calculul debitelor de apă și a resurselor necesare

7/24/2019 calculul debitelor de ap i a resurselor necesare

1/95

ACADEMIA DE POLIIE Alexandru Ioan CuzaFACULTATEA DE POMPIERI

DETERMINAREA DEBITULUI I A

CANTITII DE AP NECESARE

STINGERII INCENDIULUI

Conductortiinific,

Lect.univ.dr.ing.

Ion Anghel

Absolvent,

Ionel ROU

Bucureti

2013


2/95

2

DECLARAIE

Prin prezenta, declarpe proprie rspunderec Lucrarea de diplomcu titlul Determinarea

debitului i a cantitii de ap necesare stingerii incendiului mi aparine n ntregime i nu a mai

fost prezentat niciodat la o alt facultate sau instituie de nvmnt superior din ar saustrintate. De asemenea, declar c toate sursele utilizate, inclusiv cele de pe Internet, sunt indicate

n lucrare, cu respectarea strict a regulilor de evitare a plagiatului:

- toate fragmentele de text reproduse exact, chiar i n traducere proprie din alt

limb, sunt scrise ntre ghilimele i dein referina precis a sursei;

- reformularea n cuvinte proprii a textelor scrise de ctre ali autori deine referina

precis;

- rezumarea ideilor altor autori deine referina precis la textul original.

Bucureti, 01.07.2013

Autor:Ionel ROU

_________________


3/95

3

CUPRINS

DECLARAIE .............................................................................................................................. 2

CUPRINS ....................................................................................................................................... 3

CONTENTS ................................................................................................................................... 6

LISTA FIGURILOR ..................................................................................................................... 9

LISTA TABELELOR ................................................................................................................. 11

GLOSAR (termeni utilizai) ....................................................................................................... 12

Notaii utilizate n lucrare ........................................................................................................... 14

REZUMAT .................................................................................................................................. 16

ABSTRACT ................................................................................................................................. 17

INTRODUCERE ......................................................................................................................... 18

CAPITOLUL I: STINGEREA INCENDIILOR CU AP...................................................... 19

I.1 Etapele stingerii unui incendiu ..................................................................................... 19

I.2 Apa ca substan de stingere ........................................................................................ 20

I.3 Proprietile apei utile stingerii incendiilor.................................................................. 20

I.3.1 Expansiunea volumetric.............................................................................. 20

I.3.2 Cldura specific a apei ................................................................................. 22I.3.3 Cldura latent de vaporizare ........................................................................ 23

I.3.4 Cldura specific ca vapori de ap (efectul combinat al cldurii specifice i

al cldurii latente de vaporizare a apei)................................................................. 23

I.4 Concluzii ...................................................................................................................... 25

CAPITOLUL II: EFICACITATEA INTERVENIEI DE STINGERE............................... 27

II.1 Eficiena debitului de ap de absorbie a fluxului termic kA...................................... 27

II.2 Capacitatea maxim a debitului de ap de absorbie a fluxului termic...................... 28

II.3 Eficiena incendiului de a produce flux termic kP...................................................... 29

II.4 Fluxul termic maxim degajat de incendiu Qmax.......................................................... 34

II.5 Combinarea eficienei debitului de ap de absorbie a fluxului termic cu eficiena

incendiului de a produce flux termic ................................................................................. 36

II.6 Concluzii ................................................................................................................... 388


4/95

4

CAPITOLUL III: DETERMINAREA DEBITULUI DE AP NECESAR STINGERII

INCENDIULUI............................................................................................................................ 39

III.1 Metoda NZ SFPE TP 2004-1 (TP 2004-1) ................................................................ 40

III.2 Alte metode de determinare a debitului de ap necesar stingerii incendiului

studiate .............................................................................................................................. 40

III.2.1 Metoda 1Metoda Biroului Serviciilor de Asigurrii (ISO).................... 42

III.2.2 Metoda 2Metoda Universitii Statului Lowa (LSU)............................. 42

III.2.3 Metoda 3Metoda Institutului de cercetare a Tehnologiei Ilionis (IIT) ... 43

III.2.4 Metoda 4Metoda Ghidului de Proiectare Inginereasc a Incendiilor al

Noii Zeelande (FEDG) .......................................................................................... 43III.2.5 Metoda 5Metoda Codului Construciilor din Ontario (OBC)................ 44

III.2.6 Metoda 6Metoda Grimwood (Grim) ...................................................... 45

III.2.7 Metoda 7Metoda Sardqvist (Sardq) ........................................................ 46

III.2.8 Metoda 8Metoda NFPA 1142 (1142) ..................................................... 46

III.2.9 Metoda 9Metoda tabelar NZS PAS 4509 (4509 table)......................... 47

III.2.10 Metoda 10Metoda de calcul NZS PAS 4509 (4509 calc) .................... 47

III.3 Compararea metodelor studiate ................................................................................. 49III.3.1 Compararea metodelor de determinare a debitului de ap necesar stingerii

incendiului 15 .................................................................................................... 49

III.3.2 Compararea metodei TP 2004-1 cu metodele 710 de determinare a

debitului de ap necesar stingerii incendiului........................................................ 54

III.5 Concluzii privind metodele studiate de determinare a debitului de ap necesar

stingerii incendiului ........................................................................................................... 61

CAPITOLUL IV: DETERMINAREA CANTITII DE AP NECESARE STINGERIIINCENDIULUI............................................................................................................................ 62

IV.1 Metoda 1Metoda timpilor arbitrari (4509 table) ................................................... 62

IV.2 Metoda 2Metoda intensitilor de degajare a fluxului termic de ctre incendiu

arbitrare (4509 calc) .......................................................................................................... 64

IV.3 Metoda 3Metoda volumului compartimentului de incendiu (1143) ..................... 68

IV.4 Metoda 4Metoda timpului necesar atingerii temperaturii cele mai nalte aincendiului (tmax) ................................................................................................................ 70


5/95

5

IV.5 Metoda 5Metoda utiliznd sarcina termic total a compartimentului de incendiu

STT(TP 2005-2) ................................................................................................................. 75

IV.6 Expunerea grafic a cantitii de ap necesare stingerii incendiului......................... 79

IV.7.Discuii privind metodele 1-5 .................................................................................... 81

IV.8 Metoda 6Metoda Sardqvist (Sardq) ...................................................................... 82

IV.9 Compararea metodelor studiate ................................................................................. 83

IV.10 Concluzii privind metodele studiate de determinare a cantiti de ap necesare

stingerii incendiului ........................................................................................................... 91

CONCLUZII ................................................................................................................................ 92

BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................................... 94


6/95

6

CONTENTS

DISCLAIMER ............................................................................................................................... 2

CONTENTS (in Romanian) ......................................................................................................... 3

CONTENTS (in English) .............................................................................................................. 6

LIST OF FIGURES ...................................................................................................................... 9

LIST OF TABLES ...................................................................................................................... 11

GLOSSARY (used terms) ........................................................................................................... 12

Notation used in paper work ...................................................................................................... 14

ABSTRACT (in Romanian) ....................................................................................................... 16

ABSTRACT(in English) ............................................................................................................. 17

INTRODUCTION ....................................................................................................................... 18

CHAPTER I: FIGHTING FIRE WITH WATER ................................................................... 19

I.1 Stages of fire fighting ................................................................................................... 19

I.2 Water as extinguishing agents ...................................................................................... 20

I.3 Useful properties of water in fire fighting .................................................................... 20

I.3.1 Volumetric expansion ................................................................................... 20

I.3.2 Specific heat of water .................................................................................... 22I.3.3 Latent heat of vaporization ............................................................................ 23

I.3.4 The specific heat as water vapor (the combined effect of specific heat and

latent heat of vaporization of water) ...................................................................... 23

I.4 Conclusions .................................................................................................................. 25

CHAPTER II: FIRE FIGHTING EFFICACY ........................................................................ 27

II.1 Heat absorption efficiency of water flow kA............................................................... 27

II.2 Maximum water flow capacity of heat absorbing ...................................................... 28

II.3 Heat production efficiency of a building fire kP......................................................... 29

II.4 Maximum heat flow released by fire Qmax.................................................................. 34

II.5 The combined efects of heat absorption efficiency of water flow and heat production

efficiency of a building fire ............................................................................................... 36

II.6 Conclusions ............................................................................................................... 388


7/95

7

CHAPTER III: DETERMINATION OF THE REQUIRED FIRE FIGHTING WATER

FLOW ........................................................................................................................................... 39

III.1 The NZ SFPE TP 2004-1 method (TP 2004-1) ......................................................... 40

III.2 Other studied methods of determining the required fire fighting water flow ............ 40

III.2.1 Method 1Insurance services office method (ISO) .................................. 42

III.2.2 Method 2Lowa state university method (LSU) ...................................... 42

III.2.3 Method 3Ilionis institute of thechnology research method (IIT) ........... 43

III.2.4 Method 4New Zealand fire engineering design guide method (FEDG) 43

III.2.5 Method 5Ontario building code (OBC) .................................................. 44

III.2.6 Method 6Grimwood method (Grim) ...................................................... 45

III.2.7 Method 7Sardqvist method (Sardq) ........................................................ 46

III.2.8 Method 8NFPA 1142 method (1142) ..................................................... 46

III.2.9 Method 9NZS PAS 4509 table method (4509 table) .............................. 47

III.2.10 Method 10NZS PAS 4509 calculation method (4509 calc) ................. 47

III.3 Comparison of the studied methods of determining the required fire fighting water

flow .................................................................................................................................... 49

III.3.1 The comparison of the methods for determination the required fire fighting

water flow 15 ..................................................................................................... 49

III.3.2 The comparison of TP 2004-1 method with 710 methods for

determination the required fire fighting water flow .............................................. 54

III.5 Conclusions on the studied methods ......................................................................... 61

