نوآوری های سیستم های اطفای اتوماتیك و کاربردهای آن ها (ادامه مطلب ،قسمت سوم)

آتش و آتش نشانی

منصوره بهمنی، کارشناس شیمی محض، شرکت ملی ساختمان

مقدمه

آتشسوزی یكی از خطرناكترین پدیدههایی است كه خسارتهای مالی و جانی زیادی به وجود میآورد. در بررسی آمار و علل آتشسوزی در كشورهای مختلف صنعتی، چنین نتیجه گرفته میشود كه قریب 75 الی 80 درصد آتشسوزیها قابل پیشگیری میباشند. كلیه آتشسوزیها (به استثنای انفجارات) در مراحل اولیه، كوچك و محدود میباشند و با گذشت زمان گسترش پیدا كرده و به آتشسوزیهای مهیب با صدمات و زیانهای شدید مالی و جانی منتهی میگردند.

لذا شایسته و بجاست كه اطلاعات فنی و نسبتا دقیقی ازحریق، طبقهبندی آتشسوزیها، انواع كپسولهای اطفای حریق و مكانیزم كار كردن آنها در اختیار علاقمندان قرار داده شود.

احتراق: عبارت است از واكنش شیمیایی كه در اثر تركیب دو ماده شیمیایی كه یكی اكسید كننده (مانند اكسیژن) و دیگری اكسید شونده (مانند نفت و بنزین) میباشد، انجام میگیرد و در اثر احتراق حرارت تولید میشود.

اگر حرارت حاصل از این فعل و انفعال شیمیایی در واحد زمان قابل توجه باشد و همراه آن نور و حرارت تولید شود، حریق یا آتشسوزی نامیده میشود. به عبارت دیگر هر نوع اكسیداسیون مواد كه همراه با نور و حرارت باشد حریق نامیده میشود. بنابراین اكسید شدن فلزات مثل زنگ زدن آهن كه فاقد نور و حررات است، حریق نمیباشند.

شعله: به منظور ایجاد شعله ابتدا باید جسم قابل اشتعال مقداری حرارت جذب نماید و بخار قابل اشتعال از خود متصاعد كند و این بخارات با هوا تركیب شوند تا در اثر حرارت كافی شعله ایجاد گردد.

سوخت: عبارت است از هر مادهای كه بسوزد و در نتیجه سوختن تغییر ماهیت بدهد؛ مثل چوب كه پس ازسوختن به خاكستر تبدیل میشود.

اكسیژن: بهطور آزاد در هوای تنفسی اکسیژن وجود دارد و حدود 21% حجم هوا را تشكیل میدهد. تنها گازی است كه باعث حریق میشود و در صورت نقصان اكسیژن هیچ حریقی دوام نخواهد داشت.

حرارت: یكی دیگر ازعوامل موثر در بروز حریق، درجه حرارت لازم برای انجام اكسیداسیون مواد سوختنی با اكسیژن میباشد.

هرگاه سه عامل سوخت، هوا (اكسیژن) و حرارت به نسبتهای معین در مجاورت یكدیگر وجود داشته باشند حریق اتفاق میافتد. این سه عامل كه با هم ایجاد شعله مینمایند را به صورت اضلاع یك مثلث نشان داده و به آن مثلث حریق میگویند.

انواع سوخت

جامد: مانند چوب ،كاغذ، پارچه و زغال سنگ كه عمدتا منشا گیاهی دارند و بعضی فلزات مانند سدیم، پتاسیم و منیزیم.

مایع: اكثر آنها از مشتقات مواد نفتی مانند بنزین، نفت و گازوئیل و غیره میباشد و برخی از آنها مواد شیمیایی، نباتی، مصنوعی مثل رنگها و الكل میباشد.

گاز: عمدتا گازهای طبیعی و هیدروكربورها و گازهای دیگر كه از تجزیه مواد حاصل میشود مثل گاز استیلن.

