Fazele incendiilor - termodinamica într-o incintă

Incendiul este un proces de ardere necontrolată, autoîntreţinută şi a cărei propagare în timp şi spaţiu nu este limitată. 

Pentru a putea considera că o ardere este un incendiu sunt necesare:

 - existenţa substanţelor sau a materialelor combustibile; 

 - acţiunea unei surse de aprindere;

 - iniţierea şi dezvoltarea necontrolatã în spaţiu şi în timp a procesului de ardere;

 - existența unei  intervenţii organizate în scopul întreruperii şi  lichidãrii procesului de ardere.

Evoluţia unui incendiu este aleatoare, deci nu pot exista două incendii identice. În evoluția incendiului se manifestă numeroşi factori: forma şi dimensiunile spațiului, sarcina termică prezentă, comunicarea cu exteriorul, tipul şi așezareaa materialelor combustibile, locul şi modul de iniţiere, poziționarea spațiului, etc. Putem, însă, asimila evoluţia unui incendiu în interiorul unei incinte cu o dezvoltare în cinci faze:

• faza de aprindere a focarului iniţial
• faza de ardere lentă (incendiu local)
• faza de dezvoltare a incendiului
• faza incendiului generalizat
• faza de regresie

Apariţia focarului iniţial

În această fază, datoritã unor împrejurări favorabile sunt puse în contact materialul combustibil cu sursa de aprindere, a cãrei energie duce la iniţierea incendiului. Intervin mai mulți parametrii:

Parametrii sursei de aprindere :

- tipul sursei: radiantă, convectivă, conductivă;

- localizarea sursei faţă de combustibil;

- caracteristicile sursei potenţiale de aprindere;

Parametrii materialului combustibil: temperatura iniţialã, temperatura de aprindere în condiţii specifice, aprinzibilitatea, energia de aprindere (pentru gaze şi vapori), dimensiunile, orientarea, inerţia termică, compoziţia, conţinutul de umiditate, conductivitatea termică, densitatea, suprafaţa specifică, emisivitatea suprafeţei, greutatea pe unitatea de suprafaţă.

Faza de ardere lentă

Are o durată aleatorie. În numeroase cazuri poate lipsi dar ea poate dura minute, ore sau chiar zile şi sãptămâni, depinde de natura, cantitatea şi modul de distribuţie a materialelor combustibile, de dimensiunea şi amplasarea surselor de aprindere şi de cantitatea de căldura transferată de la acestea. Aria de ardere este limitatã la zona focarului iniţial. Din descompunerea materialelor se degajă gaze care se acumulează şi formează cu aerul un amestec combustibil şi gudroane. În faza de ardere lentã, ca şi în cazul incendiului în aer liber (fãrã vânt), flacãra are o mişcare ascendentã, determinatã de forţe ascensionale (tip Arhimede). Dupã aprinderea materialului combustibil şi dupã ce arderea devine stabilã, pot fi evidenţiate trei posibilitãţi de evoluţie a incendiului:

- incendiu local - materialul combustibil este izolat;

- ardere cu vitezã mică sau autostingere - ventilaţie insuficientă;

- evoluţia spre faza de dezvoltare a incendiului, când existã suficiente combustibil, iar cantitatea de aer permite propagarea incendiului în tot spațiul.

Faza de dezvoltare a incendiului

Arderea se propagă la materialele combustibile învecinate cu focarul, având aerul necesar în cantitate suficientă. Propagarea la materialele învecinate focarului depinde de proprietăţile materialului care arde şi de cele ale materialelor din apropiere şi de sarcina termică.  Incendiul poate evolua în următoarele direcţii:   

- aerul este în cantitate suficientã, apare fenomenul de flash-over.

- dacã incinta este închisă, cantitatea de aer necesar arderii devine ă insuficientă. Apare încetinirea, și apoi regresia în dezvoltarea focului, care poate sã se stingă spontan. Aceast lucru este posibil şi în cazul unor distațe mari între masele combustibile, transferul de cãldură prin conducţie nemaifiind posibil.

Faza incendiului generalizat

În urma flash-over, arderea devine generalizată. Suprafeţele expuse ale tuturor materialelor combustibile din incintă încep sã ardă. Fluxul de căldură generat prin ardere atinge maximul, ca urmare se ating temperaturi înalte, ce pot depășii 1000 ^o C. În această fază, structurile de rezistenţă şi elementele de construcţii sunt afectate de incendiu, ele pot să se fisureze, să se prăbuşească afectînd întreaga structură de rezistenţă. Este permisă propagarea rapidã a incendiului, prin pătrunderea flăcărilor în spaţiile învecinate, intensificarea transferului de căldură. 

Faza de regresie

Temperatura nu mai crește, chiar începe sã scadă, datorită epuizării materilelor combustibile din incintă. Flăcările se atenuează, după care dispar fiind înlocuite treptat de cenuşă. Temperatura scade, dar nu brusc, acţiunea ei, distructivă, continuă.

Propagarea incendiului la întreaga clădire

În propagarea incendiului, un rol esențial îl are deplasarea gazelor arse şi a fumului în interiorul clădirii. Potenţialului termic al gazelor arse, cât şi existenţa gazelor nearse pot genera noi focare de incendiu. Propagarea incendiului are loc prin douã mecanisme:

- transmiterea căldurii prin conducţie la limitele zonei de ardere în vecinătate 

- prãbuşirea, fisurarea elementelor de construcţie vecine incintei incendiate ducînd la pătrunderea directã a flăcării în vecinătate.