CAPITOLUL IV: DETERMINATION OF THE FIRE FIGHTING REQUIRED

AMOUNT OF WATER .............................................................................................................. 62

IV.1 Method 1Arbitrary time method (4509 table) ....................................................... 62

IV.2 Method 2Arbitrary fire intensity method (4509 calc) ........................................... 64

IV.3 Method 3Firecell volume method (1143).............................................................. 68

IV.4 Method 4Fire engineering method based on peak temperature time (tmax) ......... 70

IV.5 Method 5Fire engineering method based on total fire load (TP 2005-2) .............. 75

IV.6 Graphic exposure of the fire fighting required amounts of water ............................. 79

IV.7 Discussion on 1-5 methods ....................................................................................... 81


8/95

8

IV.8 Method 6Sardqvist method (Sardq) ...................................................................... 82

IV.9 Studied methods comparison .................................................................................... 83

IV.10 Conclusions on the studied methods of determining the fire fighting required

amount of water ................................................................................................................. 91

CONCLUSIONS.......................................................................................................................... 92

BIBLIOGRAPHY ....................................................................................................................... 94


9/95

9

LISTA FIGURILOR

Figura I.1: Etapele de stingere a unui incendiu ............................................................................19

Figura I.2: Evoluia volumului apei refulate asupra incendiului la un debit de 1 l/s...................21

Figura I.3: Puterea de rcire a apei de 18 oC refulat asupra incendiului la un debit de 1 l/s.....24

Figura II.1: Diagrama de ardere a unui combustibil comunlemn uscat ...................................31

Figura II.2: Diagram ilustrativ privind bilanul termic dintre Capacitatea debitului de ap de

absorbie a fluxului termic i Potenialul incendiului de producere a fluxul termic innd seama

de eficienele acestora ...................................................................................................................37

Figura III.1: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri rezideniale n

funcie de suprafeele pardoselii ....................................................................................................51

Figura III.2: Compararea densitilor de refulare a debitelor de ap necesare stingerii incendiilor

la cldiri rezideniale n funcie de suprafeele pardoselii .............................................................51

Figura III.3: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri de birouri n

funcie de suprafeele pardoselii ....................................................................................................52


la cldiri de birouri n funcie de suprafeele pardoselii ................................................................52

Figura III.5: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri de depozitare

n funcie de suprafeele pardoselii ................................................................................................53Figura III.6: Compararea densitilor de refulare a debitelor de ap necesare stingerii incendiilor

la cldiri de depozitare n funcie de suprafeele pardoselii ..........................................................53

Figura III.7: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie de

densitatea sarcinii termice (400 MJ/mp) .......................................................................................55


la cldiri n funcie de densitatea sarcinii termice (400 MJ/mp) ...................................................56

Figura III.9: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie dedensitatea sarcinii termice (800 MJ/mp) .......................................................................................57

Figura III.10: Compararea densitilor de refulare a debitelor de ap necesare stingerii

incendiilor la cldiri n funcie de densitatea sarcinii termice (800 MJ/mp) .................................58

Figura III.11: Compararea debitelor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie de

densitatea sarcinii termice (1200 MJ/mp) .....................................................................................59

Figura III.12: Compararea densitilor de refulare a debitelor de ap necesare stingerii

incendiilor la cldiri n funcie de densitatea sarcinii termice (1200 MJ/mp) ...............................60


10/95

10

Figura IV.1: Curbe specifice incendiului artnd diferena dintre timpul necesar atingerii

temperaturii cele mai nalte tmax ntr-un incendiu care este condiionat de suprafaa materialelor

combustibile i un incendiu care este condiionat de ventilaia aerului........................................72

Figura IV.2: Curbele specifice a trei incendii avnd aceiai suprafaa a compartimentului deincendiu dar avnd suprafeele deschiderilor diferite...................................................................73

Figura IV.3: Expunerea grafic a capacitii apei de absorbie a fluxului termic degajat de

incendiu i a potenialului incendiului de degajare a fluxului termic ...........................................80

Figura IV.4: Compararea cantitilor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie de


Figura IV.5: Compararea echivalenilor de adncime a stratului de ap la cldiri n funcie de

densitatea sarcinii termice (400 MJ/mp) .......................................................................................86Figura IV.6: Compararea cantitilor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie de


Figura IV.7: Compararea echivalenilor de adncime a stratului de ap la cldiri n funcie de


Figura IV.8: Compararea cantitilor de ap necesare stingerii incendiilor la cldiri n funcie de

densitatea sarcinii termice (1200 MJ/mp) .....................................................................................89

Figura IV.9: Compararea echivalenilor de adncime a stratului de ap la cldiri n funcie dedensitatea sarcinii termice (1200 MJ/mp) .....................................................................................90


11/95

11

LISTA TABELELOR

Tabelul I.1: Ratele de expansiune n vapori pentru 1 litru de ap ................................................21

Tabelul I.2: Valori nete de cldur degajate din arderea unor materiale combustibile uzuale ....25

Tabelul II.1: Proporiile aproximative de Azot i Oxigen din aer...............................................30

Tabelul IV.1: Cantitatea de ap necesar stingerii incendiului conform table 2 din SNZ 4509..63

Tabelul IV.2: Valorii ale densitii degajrii fluxului termic maxim de ctre incendiu n funcie

de categoria riscului de incendiu conform table E2 din SNZ PAS NZFS 4509 ...........................66

Tabelul IV.3: Valori arbitrare ale factorului nominal kn n funcie de Clasa de Construcie (CC)

i Clasa de clasificare a Riscului n funcie de Ocupare (OHC) conform NFPA 1143 .................69

Tabelul IV.4: Rezumat al rezultatelor din exemplele prelucrare utiliznd cele 5 metode de

determinare a cantitii de ap necesare stingerii incendiului .......................................................81


12/95

12

GLOSAR (termeni utilizai)

Ardere/combustie - Reacie exoterm a unei substane combustibile cu un comburant,

nsoit n general, deemisie de flcri i/saude fum.

Comburant- Element sau compus chimic care poate produce oxidarea sau arderea altor

substane.

Combustibil - Material capabil s ard.

Incendiu -Ardereautontreinut, care se desfoarfr control n timp i spaiu, care

produce pierderi de viei omeneti i/sau pagube materiale i care necesit intervenia organizat

n scopul ntreruperii procesului de ardere.

Limit inferioar de inflamabilitate- Concentraia minim de gaz n aer, sub care nu mai

are loc propagarea unei flcri n prezena unei surse de aprindere.

Limit superioar de inflamabilitate- Concentraia maxim de gaz n aer peste care nu

mai are loc propagarea unei flcri.

Material/substan combustibil - Material care are proprietatea s ard n condiii

predefinite; strile de agregare n care se poate afla sunt: solid, lichid, gaz.

Pompierii - Constituie o organizaie de intervenie i ajutor n cazurile de accidente,

inundaii, incendii sau alte situaii asemntoare, avnd ca atribuii evitarea sau reducerea efectuluinegativ asupra persoanelor, animalelor i bunurilor, precum i organizarea aciunilor de salvare a

acestora.

Stingere a incendiilor - Totalitatea aciunilor de limitare i ntrerupere a procesului de

ardere prin utilizarea de metode, procedee i mijloace specifice.

Compartimentul de incendiu - Reprezint construcia sau o parte a unei construcii

coninnd una sau mai multe ncperi sau alte spatii, delimitate prin elemente de construcii

destinate sa-l izoleze de restul construciei, n scopul limitrii propagrii incendiului, pe o duratadeterminata.

Capacitate termic- Proprietate termo-fizica unui material, ce desemneaz cantitatea

de cldur necesar mririi temperaturii unitii de volum cu 1 grad.

Zona de risc- Zona n care exist probabilitatea producerii sau manifestrii efectelor unui

eveniment cu potenial de avariere/impact asupra elementelor expuse.

Densitateade flux termicRaportarea fluxului termic la suprafaa pe care o strbate,

reprezentnd debitul de cldur propagate prin unitatea de suprafa normal pe direcia lui.


13/95

13

Fluxtermic- Cantitatea de cldur care traverseaz o suprafa de schimb de cldur n

unitatea de timp.

Controlul incendiuluiLimitnd mrimea focului prin distribuia de ap astfel nct s

reduc rata de degajare a cldurii i umezirea materialelor adiacente care pot arde, controlndrcirea gazelor rezultate n urma arderii pentru evitarea unor eventuale avarii structurale (definiie

general).

StandardUn document, textul principal care conine numai dispoziii obligatorii care

folosesc cuvntul trebuie pentru a indica cerinele i care prezint ntr-o form general

rezonabil pentru referinele obligatorii ctre alte standarde sau coduri integrabile legii.

Dispoziiile care nu sunt obligatorii ar trebuiprecizate n anexe, note de subsol, bibliografii i care

nu sunt considerate parte din cerinele standard (definiie oficial NFPA).Suprimarea incendiuluiReducerea brusc a ratei de degajare a cldurii rezultate n

urma arderii prevenirii reizbucnirii procesului de ardere (definiie general).

Empiric - Bazat numai pe experien; care privete empirismul, care are la baz

empirismul.Formul empiric= formul obinut prin prelucrarea pur matematic a unor date

experimentale, fr substrat teoretic.


