوب المواد البلاستيكية الحرارية أثناء الاحتراق ، ثم تتدفق ، واعتمادًا على موقعها (إذا كانت مثبتة في السقف أو فوقه) تنتج قطرات تبقى في منطقة الاحتراق وقد تشتعل المواد القابلة للاحتراق تحتها.

يمثل تحسين خصائص الاحتراق مشكلة معقدة و "قضية رئيسية" في كيمياء البلاستيك. تمنع العوامل المثبطة للحريق قابلية الاحتراق ، وسيكون الاشتعال أبطأ ، وسينخفض ​​معدل الاحتراق ، وسيبطئ انتشار اللهب. في الوقت نفسه ، ستكون كمية الدخان وكثافته الضوئية أعلى وسيكون خليط الغاز الناتج أكثر سمية.

الغبار

فيما يتعلق بالحالة الفيزيائية ، تنتمي الأتربة إلى المواد الصلبة ، لكن خصائصها الفيزيائية والكيميائية تختلف عن تلك الموجودة في نفس المواد في شكل مضغوط. من المعروف أن الحوادث الصناعية والكوارث سببها انفجارات الغبار. قد تؤدي المواد غير القابلة للاحتراق في شكلها المعتاد ، مثل المعادن ، إلى حدوث انفجار على شكل غبار ممزوج بالهواء عند تأثره بأي مصدر اشتعال ، حتى لو كان منخفض الطاقة. يوجد خطر حدوث انفجار أيضًا مع غبار المواد القابلة للاحتراق.

يمكن أن يشكل الغبار خطر الانفجار ليس فقط عند الطفو في الهواء ، ولكن أيضًا عند الاستقرار. في طبقات الغبار ، قد تتراكم الحرارة ، وقد يتطور الاحتراق البطيء في الداخل نتيجة لزيادة قدرة الجسيمات على التفاعل وانخفاض توصيلها الحراري. ثم قد يتطاير الغبار بواسطة ومضات ، وستزداد احتمالية انفجار الغبار.

تشكل الجسيمات العائمة في توزيع دقيق خطرًا أكثر شدة. على غرار خصائص انفجار الغازات والأبخرة القابلة للاحتراق ، فإن الغبار له أيضًا نطاق خاص من تركيز الغبار والهواء الذي قد يحدث فيه انفجار. تعتمد القيم الدنيا والعليا لتركيز الانفجار وعرض نطاق التركيز على حجم الجزيئات وتوزيعها. إذا تجاوز تركيز الغبار أعلى تركيز مؤديًا إلى حدوث انفجار ، فلن يتم تدمير جزء من الغبار بالنار ويمتص الحرارة ، ونتيجة لذلك يظل ضغط الانفجار الناتج أقل من الحد الأقصى. يؤثر محتوى الرطوبة في الهواء أيضًا على حدوث الانفجار. في الرطوبة العالية ، ستزداد درجة حرارة اشتعال سحابة الغبار بما يتناسب مع كمية الحرارة اللازمة لتبخر الرطوبة. إذا تم خلط غبار غريب خامل في سحابة من الغبار ، فسيتم تقليل انفجار خليط الغبار والهواء. سيكون التأثير هو نفسه إذا تم خلط الغازات الخاملة في خليط الهواء والغبار ، لأن تركيز الأكسجين اللازم للحرق سيكون أقل.

أثبتت التجربة أن جميع مصادر الإشعال ، حتى ذات طاقة الاشتعال الدنيا ، قادرة على إشعال غيوم الغبار (اللهب المكشوف ، القوس الكهربائي ، الشرارة الميكانيكية أو الكهروستاتيكية ، الأسطح الساخنة ، إلخ). وفقًا لنتائج الاختبار التي تم الحصول عليها في المختبر ، فإن الطلب على الطاقة لاشتعال سحب الغبار أعلى بمقدار 20 إلى 40 مرة مما هو عليه في حالة خليط البخار والهواء القابل للاشتعال.

العوامل التي تؤثر على خطر الانفجار للأتربة المستقرة هي الخصائص الفيزيائية والحرارية لطبقة الغبار ، ودرجة الحرارة المتوهجة للغبار وخصائص الاشتعال لمنتجات التحلل التي تطلقها طبقة الغبار.

الرجوع

يخبرنا التاريخ أن الحرائق كانت مفيدة للتدفئة والطهي ولكنها تسببت في أضرار جسيمة في العديد من المدن. دمرت النيران العديد من المنازل والمباني الرئيسية وأحيانًا مدن بأكملها.

