dia de la ciència 2009
TRANSCRIPT
Setmana de la Ciència – 2009
“La ciència en primera persona”
SE Baix Llobregat II. Gavà
Generalitat de CatalunyaDepartament d’Educació
“Efecte del foc sobre materials quotidians?"
Laia Haurie Ibarra
El Foc i els Materials
Laia Haurie Ibarra
Laboratori del Foc
UPC-EPSEB
¿Com reaccionen els materials en cas d’incendi?
¿En quina mesura contribueixen a la propagació d’un foc?
¿Podem modificar-los per millorar el seu comportament?
• Comportament al foc dels diferents tipus de materials. Com es classifiquen?
•Ignifugació de materials. Utilització de retardants de flama.
• Obtenció de productes de protecció passiva contra el foc. Morters protectors i pintures intumescents
•Què és el Laboratori del Foc?
COMBUSTIÓ es defineix com una reacció irreversible entre un combustible i un comburent (generalment l’oxigen de l’aire), iniciada per una energia d’activació, en què sempre s’allibera calor i, en alguns casos, llum foc
Perquè s’origini un foc cal que es donin quatre factors simultàniament: - un combustible - un comburent - una font de calor susceptible d’assolir la temperatura d’ignició del combustible- la reacció en cadena
Tetraedre del foc
La propagació de l’incendi té lloc en diferents fases diferenciades: - la ignició- el desenvolupament inicial- la combustió sobtada generalitzada (flashover) - el ple desenvolupament- el declivi
En la fase inicial, l’elevació de la temperatura és gradual en funció del temps.En l’escenari, la calor es propaga fonamentalment per radiació, excepte en el lloc on està generant-se l’incendi, on hi ha una petita transmissió de calor perconvecció.
Transcorregut un cert temps, l’incendi arriba al màxim desenvolupament,s’aconsegueixen les temperatures més altes i la calor es transmet tant perconvecció com per radiació.
Exemple: filmació
A partir d’aquest moment, l’incendi entra en una fase de declivi en quèdisminueix la temperatura de l’escenari. Aquest declivi pot deure’s:
- al fet que s’ha consumit tota la matèria combustible- a la reducció dràstica de la presència del comburent ASFIXIA- ambdues coses alhora
Si durant aquesta la fase d’asfíxia es produeix una entrada sobtada d’oxigen es pot donat una “explosió de fums” o backdraft.
• Plàstic
• Fusta
• Formigó
• Metall
No pateixen combustió
Pateixen combustió
OBJECTIU:
Determinar el temps durant el qual l’element constructiu manté les condicions de:
• ESTABILITAT
• NO EMISSIÓ DE GASOS INFLAMABLES A LA CARA NO EXPOSADA
• ESTANQUEITAT AL PAS DE FLAMES O GASOS• RESISTÈNCIA TÈRMICA A TEMPERATURES
SUPERIORS A LES ESTABLERTES
ASSAIGS DE RESISTÈNCIA AL FOC
OBJECTIU:
• Avaluar el grau d’inflamabilitat d’un material
ASSAIGS DE REACCIÓ AL FOC
A – CAP CONTRIBUCIÓB – MOLT LIMITADA CONTRIBUCIÓ AL FOCC – LIMITADA CONTRIBUCIÓ AL FOCD – ACCEPTABLE CONTRIBUCIÓ AL FOCE – ACCEPTABLE INFLAMABILITATF – CARACTERÍSTIQUES NO DETERMINADES ENFRONT EL FOC
• Producció de fums
• Goteig de partícules inflamades
Combustió
• Combustible: Material orgànic (Fusta, plàstic,...)
• Comburent: Generalment l’oxigen
• Iniciador: Per exemple una flama
Reacció exotèrmica on es produeix CO2
Cicle de combustió
RESIDU CARBONITZAT
LÍMIT DE FASES
CALOR DISPERSIÓ
PRODUCTES
CALOR DISPERSIÓ
FASE GASOSA
OXIDACIÓ TÈRMICA (FLAMA)
OXIGEN
FASE CONDENSADA
CALOR (FONT
IGNICIÓ)
PRODUCTES VOLÀTILS
OXIDACIÓ TÈRMICA
DEGRADACIÓ TÈRMICA
Tipus d’acció
FASE GASEOSADilució dels gasos de piròlisi
Inhibició radicalària
FASE CONDENSADA
Dilució
Descomposició endotèrmica
Efectes barrera
RETARDANTS DE FLAMA
Es comportarà millor una estructura de formigó armat o una de fusta?
En cas d’incendi:
Canvis de color del formigó amb la temperatura
Ciment Portland
Ciment Aluminós
Tamb 800ºC
P CO
P:porlandita C:calcita
O: Lima
A
AH
AH: hydrated tricalcium aluminate A: tricalcium aluminate
Metalls
• Dilatacions
• Deformacions
REQUEREIXEN PROTECCIÓ
ELEMENTS DE PROTECCIÓ PASSIVA
Tenen com a finalitat protegir una estructura impedint que s’assoleixin elevades
temperatures en cas d’incendi.
• Morters projectats
• Pintures intumescents
Morters projectats
• Baixa conductivitat tèrmica
• Reaccions endotèrmiques
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 2000 4000 6000 8000tiempo (s)
Tem
per
atu
ra (
ºC)
Temp. Horno
Temp. Sup. Exterior
Temp. Interior (M2)
Temp. Interior (100H)
Pintures intumescents
Les pintures intumescents tenen una composició basada en diferents productes que a una certa temperatura reaccionen alliberant gas, la qual cosa provoca un augment de volum important i produint un residu carbonós molt espumat i amb gran poder aïllant.
ASSAIGS DE REACCIÓ AL FOC
PANELL RADIANT
EQUIP DE GOTEIG
UTILITZACIÓ DE SIMULADORS
EXEMPLE
Flame propagation:
Temperature distribution:
CO2 concentration:
EXEMPLE – Incendi real
http://www.nist.gov/public_affairs/releases/wtc_videos/wtc_videos.html