14/95

14

Notaii utilizate n lucrare

DNSDebitul de ap necesar stingerii incendiului, n l/s;

CNSCantitatea de ap necesar stingerii incendiului, n litri;

STTSarcina termic total a compartimentului de incendiu/spaiului n care se manifest

incendiu, n MJ;

QAcapacitatea maxim (brut) a debitului de ap de absorbie a fluxului termic (cldurii)

degajat de incendiu, n MW, este egal cu: 2,6 MW/l/s;

QNcapacitatea (net a) debitului de ap de absorbie a fluxului termic (cldurii) degajat

de incendiu, n MW;

QXcapacitatea pierdut a debitului de ap de absorbie a fluxului termic (cldurii) degajat

de incendiu (protejarea expunerilor, scurgerile, vnt puternic, accesibilitate etc), n MW.

kPeficiena incendiului de a produce flux termic (cldurii);

kAeficiena debitului de ap (apei) de absorbie a fluxului termic (cldurii);

naEficiena de rcire a apei prin absorbia cldurii degajate de incendiu;

QmaxFluxul termic maxim pe care poate s l degaje incendiu, n MW;

QDFluxul termic degajat n interiorul cldirii, n MW;

QPFluxul termic pierdut, n MW;

QIFluxul de cldur degajat de incendiu, n kW, care este egal cu masa combustibiluluinmulit cu cldura acestuia degajat la combustie;

qmaxDensitatea degajrii fluxului termic maxim de ctre incendiu ,n MW/m2;

Hcvaloarea puterii calorifice inferioare a materialului combustibil, n MJ/kg;

RRata de pierdere de mas, n kg/s;

RmaxRata maxim (total disponibil) de pierdere de mas, n kg/s;

RDRata de pierdere de mas a combustibilului efectiv ars, n kg/s;

RPRata de pierdere de mas a combustibilului nears (pierdut), n kg/s;MMasa total de aer, n kg;

MDMasa aerului stoichiometric, n kg;

MPMasa aerului purttor, n kg;

EASEchivalentul adncimii stratului de ap, n mm;

dRDensitatea de refulare, n mm/min;

tRTimpul necesar refulrii apei, n min;

tmaxTimpul necesar incendiului de a atinge temperatura cea mai nalt, n min;

AAria spaiului n care se manifest incendiu, n m2;


15/95

15

VVolumul spaiului n care se manifest incendiu, n m3;

LCldura latent de vaporizare a apei (la 100 oC=2,257 kJ/kg);

c1Cldura specific a apei ntre temperaturile de 18 oC i 100 oC(convenional utilizm

c1=4,183kJ/kg oC, specifice temperaturii de 18 oC);c2Cldura specific a vaporilor de ap (aburului) ntre temperaturile de 100 oC i 300 oC

(convenional utilizmc2=4,090 kJ/kg oC);

T1temperatura iniial a apei, n oC (convenional alegem temperatura de 18 oC);

T2temperatura de fierbere a apei, n oC, (n condiii normale este de 100 oC);

T3temperatura final a gazelor de ardere, n oC (din motive practice lum 300 oC fiind

temperatura maxim);

knfactor nominal n funcie de valoarea arbitrar aleas pentru clasa de construcie (CC)i clasa de clasificare a riscului n funcie de ocupare (OHC).


16/95

16

REZUMAT

Aceast lucrare ipropune s analizeze modaliti de determinare a necesarului de ap

utilizat n scopul stingerii incendiilor. Este absolut necesar ca pompierii atunci cnd intr ntr-o

zon de pericol aferent incendiului s aib la dispoziie debitul necesar i s dispun de o cantitate

de ap capabil s suprime acel incendiu. Lucrarea este realizat n scopul ndrumrii pompierilor

n activitatea de formare profesional operaional i tacticprin calculul i alegerea att a

debitului ct i a cantitii de ap necesare stingerii incendiului n funcie desituaia particular cu

care se pot confrunta la fiecare intervenie.

Pentru a asigura reuita interveniei de stingereprecum isigurana pompierilor, debitul icantitatea de ap necesare stingeriitrebuie s fie n msur s suprime fluxul termic degajat de

incendiu atunci cnd acesta se afl n etapa de cretere sau de dezvoltare maxim i nu cnd se

gsete n faza de regresie unde n mod normal necesit o cantitate mult mai mic de ap.

Metodele de determinarea a debitului precum i a cantitii de ap necesare stingerii

incendiilor prezentate n aceast lucrare sunt n general bazate pe principii inginereti ale

incendiilor i/sau pe cercetrii empirice asupra incendiilor.

Acele metode care au ieit concludente n urma analizelor din prezenta lucrare au la baza

principii care in cont de evoluia incendiilor precum i de eficiena interveniei de stingere iar

formulele de calcul sunt relativ simple, fiind nevoie cunoaterii unei singure valori i anume a

sarcinii termice totale a spaiului n care se manifest incendiu.

Cuvinte cheie: debitul de ap necesar stingerii incendiului, cantitatea de ap necesar

stingerii incendiului, eficiena debitului de ap de absorbie a fluxului termic, eficiena incendiului

de producere a fluxului termic.


17/95

ABSTRACT

This paper aims to analyze methods for determining the firefighting water supplies. It is

carried out in order that firefighters to adopt both the flow rate and the firefighting amount of water

required as appropriate to particular situations because is imperative when the firefighters entering

the dangers zone of the fire to have the water supplies capable to extinguish that fire.

In order to ensure the success of the firefighting intervention and firefighters safety, the

required flow rate and the amount of water to extinguish the fire it have to been able to suppress

the heat flow released by the fire when it is in the his growing or full growth stage and not in the

regression phase in which normally the requires water is significantly less.

The methods of determining the required flow rate and the amount of water for firefighter

purposes presented in this paper are generally based on fire engineering principles and / or on

empirical research of fire.

Those concluding methods from the analyzes on this paper are based on principles that

take into account the evolution of fire and efficiencies involved in the firefighting intervention and

their related formulas are relatively simple, its requiring a single value, namely the total fire loadof the spaces where the fire occurs.

Keywords:firefighting flow rate, firefighting required amount of water, heat absorption

efficiency of water flow, heat production efficiency of a building fire.


18/95

Ionel ROU Determinarea debitului i a cantitii de ap necesare stingerii incendiului

18

INTRODUCERE

Lucrarea realizat pe patru capitole, trateaz aspecte fundamentale ct i specifice privind

determinarea debitului precum i cantitatea de ap necesare stingerii incendiilor. S-a abordat

aceast tem deoarece estimarea resurselor necesare suprimrii i stingerii incendiilor ntr-o

comunitate reprezintoparte esenial n organizarea operativ a subunitilor de pompieri .

Cantitatea de ap, echipamentul i personalul uman trebuie alese n funcie de posibile

scenarii de incendiu la care pompieri trebuie sa intervin astfel nct s suprime incendiile.

Eficiena n stingerea incendiilor a personalului uman i a echipamentului depind ntr-o mare parte

de disponibilitatea apei, care este necesar pentru a se putea efectua operaiunile de suprimare a

incendiilor.

Lucrarea de fa i propune prezentarea diverselor metode utilizate de diferite state la nivel

european i mondialpentru a se putea estima cerina de ap necesar stingerii incendiilor. Unele

dintre aceste metode se bazeaz pe principii tiinifice n timp ce altele predominant sunt bazate

pe dovezi empirice. Unele dintre ele iau n considerare un numr mare de factori, pe cnd altele

sunt bazate pe ceva simplu.

n cadrul capitolul I este realizat o prezentare a proprietilor unice ale apei utile n

intervenia de stingere a incendiilor precum i explicarea acestora prin calcule exemplificative.

n capitolul II se prezint studierea eficacitii interveniei de stingere a incendiilor prinanalizarea unor parametri care intervin n procesul de stingere a incendiilor.

Capitolul III trateaz cea mai important parte practic a acestei lucrri i anume

determinarea debitului de ap necesar stingerii incendiuluiprin analiza minuioas a mai multor

metode adoptate de diferite state precum i prin compararea acestora ntre ele pentru a se putea

vizualiza grafic rezultatele.

Pentru a putea furniza debitul de ap necesar stingerii incendiului trebuie determinat

cantitatea de ap necesar stingerii incendiului, astfel n capitolul IV se analizeaz metode dedeterminare a acestei cantiti i de asemenea ca n capitolul anterior se realizeaz o comparare a

acestor metode studiate.

n partea de final a acestei lucrrii se prezint concluziile rezultate precum iun algoritm

logic de calcul al necesarului de ap ce trebuie asigurat pentru a putea stinge incendiile structurale.


19/95


19

CAPITOLUL I: STINGEREA INCENDIILOR CU AP

In prezent se dispune de o gama larga de substane stingtoare ncepndcu apa ale crei

caliti o fac sa dein nc locul principal, apoi spuma, pulberile stingtoare, gazele inerte si

hidrocarburile hidrogenate.

In laboratoare si centre de cercetri, aciunea de mbuntire a substanelor de stingere

existente si de creare a altora noi cu proprieti superioare se desfoar fr ntrerupere.

Apa este cel mai vechi agent de stingere. se gsete in cantiti considerabile, este si relativ

uor de procurat, are o mareputere de rcire si este nevtmtoare.

Efectul de stingere a incendiilor cu apa se realizeaz prin rcirea materialului care arde,

izolarea suprafeei incendiate de oxigenul de aer i aciune mecanic, cnd se folosete sub forma

de jet compact.

I.1 Etapele stingerii unui incendiu

Conform C. Popa1, bazndu-se pe standardele americane (NFPA 750: Standard on water

mist fire protection system), controlul incendiului reprezint limitarea dimensiunii unui incendiu

prin distribuirea apei astfel nct s se scad fluxul termic de cldur degajat i s se ude

combustibilii adiaceni focarului, simultan cu controlul temperaturii la plafon pentru a se evita

colapsul structural. De asemenea, conform acelorai standarde, suprimarea incendiului reprezint

reducerea consistent a fluxului de cldur eliberat de incendiu i prevenirea dezvoltrii

incendiului, iar stingerea incendiului reprezint suprimarea complet a incendiului pn cnd nu

mai arde nici un material combustibil.

Figura I.1: Etapele de stingere a unui incendiu

1C. POPA, (2011), Contribuii privind modelarea, simularea i stingerea incendiilor n structuri dezvoltate peverticala, teza de doctorat, UPB, pag. 78-79.