كان من أولى إجراءات الوقاية من الحرائق شرط إطفاء جميع الحرائق قبل حلول الظلام. على سبيل المثال ، في عام 872 في أوكسفورد بإنجلترا ، أمرت السلطات بقرع جرس حظر التجول عند غروب الشمس لتذكير المواطنين بإطفاء جميع الحرائق الداخلية ليلاً (Bugbee 1978). في الواقع ، كلمة حظر التجول مشتقة من الفرنسية حظر التجول التي تعني حرفيًا "غطاء النار".

غالبًا ما يكون سبب الحرائق ناتجًا عن فعل بشري يجمع الوقود ومصدر الاشتعال معًا (على سبيل المثال ، نفايات الورق المخزن بجوار معدات التسخين أو السوائل القابلة للاشتعال المتطايرة التي يتم استخدامها بالقرب من اللهب المكشوف).

تتطلب الحرائق وقودًا ومصدرًا للاشتعال وآلية ما لتجميع الوقود ومصدر الاشتعال معًا في وجود الهواء أو أي عامل مؤكسد آخر. إذا كان من الممكن تطوير استراتيجيات لتقليل أحمال الوقود ، أو القضاء على مصادر الاشتعال أو منع تفاعل الوقود / الاشتعال ، فيمكن عندئذٍ تقليل فقد الحرائق وموت البشر وإصابتهم.

في السنوات الأخيرة ، كان هناك تركيز متزايد على الوقاية من الحرائق كواحد من أكثر التدابير فعالية من حيث التكلفة في التعامل مع مشكلة الحريق. غالبًا ما يكون منع اندلاع الحرائق أسهل (وأرخص تكلفة من السيطرة عليها أو إخمادها بمجرد اندلاعها.

هذا موضح في شجرة مفاهيم السلامة من الحرائق (NFPA 1991؛ 1995a) التي وضعتها NFPA في الولايات المتحدة. يوضح هذا النهج المنتظم لمشاكل السلامة من الحرائق أنه يمكن تحقيق الأهداف ، مثل الحد من وفيات الحرائق في مكان العمل ، من خلال منع اشتعال الحريق أو إدارة تأثير الحريق.

منع الحرائق يعني حتما تغيير السلوك البشري. وهذا يتطلب تثقيفًا في مجال السلامة من الحرائق ، بدعم من الإدارة ، باستخدام أحدث كتيبات التدريب والمعايير والمواد التعليمية الأخرى. في العديد من البلدان ، يتم تعزيز مثل هذه الاستراتيجيات بموجب القانون ، مما يتطلب من الشركات تحقيق أهداف الوقاية من الحرائق المنصوص عليها في التشريعات كجزء من التزامها بالصحة والسلامة المهنية تجاه عمالها.

سيتم مناقشة تعليم السلامة من الحرائق في القسم التالي. ومع ذلك ، هناك الآن دليل واضح في التجارة والصناعة على الدور المهم للوقاية من الحرائق. يتم استخدام المصادر التالية بشكل كبير على المستوى الدولي: منع الخسارة في الصناعات العملية، المجلدان 1 و 2 (1980) ؛ NFPA 1 - كود الوقاية من الحرائق (1992) لوائح إدارة الصحة والسلامة في العمل (ECD 1992) ؛ و كتيب الحماية من الحرائق من NFPA (كوت 1991). يتم استكمالها بالعديد من اللوائح والمعايير والمواد التدريبية التي طورتها الحكومات الوطنية والشركات وشركات التأمين لتقليل الخسائر في الأرواح والممتلكات.

تعليم وممارسات السلامة من الحرائق

لكي يكون برنامج التوعية بالسلامة من الحرائق فعالاً ، يجب أن يكون هناك التزام رئيسي بسياسة الشركة تجاه السلامة ووضع خطة فعالة تتضمن الخطوات التالية: (أ) مرحلة التخطيط - تحديد الأهداف والغايات ؛ (ب) مرحلة التصميم والتنفيذ ؛ (ج) مرحلة تقييم البرنامج - رصد الفعالية.

أهداف و غايات

حدد Gratton (1991) ، في مقال هام عن تعليم السلامة من الحرائق ، الاختلافات بين الأهداف والغايات وممارسات أو استراتيجيات التنفيذ. الأهداف عبارة عن بيانات عامة للنوايا يمكن القول عنها في مكان العمل "للحد من عدد الحرائق وبالتالي تقليل الوفيات والإصابات بين العمال ، والأثر المالي على الشركات".