حد قابل اشتعال

فاصله كمترین حد مخلوط بخار سوخت با اكسیژن هوا با بیشترین حد مخلوط را حد قابل اشتعال مینامند. بهعنوان مثال در استیلن این حد بین 2% تا 85% میباشد؛ یعنی 2% گاز استیلن با 98% اكسیژن قابل اشتعال میباشد. همچنین 85% گاز استیلن با 15% اكسیژن نیز قابل اشتعال است. هرچـه قدر این فاصله زیاد باشد خطر آتشسوزی مواد بیشتر است.

طبقهبندی آتش

با توجه به نوع ماده سوختنی آتش را به 4 دسته تقسیم میكنند.

A) آتشهایی كه از خود خاكستر برجای میگذارند؛ مثل چوب وكاغذ.

B) آتشهایی كه پس از خاموشی خاكستر بر جای نمیگذارند؛ مثل مواد نفتی، الكل.

C) آتش ناشی از وسایل برقی.

D) آتش حاصل از سوختن فلزات قابل اشتعال (فلزات گروه اول و دوم جدول تناوبی، مثل منیزیم، پتاسیم).

روشهای اطفای حریق در محور مثلث آتش

1) روش سرد كردن یا قطع ضلع حرارت: از این روش بیشتر در اطفای حریق جامدات قابل اشتعال كه با آب واكنش ندارند، استفاده میشود.

2) روش جانشینی (جایگزینی هوا): در این روش عمل تقلیل اكسیژن با بهكار بردن گازهای خنثی از قبیل CO₂ انجام میشود.

3) روش قطع سوخت (جداسازی): بسته به نوع حریق از این روش استفاده میشود. مثلا در حریق مایعات و گازها با بستن شیر اصلی از ادامه اشتعال جلوگیری میكنند.

4) روش جلوگیری از واكنش دو عامل سوخت و هوا: در این روش با استفاده از خاموشكنندههای پودری و هالوژنه میتوان از واكنش

دو ماده جلوگیری كرد.

5) روش خفه كردن: این روش با استفاده از وسایل و مواد كف كننده آتشنشانی برای حریق مایعات قابل اشتعال بهكار میرود.

طبقهبندی آتش و روشهای اطفاء

آتشسوزی گروه جامدات یا مواد خشک(A): اینگونه مواد پس از سوختن از خود خاكستر بهجا میگذارند و با آب واكنش شیمیایی خطرناكی ندارند. بهترین روش جهت اطفای حریق این طبقه، خنك كردن میباشد. برای اینكار از آب كه دارای قدرت نفوذ، خنك كنندگی و جذب حرارت بالا میباشد استفاده میشود.

آتشسوزی مایعات قابل اشتعال (B): مایعات قابل اشتعال به علت تغییر سریع و سطحیسوز بودن از نظر گسترش و ادامه اشتعال خطرناكتر از جامدات هستند، به منظور اطفای در سطح كم از پودرهای شیمیایی، ماسه، خاك و در سطح وسیع از كف مكانیكی استفاده میشود.

گازهای قابل اشتعال:

در گازها مساله جذب حرارت اولیه به منظور تولید بخار وجود ندارد و گاز آماده اشتعال میباشد. در گازها در صورت بروز حریق نباید شعله را اطفاء نمود، بلكه باید به هر طریق ممكن و ایمن از خروج گاز جلوگیری کرد. در مورد سیلندرهای گاز مایع نیز باید بدنه سیلندر را خنك نمود، در صورتیكه سیلندر شعلهور میباشد و بنا بر دلایلی نیاز است كه شعله اطفاء گردد خاموش كنندههای پودری بهترین اثر را دارا میباشند. اگر گاز در محیط پراكنده شود و شعله وجود نداشته باشد وضعیت بسیارخطرناك است زیرا احتمال انفجار وجود دارد. اگر چنین وضعیتی در مكان بسته واقع شده باشد باید با رعایت موارد زیر از بروز انفجار و آتشسوزی جلوگیری نمود:

• بستن شیر اصلی.

• اجتناب از قطع و وصل كردن كلیدهای برق. فقط میتوان از كنتور اصلی كه خارج از محل نشت گاز قرار دارد برق را قطع نمود. در صورت نیاز به استفاده از وسیله روشنایی، چراغ قوه را خارج از محل نشت گاز، روشن نمایید.

• قطع تمام منابع حرارتی.