20/95


20

I.2 Apa ca substan de stingere

n ciuda multor tehnici noi care au venit n ajutorul pompierilor, stingerea cu ap este cea

mai eficient metod n combaterea incendiilor, aceast eficiena este datorat proprietilor ei de

stingere, pe lng mai este i uor de procurat iar preuleste relativ mic, chiar gratis.

Apa are cea mai mare capacitate de absorbie a fluxului termic de cldur degajat de

incendiu n comparaie cu celelalte substane asemntoare i aceast capacitate mare, de a absorbi

fluxul termic o face un important mijloc de stingere pentru pompieri. Majoritatea incendiilor sunt

controlate, suprimate i stinse cu ap,construciile adiacente expuse incendiilor pot fi protejate, de

asemenea cu apprin rcirea cu jet pulverizat.

Cele mai importante dou proprieti fizice ale apei sunt capacitatea sa de expansiune

(mrirea volumului odat cu creterea temperaturii) apoi transformare n vapori de ap datorit

nclzirii i capacitatea de a absorbi flux termic att n starea de lichid ct i n starea de vapori de

ap nclzii.

Aceste proprieti vor s fie examinate n detaliu pentru a putea explica importana apei ca

substan de stingere a incendiilor.

I.3 Proprietileapei utile stingerii incendiilor

Proprietile unice ale apei care concur la stingerea incendiilorsunt:

expansiunea volumetric;

capacitatea de absorbie a fluxului termic (cldurii), care este datorat urmtoarelor

3 proprieti fizice ale apei:

o cldur specific a apei;

o cldur latent de vaporizare a apei;

o cldur specific ca vapori de ap.

I.3.1 Expansiunea volumetric

Apa poate fi folosit pentru a nbui arderea prin transformareasa din lichid n abur. Dup

ce apa a absorbit suficient cldur pentrua i schimba starea de agregare din lichid n abur, se

mprtie precum vaporii. Volumul de abur produs la temperatura de 100 oC este de aproximativ

1600 de ori mai mare dect volumul iniial de lichid, iar acest volum continu s creasc pe msur

ce temperatura depete aceast valoare, precum este descris in tabelul de mai jos.


21/95


21

Tabelul I.1: Ratele de expansiune n vapori pentru 1 litru de ap

Temperaturan oC

Volumul de vapori produs nlitri

Volumul de vapori produs nm3/l de ap

100 1,600 1,6

200 2,060 2,0

300 2,520 2,5

400 2,980 3,0

500 3,440 3,4

600 3,900 3,9

Aburul generat n urma refulrii apei asupraincendiuluipoate s fac mai mult dect puri simplu s umple zona aferent, dac 1 m3de abur este produs pentru fiecare m3de aer, nivelul

de oxigen n amestecul de aer se reduce la jumtate, n condiii normale. Aburul poatede asemenea,

urma aceeai cale a aerului ntr-un incendiu i poate stinge arderea unor materiale combustibile n

locuri ndeprtate de locul n care se refuleaz apa.

Apa ca mijloc de stingere dac este folosit corespunztor poate uura munca pompierilor

permindu-le s sting un incendiu de la distan, n afara zonei de pericol.

Figura I.2: Evoluia volumului apeirefulate asupra incendiului la un debit de 1 l/s


22/95


23/95


23

I.3.3 Cldura latent de vaporizare

Cldura latent de vaporizare este cantitatea de cldurde care are nevoie un lichid pentru

a i schimba starea de agregare n vapori astfel nct nu i schimb temperatura. Pentru ap

aceasta este de 2,257 kJ/kg.

Apa nu se transform n vapori de ap sau aburimediat dup atingerea temperaturi teoretice

de fierbere de 100 oC (la nivelul mri). Odat ce punctul de fierbere este atins, apa trebuie s

absoarbe energie termic suplimentar pentru a se transforma n vapori, aceasta este cldura latent

de vaporizare. Dintre toate proprietile unice ale apei, aceast proprietate are cea mai mare

importantn stingerea incendiilor.

Calculul exemplificativ nr. I.4:

Determinarea cantitii de flux termic (cldur) de care are nevoie 1 kg de ap s absoarb

pentru a se transforma n abur la temperatura de 100 oC, apa avnd iniialtemperatura de 18 oC.

Rezolvare:

Q18100 oC= 4,183 kJ/kg oC x (1 kg) x (100 oC18 oC) + 2,257 kjJ/kg x (1 kg)

Q18100 oC= 343 kJ + 2,257 kJ = 2,600 kJ = 2,6 MJ

I.3.4 Cldura specific ca vapori de ap (efectul combinat al cldurii specifice

i al cldurii latente de vaporizare a apei)

Efectul final ce l are apa asupra incendiului este o combinaie ntre efectele specifice ale

acesteia i anume: efectul cldurii specifice a apei i acldurii latente de vaporizare.

Pentru a putea nelege acest proces trebuie s calculm cantitatea de flux termic (cldur)

absorbit de ctre o unitate de ap atunci cnd temperatura sa este crescut de la temperatura iniial

specific reelei de distribuie sau rezervoarelor de stocare la temperatura gazelor de incendiu.

Cantitatea de flux termic (cldur) absorbit de ctre ap sepoate calcula n 3 etape, dup

cum urmeaz:

cldura specific a apei nmulit cu masa acesteia i cu creterea de temperatur pentru

a ajunge la temperatura de fierbere de 100 oC;

se adaug produsul dintre cldura latent de vaporizare i masa de ap;

se adaug produsul dintre cldura specific a aburului i masa de abur i creterea de

temperatur pentru a ajunge la temperatura gazelor de ardere de la temperatura de

fierbere.

Ecuaia combinat care reiese este:


24/95


24

QAB=c1 x M x (T2T1) + L x M + c2 x M x (T3T2) (I.1)

unde:

QABCantitatea de flux termic (cldur)absorbit de ctre ap, n kJ;

c1Cldura specifica apei ntre temperaturile de 18 oC i 100oC(convenional utilizm

c1=4,183kJ/kg oC, specifice temperaturii de 18 oC);

LCldura latent de vaporizare a apei (la 100oC=2,257 kJ/kg);

c2Cldura specific a vaporilor de ap(aburului) ntre temperaturile de 100 oC i 300 oC

(convenional utilizm c2=4,090 kJ/kg oC);

MMasa apei, n kg;

T1temperatura iniial a apei, n oC (convenional alegem temperatura de 18oC);

T2temperatura de fierbere a apei, n oC, (n condiii normale este de 100 oC);

T3temperatura final a gazelor de ardere, n oC (din motive practice lum 300oC fiind

temperatura maxim).

Calculul exemplificativ nr. I.5:

Determinarea cantiti de flux termic (cldur) de care are nevoie 1 kg de ap s

absoarb pentru a se transforma perfect n vapori de ap de 300oC, plecnd de la temperatura

iniial de 18oC.

Rezolvare:

QAb=4,183kJ/kg x (1 kg) x (100 oC18 oC) + 2,257kJ/kg x (1 kg) + 4,090kJ/kg x

(1 kg) x (300 oC100 oC)

QAb= 343 kJ + 2,257 kJ + 818 kJ = 3,418 kJ = 3,4 MJ

Acest exemplu este ilustrat grafic n Figura I.3.

Figura I.3: Puterea de rcire a apei de 18oC refulat asupra incendiului la un debit de 1 l/s


25/95


25

I.4 Concluzii

Conform informaiilordin Tabelul I.2, de mai jos, se observc 1 kg de ap transformat n

vapori de ap, ca n calculul exemplificativ de mai sus, nr. I.5, ar fi insuficient pentru a absorbi

fluxul termic (cldur) degajat de 1 kg dintre oricare material combustibil enumerat n acest tabel.

Rezultatul ns difer atunci cnd apa este refulat la un incendiu cu debitele specifice

utilizate de pompieri, care sunt n kg/s sau l/s.

Tabelul I.2: Valori nete de cldur degajatedin arderea unor materiale combustibile uzuale

Material combustibil MJ/kg

Lemn 16

Poliuretan 23

Crbune 29

Anvelop din cauciuc 32

Benzin 45

n calculul exemplificativ de mai sus, nr. I.4, s-a determinat c 1 kg de ap nclzit la

temperatura de 100 oC de la temperatura iniial de 18 oC poate absorbi 2,6 MJ.

Altfel spus, teoretic un pompier are nevoie de 1 kg de ap pentru fiecare 2,6 MJ sau 0,38

kg de aburi avnd temperatura mai mare de 100 oC pentru a absorbi fiecare MJ al fluxului termic

(de cldur) degajat de materialul combustibil.

Un alt exemplu ar fi acela c fiecare l/s (kg/s) de vapori de ap ajuns la temperatura de 300oC ntr-un incendiu este capabil, teoretic s absoarbe 3,4 MJ din fluxul termic(de cldur) degajat

de incendiu, precum este indicat n Figura I.3, de mai sus.

Din toate acestea rezult c 5 kg de ap, ca vapori de ap ajuni la temperatura de 300 oC,

are teoretic, capacitatea de a absorbi 5 x 3,4 MJ= 17 MJ de flux termic de cldur. Aceastcapacitate este suficient pentru a absorbi fluxul termic de cldur degajatde 1 kg de lemn (16

MJ) atunci cnd arde ntr-un incendiu, analog rezult c este necesar de 14 kg de ap pentru a

putea absorbi fluxul termic (cldura) generat de 1 kg de benzina (conform Tabelul I.2).

Pe lng cele spuse mai sus mai rezult i alte particulariti ale apei utile stingerii

incendiilor cum ar fi:

a) apa ar putea absorbi n plus 1,0 MJ de energie termic pe kg dac temperatura

aburului crete de la 100o

C la 300o

C, aa cum se ntmpl n mod normal ntr-unincendiu


26/95


26

b) dac s-ar folosi jet sub form de ceaa de ap n loc de jet pulverizat, apa astfel

dispersat ar realiza o suprimare mai eficient

c) datorit abiliti apei de a se extinde cnd este sub form de abur, aceasta mpiedic

incendiul de a se alimenta cu oxigen prin nlocuirea i ndeprtarea acestuia, 1 litru

de ap formeaz un volum de 1,6 m3de abur cnd temperatura acesteia ajunge la

100 oC i un volum de 3,9 m3la temperatura de 600 oC.