الناس والأجزاء المالية من الهدف العام ليست متعارضة. أثبتت الممارسة الحديثة لإدارة المخاطر أن التحسينات في السلامة للعاملين من خلال الممارسات الفعالة للتحكم في الخسائر يمكن أن تكون مجزية مالياً للشركة ولها فائدة مجتمعية.

يجب ترجمة هذه الأهداف إلى أهداف محددة للسلامة من الحرائق لشركات معينة والقوى العاملة فيها. هذه الأهداف ، التي يجب أن تكون قابلة للقياس ، عادة ما تتضمن عبارات مثل:

• تقليل الحوادث الصناعية والحرائق الناتجة عنها

• تقليل الوفيات والإصابات الناجمة عن الحرائق

• تقليل الأضرار التي تلحق بممتلكات الشركة.

بالنسبة للعديد من الشركات ، قد تكون هناك أهداف إضافية مثل تقليل تكاليف انقطاع الأعمال أو تقليل التعرض للمسؤولية القانونية.

تميل بعض الشركات إلى افتراض أن الامتثال لقوانين ومعايير البناء المحلية كافٍ لضمان تلبية أهداف السلامة من الحرائق. ومع ذلك ، تميل هذه الرموز إلى التركيز على سلامة الحياة ، بافتراض حدوث حرائق.

تدرك الإدارة الحديثة للسلامة من الحرائق أن السلامة المطلقة ليست هدفًا واقعيًا ولكنها تضع أهدافًا قابلة للقياس للأداء من أجل:

• تقليل حوادث الحريق من خلال الوقاية الفعالة من الحرائق

• توفير وسائل فعالة للحد من حجم ونتائج حوادث الحريق من خلال معدات وإجراءات الطوارئ الفعالة

• استخدام التأمين للحماية من الحرائق الكبيرة غير المتوقعة ، لا سيما تلك التي تنشأ عن الأخطار الطبيعية مثل الزلازل وحرائق الغابات.

تصميم و تنفيذ

يعتمد تصميم وتنفيذ برامج تعليم السلامة من الحرائق للوقاية من الحرائق بشكل أساسي على تطوير استراتيجيات جيدة التخطيط والإدارة الفعالة وتحفيز الناس. يجب أن يكون هناك دعم قوي ومطلق من الشركات للتنفيذ الكامل لبرنامج السلامة من الحرائق حتى يكون ناجحًا.

تم تحديد مجموعة الاستراتيجيات بواسطة Koffel (1993) و NFPA دليل مخاطر الحرائق الصناعية (لينفيل 1990). يشملوا:

• الترويج لسياسة الشركة واستراتيجياتها بشأن السلامة من الحرائق لجميع موظفي الشركة

• تحديد جميع سيناريوهات الحرائق المحتملة وتنفيذ إجراءات مناسبة للحد من المخاطر

• مراقبة جميع القوانين والمعايير المحلية التي تحدد مستوى الرعاية في صناعة معينة

• تشغيل برنامج إدارة الخسارة لقياس جميع الخسائر للمقارنة مع أهداف الأداء

• تدريب جميع الموظفين على أساليب الوقاية المناسبة من الحرائق والاستجابة للطوارئ.

• تتضمن بعض الأمثلة الدولية لاستراتيجيات التنفيذ ما يلي:

• الدورات التي تديرها جمعية الحماية من الحرائق (FPA) في المملكة المتحدة والتي تؤدي إلى الدبلوم الأوروبي في الوقاية من الحرائق (ويلش 1993)

• إنشاء SweRisk ، وهي شركة فرعية تابعة لجمعية الحماية من الحرائق السويدية ، لمساعدة الشركات في إجراء تقييمات المخاطر وتطوير برامج الوقاية من الحرائق (Jernberg 1993)

• مشاركة كبيرة من المواطنين والعاملين في الوقاية من الحرائق في اليابان وفقًا للمعايير التي وضعتها وكالة الدفاع عن الحرائق اليابانية (Hunter 1991)

• التدريب على السلامة من الحرائق في الولايات المتحدة من خلال استخدام كتيب معلم السلامة من الحرائق (NFPA 1983) و دليل تعليم الحرائق العامة (أوسترهوست 1990).

من الأهمية بمكان قياس فعالية برامج التثقيف في مجال السلامة من الحرائق. يوفر هذا القياس الدافع لمزيد من تمويل البرنامج وتطويره وتعديله عند الضرورة.