• استفاده از دستگاه تنفسی یا دستمال مرطوب جلوی دهان و بینی هنگام ورود به محل.

• استفاده از حداقل نفرات برای بر طرف نمودن عامل خطر.

• باز كردن درب و پنجرهها با احتیاط كامل و آرام و در صورت امكان استفاده از یك تكه مقوا یا پارچه خیس جهت ایجاد كوران هوا برای خارج نمودن گاز.

آتشسوزی وسایل برقی(C): در آتشسوزی لوازم و تاسیسات برقی اولین اقدام قطع جریان برق است و پس از آن استفاده از خاموش كننده مناسب با توجه به نوع مواد سوختنی جهت اطفاء میباشد. اگر قطع برق ممكن نباشد بهترین اطفاء كننده، ₂CO و یا پودر خشك شیمیایی است. استفاده از دیگر خاموش کنندهها مثل آب و یا كف باعث برق گرفتگی و آسیب به دستگاه میگردد و نباید استفاده گردد.

آتشسوزی فلزات قابل اشتعال(D): فلزات قابل اشتعال شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی(گروه اول و دوم جدول تناوبی) میباشد، مانند: سدیم، منیزیم، پتاسیم، باریم. برای اطفای حریق فلزات قابل اشتعال نباید از آب یا کف استفاده نمود؛ بهعلت واکنش این فلزات با آب، گاز هیدروژن تولید میشود که به شدت قابل اشتعال است و باعث تشدید حریق میگردد. برای اطفای این حریقها از ماسههای 100% خشک و پودرهای شیمیایی مخصوص این فلزات استفاده میشود.

آتشسوزی مواد منفجره:مواد منفجره در صنایع نظامی کاربرد دارند و مهمترین آنها عبارتند از: تیانتی، اسید پیکریک، نیتراتها، کلراتها و نیترو گلسیرین. اینگونه مواد در صورتیکه دچار حریق شوند، باید محل را به سرعت ترک نمود؛ چون تمام مواد در یک لحظه توام با انفجار از بین میروند و قدرت پرتاب تکههای ناشی از انفجار حداقل تا شعاع 200 متری میباشد.

تجهیزات خاموش کننده

در شرایط اضطراری و بهمنظور اطفای حریق در مراحل اولیه و قبل از گسترش آتش از خاموش کنندهها استفاده میشود که انواع آن در سایزهای 1 تا 14 كیلوگرمی قابل حمل و تك نفره و در سایزهای بزرگتر بصورت چرخدار می باشد.

الف- متحرک: مثل شن، ماسه، آب، ....

خاموش کنندههای دستی با حداکثر ظرفیت 14 کیلویی.

خاموش کنندههای چرخدار تا ظرفیت 90 کیلویی.

ب- ثابت:

جعبه اطفای حریق، اسپرینکلرها (افشانهها).

انواع خاموش کنندهها:

خاموشکنندههای آبی:

جهت اطفای حریق ناشی از مواد قابل احتراق معمولی (مانند چوب، کاغذ و ..) گروه A استفاده میشود.

الف- خاموش کنندههای آب و گاز بالندار

ب- خاموش کننده آب و گاز تحت فشار دایم.

ج- سود و اسید.

خاموش کننده محتوی کف شیمیایی:

معمولا خاموش کنندههای کف برای حریقهای کلاسB (مایعات قابل اشتعال) استفاده میشود ولی میتوان از آن نیز برای اطفای حریقهای کلاس A نیز استفاده نمود که شامل انواع زیر میباشد.

الف- کف شیمیایی

ب- خاموش کننده کف مکانیکی

ج- کف گاز

د- کف با هوای فشرده

خاموش کنندههای پودری:

این نوع خاموش کنندهها برای حریقهای کلاسB (مایعات قابل اشتعال) کاربرد دارد که شامل انواع زیر میباشند.

الف- پودر و گاز سیلندر (فشنگی) داخل

ب- پودر و گاز سیلندر (فشنگی) خارج

ج- پودر و گاز با فشار دایم.