Estimarea resurselor necesare suprimrii i stingerii incendiilor ntr-o comunitate fiind o

etap esenial n organizarea operativ a subunitilor de pompieri, cantitatea de ap,

echipamentul ipersonalul uman trebuie alese n funcie de posibile scenarii de incendiu la carepompierii trebuie s intervinpentru suprimarea acestora. Eficiena n stingerea incendiilor din

punct de vedere al personalului uman i al echipamentului utilizat depind ntr-o mare parte de

disponibilitatea apei, care este necesar pentru a se putea efectua aceste operaiuni de limitare a

propagrii, suprimrii i stingerii incendiului pn n momentul n care nici un material

combustibil nu mai arde.


27/95


27

CAPITOLUL II: EFICACITATEA INTERVENIEI DE STINGERE

Apa nu poate fi utilizat n stingerea incendiilorcu eficiena 100% din diverse motive, iar

n cele mai multe cazuri de incendii de cldirii, construcia nu poate s rein toat energia termic

degajat n ncperea unde se manifest incendiu.

Rezultatul final pe care l are refularea apei asupra incendiului este att absorbia fluxului

termicprecum i diminuarea produciei acestuia.

Astfel eficacitatea stingerii incendiului poate fi exprimat prin:

- eficiena debitului de ap de absorbiea fluxului termic;

- eficiena incendiului de a produce flux termic.

II.1 Eficiena debitului de apde absorbiea fluxului termic kA

Procesul absorbiei de flux termic a apei descris pn acum ilustreaz condiiile perfecte

pentru acesta. Utilizarea apei ca mijloc de stingere a incendiilor rareori i atingeeficiena maxim,

spre deosebire de un test la laborator, la un incendiu real ntotdeauna vor exista factori care vor

diminua aceast eficiena, mai ales la incendiile de construcii - cldiri, cu excepiaincendiilor

minore.

Amprenta jetului de ap refulat de ctre pompieri printr-o deschidere sau fereastr poate

acoperi adesea doar o zon de ardere din suprafaa total pecare se manifest incendiu n interiorul

cldirilor, utilizarea unui debit mai mare nu poate rezolva aceast problem care tinde mai mult de

geometrie.

Pentru a se facilita accesul pompierilor la toat suprafaa de manifestare a incendiului, n

unele zonele a acestuia trebuie refulat appentru a rci gazele de ardere i suprafeele materialelor

combustibile fierbini. De asemenea apa este utilizat pentru protejarea construciilor, cldirilor

adiacente precum i a anexelor expuse incendiului.

Conform celor spuse de C. Barnett n TP 2004/12mai puin de 20% din debitul total de apoferit de ctre pompa/pompele autospecialelor de pompieri ajunge de fapt pe suprafaa materialului

combustibil care arde. Daca definim kA ca fiind eficiena apei de absorbie (rcire) a fluxului termic

din debitului de ap(total destinat stingerii), atunci o mrime de 50% ar fi recomandat pentru

refularea sub form de jet compact, conform aceleaipublicaii.

Chiar dac echipajul de intervenie reuete s utilizeze debitul de ap disponibil la

eficiena maxim, la calculul debitului necesar de ap se recomand s se i-a n considerare faptul

2C. R. Barnett, (2004), Calculation Methods for Water Flows used for Fire Fighting Purposes, SFPE (NZ)Technical Publication


28/95


28

c 50% ar trebui s fie ntrebuinat stingerii incendiului iar 50% destinat acoperiri pierderilor cum

ar fi: protejarea expunerilor, scurgerile, vnt puternic, accesibilitate etc.

II.2 Capacitatea maxim a debitului de apde absorbie a fluxului termic

Dac definim QAca fiind capacitatea debitului de ap de absorbie a fluxului termic atunci

ea poate fi explicat ca:

QA= QN+ QX (II.1)

unde:

QAcapacitatea maxim (brut) a debitului de ap de absorbie a fluxului termic (cldurii)

degajat de incendiu, n MW;QNcapacitatea (net a) debitului de ap de absorbie a fluxului termic(cldurii)degajat

de incendiu, n MW;

QXcapacitatea pierdut a debitului de apde absorbie a fluxului termic (cldurii) degajat

de incendiu (protejarea expunerilor, scurgerile, vnt puternic, accesibilitate etc), n MW.

Acest lucru este demonstrat n termeni simplificai n FiguraII.2.

Calculul exemplificativ nr. II.1:

Determinarea capacitiide absorbie a fluxului termicdegajat de incendiu a unui debit deap de12,5 l/s, presupunnd c apa are temperatura iniial de 18 oC iar transformarea n abur a

acesteia este perfect i se realizeaz la temperatura de 100 oC:

QN= 12,5 l/s x 2,6 MJ/l x 1,00 = 32,5 MW;


Dac factorul eficienei debitului de ap de absorbiei a fluxului termic kAal unui debit

egal cu 12,5 l/s ar fi doar 75% pentru refularea sub form pulverizat, determinarea capacitii

acestui debit de ap de absorbie a fluxului termicdegajat de incendiu se face astfel:

QN = 12,5 l/s x 2,6 MJ/l x 0,75 = 24,4 MW;


Dac factorul eficienei debitului de ap de absorbiea fluxului termic kAal unui debit egal

cu 12,5 l/s ar fi doar 50% pentru refularea sub form pulverizat, determinarea capacitii acestui

debit de ap de absorbie a fluxului termicdegajat de incendiu se face astfel:

QN= 12,5 l/s x 2,6 MJ/l x 0,50 = 16,3 MW;


29/95


29


Dac n cazul unui incendiu de cldire de tipul birouri, ar avea eficiena producerii fluxului

termic de 100% i ar avea n medie o valoare a degajrilorde fluxului termic de aproximativ 0,25

MW pentru fiecare metru ptrat de suprafa, determinarea fluxului termic maxim degajat de

incendiu Qmaxntr-un spaiu msurnd 100 m2se face astfel:

Qmax= 100 m2x 0,25 MW/m2= 25 MW.

Dac cele de mai sus spuse ar fi adevrate, atunci unsingur furtun echipat cu o eav de

refulare care poate refula ap pulverizat la un debit de 12,5 l/s, avndfactorul eficienei absorbiei

fluxului termic kAde 75% ar fi suficientap pentru a putea controla i stinge acest incendiu, care

are eficiena producerii fluxului termic de 100% (calculul exemplificativ nr. II.2), dar calculul

exemplificativ nr. II.3 de mai sus arat c, folosind n aceeai condiii acelai debit, dar cu factorul

eficieneiacestuia de absorbiea fluxului termic kA egal cu 50% nu se poate controla i stinge

incendiu descris mai sus.

Totui dac incendiu ar avea eficien producerii fluxului termic mai mic de 100%, cum

se va explica n cele ce urmeaz, ar rezulta c un debit de 12,5 l/s ar fi mai mult dect suficient

pentru a controla, suprima i stinge acest incendiu.

II.3 Eficiena incendiului de a produce flux termic kP

Combustia este determinat de reacia chimic dintre oxigen (n general existent n aer) i

materialele sau substanele combustibile (n general compui de hidrogen sau carbon ori

hidrocarburi ale acestor elemente), aceste reacii genereaz cldur.

Combustia combustibilului format din hidrocarburi este determinat de ctre combustia

hidrogenului (H) sau carbonului (C) din materialul combustibil cu oxigenul (O) din aer.

Combinaia dintre hidrogen i oxigen formeaz vapori de ap (H2O) care sunt evaporai dar iau cu

ei o parte din cldura degajat de incendiu, acest proces chimic provoac unele diferene dintrecantitatea brut i cea net de cldur degajat a unui combustibil.

Dac ne concentrm pe combustie, numai oxigenul este necesar din amestecul din aer.

Azotul (N) care este o mare parte din aer nu are nici o influen asupra procesului de combustie,

el este doar un purttor. Tabelul II.1, de mai jos prezint proporiile azotului si oxigenului din

aer.


30/95


30

Tabelul II.1: Proporiile aproximative de Azot i Oxigen din aer

Volumul de aer Masde aer

procent % raport procent % raport

Azot ( N ) 79,0 3,76 76,8 3,31

Oxigen ( O ) 21,0 1,00 23,2 1,00

Att oxigenul ct i azotul din aerse nclzescpn la temperatura produilor de ardere i

astfel fiecare gaz absoarbe i se ndeprteaz de zona de combustie cu o anumit cantitate de

cldur generat de incendiu. Cu ct temperatura fumului la ieirea din cldire este mai mare cu

att pierderea de cldur prin intermediul azotului i oxigenului nclzii din fumul evacuat va fi

mai mare.Figura II.1 de mai jos ilustreaz evoluia unui incendiu de cldire care crete n manifestare.

Atunci cnd un incendiu mic izbucnete ntr-o cldire cantitatea de aer care alimenteaz arderea

va fi mai mult dect suficienta i raportul de aer va fi ntre 2 i 3, undeva n jurul punctului B. Pe

msur ce incendiu crete n mrime raportul de aer relativ scade pn la punctul n care cantitatea

de aer este determinat doar deschizturile spre exterior ale cldiri/ncperi. Raportul de aer scade

iar intensitatea incendiului crete de la punctul B la punctul C apoi la D i n cele din urm scade

i ajunge undeva ntre D i E. Doar pentru o mic parte din plaja intensiti incendiului eficienaproduceri de cldur kPva fi de 0,50 precum sugereaz calculele conservatoare.