ربما يكون أفضل مثال على مراقبة ونجاح التثقيف في مجال السلامة من الحرائق هو الولايات المتحدة. ال تعلم ألا تحترق^Ò يهدف البرنامج إلى تثقيف الشباب في أمريكا حول مخاطر الحريق ، وقد تم تنسيقه من قبل قسم التعليم العام في NFPA. حددت المراقبة والتحليل في عام 1990 ما مجموعه 194 حياة تم إنقاذها نتيجة لإجراءات سلامة الحياة المناسبة التي تم تعلمها في برامج تعليم السلامة من الحرائق. يمكن أن يُعزى حوالي 30٪ من هذه الأرواح التي تم إنقاذها مباشرة إلى تعلم ألا تحترق^Ò البرنامج.

كما تم اقتراح إدخال أجهزة كشف الدخان السكنية وبرامج تعليم السلامة من الحرائق في الولايات المتحدة كأسباب رئيسية لتقليل وفيات حرائق المنازل في ذلك البلد ، من 6,015 في عام 1978 إلى 4,050 في عام 1990 (NFPA 1991).

ممارسات التدبير المنزلي الصناعية

في المجال الصناعي ، Lees (1980) هي سلطة دولية. وأشار إلى أنه في العديد من الصناعات اليوم ، فإن احتمال حدوث خسائر كبيرة في الأرواح أو إصابات خطيرة أو أضرار في الممتلكات أكبر بكثير مما كان عليه في الماضي. يمكن أن تحدث حرائق كبيرة وانفجارات وانطلاقات سامة ، خاصة في الصناعات البتروكيماوية والنووية.

لذلك فإن الوقاية من الحرائق هي المفتاح لتقليل اشتعال النار. يمكن للمنشآت الصناعية الحديثة تحقيق سجلات جيدة في مجال السلامة من الحرائق من خلال برامج مُدارة جيدًا مثل:

• التدبير المنزلي والتفتيش على السلامة

• تدريب الموظفين على الوقاية من الحرائق

• صيانة المعدات وإصلاحها

• الأمن ومنع الحرق المتعمد (Blye and Bacon 1991).

دليل مفيد حول أهمية التدبير المنزلي للوقاية من الحرائق في المباني التجارية والصناعية قدمه Higgins (1991) في NFPA كتيب الحماية من الحرائق.

يتم التعرف على قيمة التدبير المنزلي الجيد في تقليل الأحمال القابلة للاحتراق وفي منع التعرض لمصادر الاشتعال في أدوات الكمبيوتر الحديثة المستخدمة لتقييم مخاطر الحريق في المباني الصناعية. يحدد برنامج FREM (طريقة تقييم مخاطر الحريق) في أستراليا التدبير المنزلي كعامل رئيسي للسلامة من الحرائق (Keith 1994).

معدات استخدام الحرارة

تشمل معدات استخدام الحرارة في التجارة والصناعة الأفران والأفران والأفران وأجهزة التجفيف والمجففات وخزانات التبريد.

في NFPA دليل مخاطر الحرائق الصناعية، Simmons (1990) حددت مشاكل الحريق مع معدات التدفئة لتكون:

1. إمكانية إشعال مواد قابلة للاحتراق مخزنة في مكان قريب
2. مخاطر الوقود الناتجة عن الوقود غير المحترق أو الاحتراق غير الكامل
3. ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى تعطل المعدات
4. اشتعال مذيبات قابلة للاحتراق أو مواد صلبة أو منتجات أخرى قيد المعالجة.

يمكن التغلب على مشاكل الحرائق هذه من خلال مجموعة من التدبير المنزلي الجيد ، والضوابط المناسبة والتشابك ، وتدريب المشغل والاختبار ، والتنظيف والصيانة في برنامج فعال لمنع الحرائق.

التوصيات التفصيلية لمختلف فئات معدات استخدام الحرارة موضحة في NFPA كتيب الحماية من الحرائق (كوت 1991) تم تلخيصها أدناه.

الأفران والأفران

تنجم الحرائق والانفجارات في الأفران والأفران عادةً عن الوقود المستخدم أو من المواد المتطايرة التي توفرها المادة الموجودة في الفرن أو عن طريق مزيج من الاثنين معًا. يعمل العديد من هذه الأفران أو الأفران في درجات حرارة تتراوح من 500 إلى 1,000 درجة مئوية ، وهو أعلى بكثير من درجة حرارة الاشتعال لمعظم المواد.