خاموش کنندههای گاز کربنیک (CO₂): این گاز بهعنوان یك گاز آتشنشانی در دستگاههای ثابت، اتوماتیك، خاموش كنندههای دستی و چرخدار مورد استفاده قرار میگیرد.CO₂ گازی است غیر قابل احتراق، بیبو، خنثی و عایق جریان الكتریسیته. چون بدنه این کپسولها باید فشار زیادی را متحمل گردد به همین علت از فولاد بدون درز ساخته میشود.

وزن این گاز سنگینتر از هوا است (529/1) لذا در صورت پرتاب روی حریق، اكسیژن را خارج و خود جانشین آن میگردد در حقیقت با تقلیل درصد اكسیژن موجب اطفای حریق میگردد.

از این خاموش کننده بیشتر در محلهای بسته و برای اطفای تاسیسات الکتریکی و دستگاههای کامپیوتری استفاده میگردد، بهدلیل اینکه گاز مزبور هادی الكتریسیته نیست و در محل مصرف هیچ اثری روی اینگونه وسایل باقی نمیگذارد. این خاموش کنندهها معمولا قابل کنترل هستند و سرلوله خاموش کننده CO₂ به دلایل زیر به شکل قیفی یا شیپوری است:

- مانع خروج گاز با سرعت زیاد میشود و به گاز فرصت انبساط میدهد.

- ماده اطفائی را به محل مورد نظر هدایت میکند.

اسپرینكلرها

دستگاهی است سقفی حاوی آب، CO₂ و یا مواد دیگر که به هنگام اطفای حریق از آنها استفاده میشود. یك شبكه لولهكشی محاسبه شده در سقف، دیواره كارگاهها، سالنها و مخصوصا انبارها، جهت اسپرینکلرها پیشبینی و نصب میشود و دارای نازلهایی است كه در روی آنها آلیاژهای مخصوص و حساس نسبت به درجه حرارت یا كپسول مایع یا گازی كوچكی قرار گرفته است به هنگام تغییر درجه حرارت محیط، آلیاژ سر نازلها ذوب شده یا كپسول آن تركیده و باعث باز شدن مسیر آب شده و با فشار، آب یا مواد دیگر روی آتش
میپاشد. در سر راه آنها میتوان آژیرهایی جهت اطلاع از وقوع حریق نصب نمود.

جعبه آتشنشانی

در ساختمـانها و انبـارها لولههای مخصوص آتشنشانی قرار دارد كه بهصـورت عمـودی و یا افقی با حداقل 4 اینچ از زمین تا بالاترین نقطه ساختمان كشیده شده است و در هر طبقه یك خروجی قرار دادهاند. اجزای تشكیل دهنده هر فایر باكس شامل یك جعبه كه درون آن یك قرقره، یك سرلوله، یك رشته لوله نواری حدود 20 متر میباشد.

قرقره هوزریل

یكی دیگر از منابع تامین آب در كار آتشنشانی و یكی از ابزارهای ایمنی جهت اطفای حریق، قرقره هوزریل است. این ابزار دارای لولههای با قطر كم وغیر قابل نفوذ است كه قطر آن درحدود 19 میلیمتر و طول لوله آن بیش از 20 متر میباشد. برای این منظور لولههای انعطافپذیر را بر روی قرقره ای مخصوص میپیچند.

این لولهها برای رساندن سریع آب به محل حریق كاربرد زیادی دارد. این قرقرهها در انواع و اقسام مختلف ساخته میشود و معمولا از یك تیوپ داخلی تشكیل میگردد كه بهوسیله چند لایه بافته شده از نخ محكم و لاستیك پوشانده شده است. لایه بیرونی هوزریل از یك جنس مقاوم در مقابل سایش و فشار تشكیل شده است كه این لایهها به هم چسبانیده شدهاند تا لوله هوزریل را به وجود آورند.

معایب و محاسن هوزریل و فایر باكس:

- دبی یا میزان آب خروجی در دقیقه در فایر باكس بیشتر از دبی هوزریل است.

- فایر باكس برای افراد آموزش دیده است ولی هوزریل همه افرادی میتوانند از آن استفاده كنند.

- فایر باكس باید حتما 20 متر لوله باز شود تا بتوان آبگیری انجام داد، ولی هوزریل نیاز به باز شدن تمام لوله نیست.