Dup ce creterea nceteaz, factorul eficieneiincendiului de a produce flux termic ar fi

undeva ntre E i D, avnd valori cuprinse ntre 0,15 i 0,45pentru restul duratei incendiului.

Pentru un incendiu de cldire factorul eficienei incendiului de a produce flux termic kP

rareori depete 0,45 , totui o valoare de 0,50 poate fi considerat o valoare conservatoare i

limita superioar n scopuri de calcul a incendiilor.


31/95


31

Figura II.1: Diagrama de ardere a unui combustibil comunlemn uscat3

3Figura 5 modificat din: G. E. Foxwell, (1958),Efficient use of Fuel, Ministry of Power, UK, HMSO 2ndEd.


32/95


32

Spre exemplu viteza de ardere a combustibilului - lemn uscat este de 1 kg/s i acesta

necesit s zicem stoichiometric 5 kg/s de aer pentru a arde complettoat cantitatea, acest aer va

absorbi 4,6 MW din fluxul termic, ceea ce reprezint 26% din cldura brut degajat n urma

combustiei complete. Acest lucru este ilustrat stoichiometric n punctul D (Figura II.1), n cazul ncare raportul fluxului de aer este 1. Dac alimentarea cu aer aproape s-a triplat (punctul B din

Figura II.1) excesul de aer devine purttor i dac asumm, ca n cazul celor mai multe incendii,

ctemperatura fumului la ieirea din cldire se gseten jurul valorii de 600 oC atunci cldura

evacuat din zona de combustie de ctre aerul combustat i aerul purttor se ridic la valoarea

de 35% din valoarea caloric brut a incendiului.

ntr-o atmosfer bogat n oxigen (sau slab n coninut de combustibil) excesul de aer este

prezent. Acest aer care se afl n exces preia i evacueaz odat cu el o cantitate mare de cldur,de asemenea cu ct temperatura fumului (aerului) la ieire este mai mare cu att pierderea de

cldur degajat este mai mare. Temperatura fumului la ieirea d intr-un furnal al unui cazan

industrial depinde n mod deliberat de ingineria cazanului care este proiectat astfel nct s o

menin ct mai mic, n jurul valori de 250 oC, pe timp ce ntr-un incendiu de cldire complet

dezvoltat temperatura poate varia ntre 600 i 1200 oC.

Atunci cnd carbonul arde complet, ntr-o atmosfer bogat n oxigen rezult formarea

unui gaz i anume dioxidul de carbon (CO2). Fiind un gaz nclzit de incendiu acesta de asemeneapreia i evacueaz o parte din energia termic potenial a materialului combustibil. Atunci cnd

carbonul arde incomplet, cum ar fi ntr-o atmosfer cu deficit de oxigen se pot produce 3 situaii:

Prima situaiear fi aceea n care se poate forma dioxid de carbon n zonele bogate n oxigen

ale incendiului idup care, oxigenul rmasulterior se combin cu carbonul din zonele cu deficit

de oxigen i devine monoxid de carbon (CO). A doua reacia rezult din absorbia de cldur din

masa de material combustibil fierbinte i se produce n mprejurimi o scdere de temperatur i o

ncetinire a ratei de ardere.

n a doua situaiese poate forma monoxid de carbon, acesta n comparaie cu dioxidul de

carbon conine doar pe jumtate cantitatea de oxigen pe unitatea de mas a carbonului. Dac este

nears, monoxidul de carbon absoarbe i ndeprteaz energia potenial nefolosit care o posed

materialul combustibil.

A treia situaiear fi aceea cnd atmosfera este bogat n material combustibil, carbonul

poate fi distilat de combustibil de ctre cldura incendiului. Particulele de carbon nearse pot fi

menionate (definite) ca exces de compui de piroliz, care se ndeprteaz prin intermediul


33/95


33

deschizturilor ca fum negru, care de asemenea va lua cu el o parte considerabil din energia

termic potenial a combustibilului, care nu va fi degajat n interiorul cldiri, n zona de ardere.

Viscozitatea dinamic a aerului la temperatura de 20

o

C este de 18 Pa*s. Aceastviscozitate crete odat cu nclzirea acestuia. La 800 oC viscozitatea crete la 44 P*s, care este

de 2,44 ori mai mare dect la 20 oC.

Deseori nu este recunoscut faptul c viscozitatea aerului reprezintun factor important n

ingineria incendiului, dar viscozitatea crescut a aerului nclzit permite acestuia s dein n

suspensie i s evacueze mai mult fum i particule nearse cum ar fi excesul de compui de piroliz

dect lum n considerare.

Lemnul are n componen sa aproximativ 50% carbon i 6% hidrogen. Atunci cnd arde

fiecare dintre aceste dou elemente concur pentru oxigenul disponibil. Carbonul dac este

transformat n dioxid de carbon (CO2) are o valoare caloric aproape egal cu un sfert din cea a

hidrogenului ars i egala cu o aisprezecime dac este sub form de monoxid de carbon (CO).

Fiecare dintre aceste elemente este transformat ntr-un gaz daca lemnul arde. Astfel dac fiecare

metru ptrat de suprafa de lemn masiv arde la o rata de 40 mm/h = 23kg/h*m2, acesta ar elibera

11,5 kg/h*m2de carbon i 14 kg/h*m2de hidrogen. n ceea ce privete producia de gazede ardere

pe or asta ar nsemna circa 103 m3de dioxid de carbon si 27 m3de hidrogen ars.

Lemnul de asemenea conine aproximativ 40% oxigen (O) n componena sa, n timp ce

alte materiale combustibile nu conin deloc. De exemplu praful de puc conine att oxigen ct

are nevoie pentru combustia cu el nsui, dar muli combustibili lichizi sau din materiale plastice

nu conin deloc. Nevoia de aer pentru ardere a fiecrui material combustibil poate varia foarte

mult.

Cele mai multe incendii au la baz materiale combustibile n starea lor natural. De

exemplu lemnul utilizat la cldiri(lemn uscat) are un coninut de umiditate ntre 10 %15 % din

greutatea sa. Nu numai c aceasta ap este ndeprtat petimpul arderii dar i preia cu ea o parte

din cldur sub form de vapori de ap sau aburide asemenea scade energia termic potenial

a combustibilului cu 10 %15 % n funcie de coninutul de umiditate.

n industrie inginerii controleaz combustia n aa manier nct procesul de ardere s fie

ct mai eficient posibil. Nu numai c ncearc s obin cantitatea maxim de energie termic util

pe care o poate degaja combustibilul dar i de asemenea ncearc s obin o absorbie maxim n

procesul tehnologic (industrial) a cldurii degajatect i s minimizeze pierderile datorateradiaie

prin deschideri sau prin conducie prin intermediul pereilor i tavanului. Acest lucru este ilustratca curba superioar din Figura II.1.


34/95


34

Energia termic poate de asemenea s fie evacuat prin deschideri sub form de radiaie.

Furnalele industriale limiteaz deschiderile din cuptor din acest motiv, astfel nct menin

pierderile prin radiaie la 1%. n incendiile de cldiri energia termic se pierde prin radiaie prin

intermediul deschiderilor spre exterior, ea poate s fie de la 10% pn la 20% din cldura (fluxultermic) potenial a sarcinii termice a cldirii / ncperii.

ntr-un incendiu de cldire nu exist nici un control asupra eficienei procesului de ardere.

O mare proporie din energia potenial a combustibilului nu poate fi transformat n cldur

datoritprocesul de ardere dar va fi evacuat n exterior prin deschideri sub form de gaze fierbini,

particule de combustibil nearse, excesul de aer nclzit, vapori de ap sintetizai, vapori de ap din

coninutul de ap al combustibilului i prin radiaie.

Din punctul de vedere al unui pompier cu ct mai mult energie potenial se ndeprteazde zona de combustie prin deschieri cu att va fi rmas mai putin energie termic care va

interveni n procesul de ardere, care va afecta structura cldiri i de asemenea va fi nevoie de mai

puin ap pentru stingerea incendiului n interiorul cldiri, dar totui este nevoie ca pompierul s

refuleze ap asupra flcrile care ies n exteriorul cldiri precum i asupra fumul fierbinte.

Aa cum s-a menionat mai sus, incendiile de cldiri rareori au o eficien de ardere de

100%. Potrivit lui Hamarty4, factorul eficienei producerii fluxului termic kPpentru incendii de

cldiri poate varia de la 0,50 la 0,10 care ar nsemna de la 50% pn la 10%. Lemnul la umiditatenormal, utilizat n cldiri,are o putere calorific (cldur de ardere) brutde 20 MJ/kg, o degajare

de putere calorific (net) la ardere de 17,5 MJ/kg i dup apariia cenuii reziduale valoarea scade

la aproximativ 16,8 MJ/kg. Factorul kPavnd o valoare de 0,50 reprezint o contribuie de putere

caloric de 8,4 MJ/kg sau 50% din cea disponibil a lemnului, la umiditate normala.

II.4 Fluxul termic maxim degajat de incendiu Qmax

Conform celor spuse mai sus reiese c arderea lemnului ntr-o cldire cu ventilaie mediear contribui la fluxul termic al incendiului cu o degajare eficient decldur dedoar 8,4 MJ/kg.

Diferena din totalul de energie termic care o poate degaja lemnul (8,6 MJ/kg) s-ar disipa datorit

pierderilor.

Cantitatea de combustibil care se degaj n incendiu poate fi exprimatca rata de pierdere

de mas R, n kg/s. Prin nmulirea lui R cu valoarea puterii calorificenete a combustibilului, care

este exprimat n MJ/kg atunci rate de pierdere de mas R poate fi convertit n flux termic

(pierdut), exprimat n MW.

4T. Z. Hamarthy, (1972),Fire Technology,8, pag. 196-326.


35/95


35

Arderea complet apare ca o reacie chimic i ca atare, urmeaz legile normale ale

reaciilor moleculare,att pentru schimbarea chimicct i pentru rata de pierdere de mas.