تتطلب الأفران والأفران مجموعة من أدوات التحكم والتشابك لضمان عدم تراكم غازات الوقود غير المحترقة أو منتجات الاحتراق غير الكامل وإشعالها. عادة ، تتطور هذه المخاطر أثناء إطلاق النار أو أثناء عمليات الإغلاق. لذلك ، يلزم تدريب خاص للتأكد من أن المشغلين يتبعون دائمًا إجراءات السلامة.

عادة ما يكون تشييد المباني غير القابلة للاحتراق ، وفصل المعدات الأخرى والمواد القابلة للاحتراق ، وبعض أشكال إخماد الحرائق الأوتوماتيكي عناصر أساسية لنظام السلامة من الحرائق لمنع الانتشار في حالة اندلاع حريق.

أفران

تُستخدم الأفران لتجفيف الأخشاب (Lataille 1990) ولمعالجة أو "إشعال" منتجات الطين (Hrbacek 1984).

مرة أخرى ، تمثل هذه المعدات ذات درجة الحرارة العالية خطرًا على محيطها. يعد التصميم المناسب للفصل والتدبير المنزلي الجيد أمرًا ضروريًا لمنع نشوب حريق.

بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر أفران الأخشاب المستخدمة في تجفيف الأخشاب خطرة لأن الأخشاب نفسها عبارة عن حمولة حريق عالية وغالبًا ما يتم تسخينها بالقرب من درجة حرارة الاشتعال. من الضروري تنظيف الأفران بانتظام لمنع تراكم قطع صغيرة من الخشب ونشارة الخشب حتى لا تتلامس مع معدات التدفئة. يُفضل استخدام الأفران المصنوعة من مواد بناء مقاومة للحريق ومجهزة بمرشات آلية ومزودة بأنظمة تهوية / تدوير هواء عالية الجودة.

مجففات ومجففات

تستخدم هذه المعدات لتقليل محتوى الرطوبة في المنتجات الزراعية مثل الحليب والبيض والحبوب والبذور والتبن. قد تكون المجففات تعمل بالحرق المباشر ، وفي هذه الحالة تلامس نواتج الاحتراق المادة التي يتم تجفيفها ، أو قد يتم حرقها بشكل غير مباشر. في كل حالة ، يلزم وجود أدوات تحكم لإغلاق مصدر الحرارة في حالة ارتفاع درجة الحرارة أو نشوب حريق في المجفف أو نظام العادم أو نظام النقل أو فشل مراوح دوران الهواء. مرة أخرى ، يلزم التنظيف الكافي لمنع تراكم المنتجات التي يمكن أن تشتعل.

إخماد الدبابات

تم تحديد المبادئ العامة للسلامة من الحرائق لخزانات التبريد بواسطة Ostrowski (1991) و Watts (1990).

تحدث عملية التبريد ، أو التبريد المتحكم فيه ، عندما يتم غمر عنصر معدني مسخن في خزان من زيت التبريد. يتم إجراء العملية لتصلب أو تلطيف المواد من خلال التغيير المعدني.

معظم زيوت التبريد هي زيوت معدنية قابلة للاحتراق. يجب اختيارهم بعناية لكل تطبيق للتأكد من أن درجة حرارة اشتعال الزيت أعلى من درجة حرارة تشغيل الخزان حيث يتم غمر القطع المعدنية الساخنة.

من الأهمية بمكان ألا يفيض الزيت على جوانب الخزان. لذلك ، تعد الضوابط على مستوى السائل والمصارف المناسبة ضرورية.

يعد الغمر الجزئي للمواد الساخنة السبب الأكثر شيوعًا لإخماد حرائق الخزانات. يمكن منع ذلك عن طريق ترتيبات النقل أو نقل المواد المناسبة.

وبالمثل ، يجب توفير أدوات التحكم المناسبة لتجنب درجات حرارة الزيت الزائدة ودخول الماء إلى الخزان مما قد يؤدي إلى الغليان والحريق الكبير داخل الخزان وحوله.

غالبًا ما تستخدم أنظمة إطفاء حريق أوتوماتيكية محددة مثل ثاني أكسيد الكربون أو المواد الكيميائية الجافة لحماية سطح الخزان. من المستحسن حماية المبنى بالرشاشات العلوية. في بعض الحالات ، يلزم أيضًا حماية خاصة للمشغلين الذين يحتاجون إلى العمل بالقرب من الخزان. في كثير من الأحيان ، يتم توفير أنظمة رش الماء لحماية العمال من التعرض.

وفوق كل شيء ، فإن التدريب المناسب للعمال على الاستجابة للطوارئ ، بما في ذلك استخدام طفايات الحريق المحمولة ، أمر ضروري.