Arderea perfect depinde de un optim n masa de aer M i rata de pierdere de mas R,

numit raport stoichiometric S, astfel S = M / R.Arderile incomplete rezult atunci cnd aerul este insuficient sau este n exces. Deasupra

sau sub limita de aer, numite n termeni de specialitate limita inferioar i superioar de

inflamabilitate (punctul F i respectiv A din Figura II.1), combustibilul nu poate s ard. n

interiorul acestor limite, raportul M/R poate varia deasupra sau sub S. Definind Qmax ca fiind fluxul

termic maxim (brut) degajat de incendiu, iar presupunnd c QDreprezint fluxul termic degajat

din arderea combustibilului n interiorul cldiri, QP reprezint fluxul termic pierdut datorat

combustibilului nears, exportat la exterior, M reprezint masa total de aer, MD aerulstoichiometric, MPaerul purttor, R totalul de combustibil pirolizat, RDcombustibilul efectiv

ars (degajat), RPcombustibilul nears (pierdut) dar pirolizat atunci:

=

+

+ (II.2)

unde:

MMasa total de aer, n kg;RRata total de pierdere de mas, n kg/s;

MDMasa aerului stoichiometric, n kg;

MPMasa aerului purttor, n kg;


RPRata de pierdere de mas a combustibilului nears (pierdut), n kg/s.

Atunci cnd raportul M/R este mai mic dect S atunci atmosfera n care se manifest

incendiu este bogatn material combustibil i MP = 0. Cnd M/R este mai mare dect S atunci

atmosfera n care se manifest incendiu este mai srac n material combustibil i mai bogat n

aer i RP=0.

n termeni simplificai:

Rmax= RD+ RP

sau

Qmax= QD+ QP


36/95


36

unde:

RmaxRata maxim (total disponibil)de pierdere de mas, n kg/s;


RPRata de pierdere de mas a combustibilului nears (pierdut), n kg/s;QmaxFluxul termic maxim degajat de incendiu, n MW;

QDFluxul termic degajat n interiorul cldirii, n MW;

QPFluxul termic pierdut, n MW.

Astfel reiese c un pompier are nevoie s furnizeze o cantitate de ap avnd capacitatea de

absorbie a fluxului termic (cldurii)egalsau mai mare dect fluxul termic QD, care este degajat

de incendiu n interiorul cldiri. Chiar dacfluxul termic pierdut QPeste eliberat prin procesul depiroliz al incendiului, el nu degajeaz energie termic n interiorul cldiri. ntrebarea ar fi:

- Care este proporia de flux termic degajat, QDi flux termic pierdut, QPntr-un incendiu

de cldire obinuit ?

Hamarthy n aceeai lucrare5citeaz valori pentru QPcare pot s ajung pn la 90%. El

susine: O concluzie marcant a bilanului de cldur este aceea c o pa rte foarte mare din

energia coninut de combustibil, n mod normal de la 50% la 90 % prsete compartimentul de

incendiu sub form de energie chimic i/sau prin cldura specific a gazelor. In general QPpoate fi asumat mare numai atunci cnd compartimentul de incendiu este slab ventilat.

Calcularea eficienelor degajrilor de flux termic a incendiilor de cldiri este dincolo de

scopul acestei lucrri, dar n majoritatea incendiilor, n special n cazul celor cu ventilaie

controlat, o valoare de 50% poate fi luat ca fiind o valoare conservatoare pentru QPatribuit

unui incendiu de cldire care din punct de vedere ingineresc este simpl ca construcie.

n cele din urmva rezulta c QDi QPar avea fiecare o valoare de 0,50 din valoarea

maxima Qmax. Pentru un incendiu specific factorul kPpoate varia s zicem de la 0,15 la 0,50 , care

poate fi calculat (punctele E i C din Figura II.1).

II.5 Combinarea eficienei debitului de apde absorbie a fluxului termic cu eficiena

incendiului de a produce flux termic

Utilizarea combinat acelor dou eficiene este util n scopul determinrii capacitii (nete

a debitului de ap refulat) de absorbie a fluxului termic degajat de incendiu, se poate face ca n

exemplul exemplificativ urmtor, precum este de asemenea i ilustrat n Figura II.2de mai jos.

5T. Z. Hamarthy, (1972),Fire Technology,8, pag. 196-326.


37/95


37

Figura II.2: Diagram ilustrativ privind bilanul termic dintre Capacitatea debitului de ap de

absorbie a fluxului termic i Potenialulincendiului de producere a fluxul termic innd seama

de eficienele acestora6


Dac eficiena (unui debit de ap egal cu 12,5 l/s) de absorbie a fluxului termic este de

numai 50 %, ca n calculul exemplificativ nr. II.3, i eficiena (incendiului) de producere a fluxului

termic este de numai 50%, atunci capacitatea (net aacestui debit de ap refulat) de absorbie a

fluxului termic degajat de incendiu, n MW se poate determina astfel:

QN= 12,5 l/s x (0,5 x 2,6 MJ/kg) / 0,50 = 32,5 MW (II.3)

unde:

QN Capacitatea efectiv (net) a debitului de absorbie a fluxului termic degajat de

incendiu, n MW.

6C. R. Barnett, (2002),BFD Curve, Fire Safety Journal 37, pag. 437-463.


38/95


38

II.6 Concluzii

Eficiena debitul de ap de absorbie a fluxului termic refulat de ctre pompieri asupra

incendiului variaz n limite largi, difer la fiecare intervenie n parte, aceast eficien depinde

n principal de accesibilitatea echipelor de pompieri asupra focarului, geometria spaiului n care

se manifest incendiu, etc.

Conform celor specificate de C. Barnett n TP 2004/17o valoare pentru aceast eficien,

a debitului de ap de absorbie a fluxului termic, conservatoare de 50 % ar fi recomandatpentru

refularea sub form de jet compact.

Chiar dac echipajul de intervenie reuete s utilizeze debitul de ap disponibil la

eficiena maxim, la calculul debitului necesar de ap se recomand s se i-a n considerare faptul

c 50% ar trebui s fie ntrebuinat stingerii incendiului iar 50% destinat acoperiri pierderilor cum

ar fi: protejarea expunerilor, scurgerile, vnt puternic, accesibilitate etc.

ntr-un incendiu de cldire nu exist nici un control asupra eficienei procesului de ardere.

O mare proporie din energia potenial a combustibilului nu poate fi transformat n cldur

datorit procesul de ardere dar va fi evacuat n exterior prin deschideri sub form de gaze fierbini,

particule de combustibil nearse, excesul de aer nclzit, vapori de ap sintetizai, vapori de ap din

coninutul de ap al combustibilului i prin radiaie.

Din punctul de vedere al unui pompier cu ct mai mult energie potenial se ndeprteazde zona de combustie prin deschieri cu att va fi rmas mai putin energie termic care va

interveni n procesul de ardere, care va afecta structura cldiri i de asemenea va fi nevoie de mai

puin ap pentru stingerea incendiului n interiorul cldiri, dar totui este nevoie ca pompierul s

refuleze ap asupra flcrile care ies n exteriorul cldiri precum i asupra fumul fierbinte.

Aa cum s-a menionat mai sus, incendiile de cldiri rareori au o eficien de ardere de

100%. Potrivit lui Hamarty8, factorul eficienei producerii fluxului termic kPpentru incendii de

cldiri poate varia de la 0,50 la 0,10 care ar nsemna de la 50% pn la 10%.Pentru un incendiu de cldire factorul eficienei producerii fluxului termic kP rareori

depete 0,45 , totui o valoare de 0,50 poate fi considerat o valoare conservatoare i limita

superioar n scopuri de calcul a incendiilor.

7C. R. Barnett, (2004), Calculation Methods for Water Flows used for Fire Fighting Purposes, SFPE (NZ)Technical Publication8T. Z. Hamarthy, (1972),Fire Technology,8, pag. 196-326.


39/95


39

CAPITOLUL III: DETERMINAREA DEBITULUI DE AP NECESAR STINGERII

INCENDIULUI

Conform lui Barnett n TP 2004-19formula general a debitului de ap necesar stingerii

incendiului, innd cont de eficienele care intervin n intervenia de stingere a acestuia este:

=

(III.1)

unde:

DNSdebitul de ap necesar stingerii incendiului, n l/s;

kPeficiena incendiului de producere a fluxului termic(cldurii);

Qmaxfluxul termic maxim pe care poate s l degaje incendiu, n MW;

kAeficiena debitului de ap (apei) de absorbie a fluxului termic (cldurii);

QA capacitatea maxim a debitului de ap de absorbie a fluxului termic degajat de

incendiu, este egal cu: 2,6 MW/l/s.

Aceast formul poate s rezulte i din rearanjarea ecuaiei II.3 din calculul exemplificativ

din capitolul anterior i anume:

DNS= (0,50 x 32,5MW) / (0,50 x 2,6 MJ/kg) = 12,5 l/s;

unde:DNSdebitul de ap necesar stingerii acestui incendiu specific, n l/s.

Pe scurt asta nseamn c pentru fiecare MW din Qmaxal unui incendiu, debitul de ap

necesar stingerii acestuia ar trebui s fie 0,50 / (0,50 x 2,6 MJ/kg) = 0,385 l/s/MW din Qmax.

Ca ecuaie se poate scrie astfel:

DNS= 0,385 l/s/MW din Qmax (III.2)

unde:DNSdebitul de ap necesar stingerii incendiului, n l/s;

Qmaxfluxul termic maxim pe care poate s l degaje incendiu, n MW.

9C. R. Barnett (2004), Calculation Methods for Water Flows used for Fire Fighting Purposes, SFPE (NZ) TechnicalPublication, pag. 11.


40/95


40

III.1 Metoda NZ SFPE TP 2004-1 (TP 2004-1)

C. Barnett specific ntr-o lucrare tehnic10folosirea acestei ecuaii (III.2), ntr-un studiu

intensiv de ctre inginerii care studiaz incendiul asupra unor suprafee a unor compartimente de

incendiu variabile precum i suprafee ale deschiderilor i densiti alesarcini termice diferite,

acest studiu a rezultat peste 700 de pagini de calcule i grafice. Aria pardoselii varia de la 100 pn

la 5000 m2. Densitile sarcini termice folosite au fost de 400, 800 i 1200 MJ/m2. Suprafeele

deschiderilor spre exterior variau de la 2 % pn la 20 % din suprafaa pardoselii. nlimile

compartimentelor de incendiu variau de la 2,0 pn la 6,0 m astfel nct s cuprind att cldiri

mici ct i nalte. Coeficienii de dezvoltare i de regresie ai incendiilor au fost alei de 225

respectiv 900 s/MW, acetia fiind ntre moderat i rapid. Valoare net a cantiti de cldur

degajat aleas a fost de 18 MJ/kg care corespunde unui amestec dintre lemn i mase plastice.

Este de precizat faptul c toate incendiile studiate au avut ventilaie controlat, pornind de

la cea mai mic valoare a mrimi deschiderii i treptat tot crescnd aceasta, n intervalul 2 %

20% ca mrime a deschiderilor n funcie de suprafaa pardoselii s-a atins un punct n care incendiu

a comutat ntr-un incendiu a crui dezvoltare depinde doar de disponibilitatea materialelor

combustibile ci nu de ventilaie.

Din motive convenionale acest punct a fost denumit punctul de comutare. Intensitatea

de ardere nu mai crete dup depirea acestui punct indiferent de creterea ventilaiei. Prin urmares-a constatat c cea mare intensitate de ardere Qmaxa unui incendiu indiferent de tip se gsete la

punctul de comutare. Aceast concluzie a fost luat drept cel mai conservativ rezultat a cazurilor

prelucrate i debitul de ap aferent acestor cazuri se poate calcula cu ecuaia II.3, de mai jos.

666,000741,0

TTNS SD (III.3)

unde:

DNSdebitul de ap necesar stingerii incendiului, n l/s;STTsarcina termic total a spaiului n care se manifest incendiu, n MJ.

III.2 Alte metode de determinare a debitului de ap necesar stingerii incendiului

studiate

n ntreaga lume nu existmulte coduri de practic pentru determinarea debitului de ap

necesar stingerii incendiului, cteva dintre aceste coduri suntprevzute n ceea ce urmeaz.

10C. R. Barnett, (2004), Calculation Methods for Water Flows used for Fire Fighting Purposes, SFPE (NZ)Technical Publication;


41/95


41

Dar pe ct sunt de puine pe att sunt i diferite ntre ele, aceast diversitate face dificil compararea

acestor metode.

Cea mai simpl posibilitate de comparare a debitelor de ap este prin convertirea acestora

ntr-o densitatea refulrii nominal (dR) care se msoar n mm/min. Graficele care vor urmavor demonstra ce uor este s comparam vizual rezultatele.

Toate ecuaiile care urmeaz sunt n l/s pentru c este unitatea de msur care se folosete

tradiional n multe state precum i a nostru i cu care ingineri specialiti lucreaz, aceast unitate

de msur este preluat din SI (Sistemul Internaional). Totui unele graficele preluate din referine

sunt n l/min i de aceea urmtoarele grafice din prezenta lucrare au fost de asemenea convertite

n l/min pentru o comparare vizual mai uoar.

Cinci metode au fost examinate de ctre D. Torvi n dou studii1112

. Acestea includ ctevadintre metodele folosite n Canada i Statele Unite ale Americii una n Noua Zeeland.

Aceste cinci metode au fost aplicate unor cldiri rezideniale, de birouri precum i de

depozitare. Cldirile rezideniale au aria pardoselii de 100 i 200 m2avnd deschideri spre exterior

de 45 respectiv 55 m2, aceasta nsemnnd 45 % respectiv 27 % din aria pardoselii aferente.

Cldirile de birouri au avut suprafaa pardoselii de 500, 2000 i 3000 m 2avnd deschiderile spre

exterior de 72, 144 i 176 m2care reprezint 36, 7 i 6% din aria pardoselii aferente. Cldirile de

depozitare au avut suprafee pardoselii de 500, 2000 i 3000 m

2

avnd deschiderile spre exteriorde 270, 540 i 660 m2care reprezentau 54, 27 i respectiv 22% din aria pardoselii aferente.

Aceste metode sunt:

1. ISO - Insurance Services Office Method;

2. LSU - Lowa State University Method;

3. IIT - Ilinois Institute of Technology Research Method;

4. FEDG - New Zealand Fire Engineering Design Guide Method;

5.

OBC - Ontario Building Code.

nc cincimetodepe lng cea prezentat la nceputul capitolului (Metoda TP 2004-1)au

fost examinate n cele ce urmeaz. Aceste 5metodeprecum i metoda TP 2004-1 au fost aplicate

pe compartimente de incendiu avnd suprafaa pardoselii de 200, 1000, 2000 i 3000 m2avnd

densitatea sarcini termice aferente de 400, 800 respectiv 1200 MJ/m2.

11

D. Torvi, A. Kashef, N Benichou i G. Hadjisophoclous, (2002),FIERAsystem water requirements Model(WTRM), IRC Internal Report No. 851, National Research council of Canada;12D. Torvi, G. Hadjisophecleus, M. B. Guenther i G. Thomas, (2001),Estimating Water Requirements for

Firefighting Operations using FIERAsystem,Fire Technology, 37, pag. 235-262.


42/95


42

Celelalte 5 metode sunt:

6. GrimGrimwood;

7. SardqSardqvist;

8.

1142 - NFPA 1142;9. 4509 tableNZ PAS 4509 tabelul 1 i 2;

10.4509 calcNZ PAS 4509 Anexa E.

III.2.1 Metoda 1Metoda Biroului Serviciilor de Asigurrii (ISO)

Metoda ISO este una empiriccare estimeaz debitul de ap necesar stingerii incendiului

pentru o cldire n funcie de patru factori. Aceti factori sunt: tipul construciei (C); ocuparea

cldiri (O); orice cldire adiacente expus (X) i cile de comunicaie (P) din cldire.

Formula debitului de ap este:

DNS=C x O x (X+P) (III.4)

unde:

DNSdebitul de ap necesar stingerii incendiului, n l/s.

Aceast metod, ISO, demonstreaz mai mult cum fiecare dintre factori enumerai mai sus

pot fi determinai (sau preluai conform tabelelor). Atunci cnd unelepri ale cldiri au

caracteristici diferite, factori pot fi determinai pentru fiecare parte a cldire n particular apoiproporionai n funcie de mrimea fiecrei pari. Procedura determinri care valoare a acestor

factori trebuie folosite necesit oexperien considerabil precum i o alegere bine justificat.

III.2.2 Metoda 2Metoda Universitii Statului Lowa (LSU)

Aceast metod, LSU, se axeaz pe determinarea cantiti de ap care trebuie refulat

pentru a stinge incendiu prin absorbia clduri degajate de acesta i nlocuirea oxigenului din aer.

Volumul de ap, n litri, necesar stingerii unui incendiu este determinat ca fiind egal cu volumulde aer din cldire (V), n m3, mprit la 1,5. De asemenea este presupus c nceperea refulrii apei

asupra zonei incendiate se face n mai puin de 30 secunde.

Formula debitului de ap necesar stingerii este:

DNS= 0,0222 V (III.5)

unde:


VVolumul de aer din cldirea n care se manifest incendiu, n m3.


43/95


43

Metoda LSU are la baz att rezultate empirice precum i principii tiinifice. Este presupus

c 80% din jetul de ap refulat este convertit n abur dar n unele scenarii de incendiu nu se

ntmpl aa. Aceast metod se aplic combustibililor normali i n consecin nu se poate

aplica n industrie unde se pot gsi materiale combustibile care pot degaja mai mult cldur dectmateriale celulozice. Dac metoda ine cont numai de volumul cldiri se pot genera rezultate

greite, care nu sunt n concordan, atunci cnd se aplic cldirilor cu geometri neobinuit

(exemplu hale) sau care conin materiale combustibile neobinuite.

Poate de asemenea s prezic valori mari ale debitului de ap pentru incendiile mari,

valori nerealistice, dac este asumat c timpul n care se ncepe refularea apei este de 30 de secunde

la momentul izbucnirii, puine echipe de pompieri pot interveni n timp aa de mic.

III.2.3 Metoda 3Metoda Institutului de cercetare a Tehnologiei Ilionis (IIT)

Metoda IIT este una empiric bazat pe o analiz riguroas a unui studiu efectuat asupra

unor 134 de incendii care s-au manifesta zona oraului Chicago. Metoda utilizat pentru msurarea

debitelor de ap folosite pentru a suprima aceste incendii nu este cunoscut.

Debitul de ap necesar stingerii incendiilor la ocupri rezideniale este dat de urmtoarea

ecuaie:

DNS= 0,000658 A2+ 0,34 A (III.6)

Debitul de ap necesar stingerii incendiilor la ocupri non-rezideniale este dat de

urmtoarea ecuaie:

DNS= 0,095 x 10-3x A2+ 0,29 A (III.7)

unde:


AAria pe care se manifest incendiu, n m2

.

III.2.4 Metoda 4Metoda Ghidului de Proiectare Inginereasc a Incendiilor

al Noii Zeelande (FEDG)

Metoda FEDG, susinut de A. Buchanan13este bazat pe premisa c debitul de ap necesar

stingerii D este acela care nclzit la temperatura de numai 100 oC este suficient ct s absoarbe

energia termic degajat de incendiu.

13A. H. Buchanan, (2001),Fire Engineering Design Guide,Centre of Advanced Engineering,

Documents

calculul debitelor de apă și a resurselor necesare