معدات العمليات الكيميائية

غالبًا ما كانت عمليات تغيير طبيعة المواد كيميائيًا مصدرًا لكوارث كبرى ، مما تسبب في أضرار جسيمة للنباتات ووفاة وإصابة العمال والمجتمعات المحيطة. قد تأتي المخاطر على الحياة والممتلكات من الحوادث في مصانع العمليات الكيميائية من الحرائق والانفجارات أو إطلاق المواد الكيميائية السامة. غالبًا ما تأتي طاقة التدمير من تفاعل كيميائي غير متحكم به لمواد العملية ، أو احتراق الوقود الذي يؤدي إلى موجات ضغط أو مستويات عالية من الإشعاع والصواريخ الطائرة التي يمكن أن تسبب أضرارًا على مسافات كبيرة.

عمليات ومعدات المصنع

تتمثل المرحلة الأولى من التصميم في فهم العمليات الكيميائية المعنية وإمكانية إطلاقها للطاقة. ليز (1980) في كتابه منع الخسارة في الصناعات العملية توضح بالتفصيل الخطوات المطلوب اتخاذها ، والتي تشمل:

• تصميم العملية المناسب

• دراسة آليات الفشل والموثوقية

• تحديد المخاطر وتدقيق السلامة

• تقييم المخاطر - السبب / العواقب.

• يجب أن يفحص تقييم درجات الخطر ما يلي:

• الانبعاث والتشتت المحتمل للمواد الكيميائية ، وخاصة المواد السامة والملوثة

• آثار إشعاع النار وتشتت نواتج الاحتراق

• نتائج الانفجارات ، وخاصة موجات الضغط الصدمية التي يمكن أن تدمر المصانع والمباني الأخرى.

مزيد من التفاصيل حول مخاطر العملية والتحكم فيها إرشادات المصنع للإدارة الفنية لسلامة العمليات الكيميائية (AIChE 1993) ؛ خصائص ساكس الخطرة للمواد الصناعية (لويس 1979) ؛ و NFPA دليل مخاطر الحرائق الصناعية (لينفيل 1990).

تحديد الموقع والحماية من التعرض

بمجرد تحديد مخاطر وعواقب الحرائق والانفجارات والانبعاثات السامة ، يمكن تحديد مواقع مصانع العمليات الكيميائية.

مرة أخرى ، قدم Lees (1980) و Bradford (1991) إرشادات حول مواقع النباتات. يجب فصل النباتات عن المجتمعات المحيطة بشكل كافٍ لضمان عدم تأثر تلك المجتمعات بحادث صناعي. إن تقنية التقييم الكمي للمخاطر (QRA) لتحديد مسافات الفصل تستخدم على نطاق واسع وتشريعات لها في تصميم مصانع العمليات الكيميائية.

أظهرت الكارثة التي وقعت في بوبال ، الهند ، في عام 1984 ، عواقب تحديد موقع مصنع كيميائي قريب جدًا من المجتمع: قُتل أكثر من 1,000 شخص بسبب المواد الكيميائية السامة في حادث صناعي.

كما يتيح توفير مساحة منفصلة حول المصانع الكيماوية الوصول السهل لمكافحة الحرائق من جميع الجوانب ، بغض النظر عن اتجاه الرياح.

يجب أن توفر المصانع الكيماوية الحماية من التعرض في شكل غرف تحكم مقاومة للانفجار وملاجئ للعمال ومعدات مكافحة الحرائق لضمان حماية العمال وإمكانية القيام بمكافحة فعالة للحرائق بعد وقوع أي حادث.

التحكم في الانسكاب

يجب الحفاظ على انسكابات المواد القابلة للاشتعال أو الخطرة صغيرة من خلال التصميم المناسب للعملية ، والصمامات الآمنة من التعطل ومعدات الكشف / التحكم المناسبة. ومع ذلك ، في حالة حدوث انسكابات كبيرة ، يجب أن تقتصر على المناطق المحاطة بالجدران ، وأحيانًا من الأرض ، حيث يمكن أن تحترق دون ضرر إذا اشتعلت.

تعتبر الحرائق في أنظمة الصرف شائعة ، ويجب إيلاء اهتمام خاص للمصارف وأنظمة الصرف الصحي.

مخاطر نقل الحرارة

يمكن أن تكون المعدات التي تنقل الحرارة من سائل ساخن إلى سائل أكثر برودة مصدرًا للنار في المصانع الكيماوية. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المفرطة الموضعية في تحلل العديد من المواد وحرقها. قد يتسبب هذا في بعض الأحيان في تمزق معدات نقل الحرارة ونقل سائل إلى آخر ، مما يتسبب في رد فعل عنيف غير مرغوب فيه.

تعد المستويات العالية من الفحص والصيانة ، بما في ذلك تنظيف معدات نقل الحرارة ، ضرورية للتشغيل الآمن.

المفاعلات

المفاعلات هي الأوعية التي يتم فيها تنفيذ العمليات الكيميائية المرغوبة. يمكن أن تكون من النوع المستمر أو الدفعي ولكنها تتطلب اهتمامًا خاصًا في التصميم. يجب تصميم السفن لتحمل الضغوط التي قد تنجم عن الانفجارات أو ردود الفعل غير المنضبطة أو بدلاً من ذلك يجب تزويدها بأجهزة تخفيف الضغط المناسبة وأحيانًا تنفيس الطوارئ.

تشمل تدابير السلامة للمفاعلات الكيميائية ما يلي:

• الأجهزة والضوابط المناسبة لاكتشاف الحوادث المحتملة ، بما في ذلك الدوائر الزائدة عن الحاجة

• تنظيف وفحص وصيانة عالية الجودة للمعدات وضوابط السلامة

• التدريب الكافي للعاملين في مجال التحكم والاستجابة للطوارئ

• معدات إخماد الحرائق المناسبة وموظفي مكافحة الحرائق.

اللحام والقطع

شركة المصنع المتبادل للهندسة (FM) ورقة بيانات منع الخسارة (1977) يوضح أن ما يقرب من 10 ٪ من الخسائر في الممتلكات الصناعية ناتجة عن حوادث تشمل قطع ولحام المواد ، وبشكل عام المعادن. من الواضح أن درجات الحرارة المرتفعة المطلوبة لإذابة المعادن أثناء هذه العمليات يمكن أن تؤدي إلى اندلاع الحرائق ، كما يمكن للشرر المتولد في العديد من هذه العمليات.

FM ورقة البيانات (1977) يشير إلى أن المواد الأكثر تعرضًا للحرائق بسبب اللحام والقطع هي السوائل القابلة للاشتعال والرواسب الزيتية والغبار القابل للاحتراق والخشب. أنواع المناطق الصناعية التي من المرجح أن تكون فيها الحوادث هي مناطق التخزين ، ومواقع تشييد المباني ، والمرافق التي تخضع للإصلاح أو التغيير وأنظمة التخلص من النفايات.

يمكن للشرر الناتج عن القطع واللحام أن ينتقل في كثير من الأحيان لمسافة تصل إلى 10 أمتار ويستقر في مواد قابلة للاحتراق حيث يمكن أن تحدث حرائق مشتعلة ولهيب لاحقًا.

العمليات الكهربائية

اللحام بالقوس والقطع بالقوس هي أمثلة على العمليات التي تنطوي على الكهرباء لتوفير القوس الذي هو مصدر الحرارة لصهر المعادن وربطها. ومضات الشرر شائعة ، ويلزم حماية العمال من الصعق بالكهرباء ومضات الشرارة وإشعاع القوس الشديد.

عمليات غاز الأكسجين

تستخدم هذه العملية حرارة احتراق غاز الوقود والأكسجين لتوليد ألسنة اللهب ذات درجة الحرارة العالية التي تذوب المعادن التي يتم ربطها أو قطعها. أشار مانز (1991) إلى أن الأسيتيلين هو غاز الوقود الأكثر استخدامًا بسبب درجة حرارة اللهب العالية التي تصل إلى حوالي 3,000 درجة مئوية.

يؤدي وجود الوقود والأكسجين عند الضغط العالي إلى زيادة المخاطر ، وكذلك تسرب هذه الغازات من أسطوانات التخزين الخاصة بهم. من المهم أن تتذكر أن العديد من المواد التي لا تحترق ، أو تحترق ببطء في الهواء ، تحترق بعنف في الأكسجين النقي.

الضمانات والاحتياطات

تم تحديد ممارسات السلامة الجيدة بواسطة Manz (1991) في NFPA كتيب الحماية من الحرائق.

تشمل هذه الإجراءات الوقائية والاحتياطات ما يلي:

• التصميم المناسب ، وتركيب وصيانة معدات اللحام والقطع ، وخاصة تخزين واختبار تسرب الوقود واسطوانات الأكسجين

• التحضير المناسب لمناطق العمل لإزالة كل فرصة للاشتعال العرضي للمواد القابلة للاحتراق المحيطة

• رقابة إدارية صارمة على جميع عمليات اللحام والقطع

• تدريب جميع المشغلين على الممارسات الآمنة

• الملابس المناسبة المقاومة للحريق وحماية العين للمشغلين والعمال القريبين

• تهوية كافية لمنع تعرض المشغلين أو العمال القريبين للغازات والأبخرة الضارة.

يلزم اتخاذ احتياطات خاصة عند لحام أو قطع الخزانات أو الأوعية الأخرى التي تحتوي على مواد قابلة للاشتعال. دليل مفيد هو جمعية اللحام الأمريكية الممارسات الآمنة الموصى بها للتحضير للحام وقطع الحاويات التي تحتوي على مواد خطرة (1988).

لأعمال البناء والتعديلات ، منشور في المملكة المتحدة ، مجلس منع الخسائر منع الحريق في مواقع البناء (1992) مفيد. يحتوي على نموذج تصريح عمل على الساخن للتحكم في عمليات القطع واللحام. سيكون هذا مفيدًا للإدارة في أي مصنع أو موقع صناعي. يتم توفير تصريح عينة مماثلة في FM ورقة البيانات على القطع واللحام (1977).

الحماية من الصواعق

البرق سبب متكرر لحرائق ووفيات الناس في العديد من البلدان في العالم. على سبيل المثال ، يموت حوالي 240 مواطنًا أمريكيًا كل عام نتيجة البرق.

البرق هو شكل من أشكال التفريغ الكهربائي بين السحب المشحونة والأرض. FM ورقة البيانات (1984) على البرق يشير إلى أن الصواعق قد تتراوح من 2,000 إلى 200,000 أمبير نتيجة للاختلاف المحتمل من 5 إلى 50 مليون فولت بين السحب والأرض.

يختلف تواتر الصواعق بين البلدان والمناطق اعتمادًا على عدد أيام العواصف الرعدية في السنة للمنطقة المحلية. يعتمد الضرر الذي يمكن أن يسببه البرق بشكل كبير على حالة الأرض ، مع حدوث المزيد من الضرر في المناطق ذات المقاومة الأرضية العالية.

تدابير الحماية - المباني

NFPA 780 معيار لتركيب أنظمة الحماية من الصواعق (1995b) يحدد متطلبات التصميم لحماية المباني. بينما لا تزال النظرية الدقيقة لتصريفات الصواعق قيد التحقيق ، فإن المبدأ الأساسي للحماية هو توفير وسيلة يمكن من خلالها أن يدخل تفريغ البرق الأرض أو يغادرها دون الإضرار بالمبنى المحمي.

لذلك ، فإن أنظمة البرق لها وظيفتان:

• لاعتراض تصريف البرق قبل أن يضرب المبنى

• توفير مسار تفريغ غير ضار إلى الأرض.

• يتطلب ذلك تزويد المباني بما يلي:

• قضبان الصواعق أو الصواري

• الموصلات السفلية

• توصيلات أرضية جيدة ، عادةً 10 أوم أو أقل.

تم توفير مزيد من التفاصيل حول تصميم الحماية من الصواعق للمباني بواسطة Davis (1991) في NFPA كتيب الحماية من الحرائق (كوت 1991) وفي المعهد البريطاني للمعايير مدونة قواعد الممارسة (1992).

يمكن أن تتضرر خطوط النقل العلوية والمحولات والمحطات الفرعية الخارجية وغيرها من التركيبات الكهربائية من خلال ضربات الصواعق المباشرة. يمكن لمعدات النقل الكهربائي أيضًا التقاط الجهد المستحث والزيادات الحالية التي يمكن أن تدخل المباني. قد ينتج عن ذلك حرائق وتلف المعدات وانقطاع خطير للعمليات. موانع الصواعق مطلوبة لتحويل قمم الجهد هذه إلى الأرض من خلال التأريض الفعال.

أدى الاستخدام المتزايد لأجهزة الكمبيوتر الحساسة في التجارة والصناعة إلى جعل العمليات أكثر حساسية للجهود الزائدة العابرة التي تحدث في كابلات الطاقة والاتصالات في العديد من المباني. الحماية المؤقتة مطلوبة ويتم توفير إرشادات خاصة في المعهد البريطاني للمعايير BS 6651: 1992 ، حماية الهياكل من الصواعق.

الصيانة

الصيانة المناسبة لأنظمة الصواعق ضرورية للحماية الفعالة. يجب إيلاء اهتمام خاص للوصلات الأرضية. إذا لم تكن أنظمة الحماية من الصواعق فعالة ، فستكون غير فعالة.

الرجوع