Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Toksyczne produkty spalania izolacji i powłok kabli elektroenergetycznych

Przykładowa konstrukcja bezhalogenowego LSZH kabla elektroenergetycznego
Przykładowa konstrukcja bezhalogenowego LSZH kabla elektroenergetycznego
Rys. K. Kaczorek-Chrobak

Procesy dekompozycji termicznej towarzyszące spalaniu materiałów oraz obecność ognia powodują produkcję znacznej ilości gazowych produktów spalania. Ich rodzaj i ilość zależą od bardzo wielu czynników, głównie od budowy chemicznej materiału. Są to produkty wywołujące efekt duszący lub drażniący na organizm osoby narażonej na ich oddziaływanie. Podczas różnych faz pożaru, począwszy od zapłonu, poprzez rozgorzenie, w pełni rozwinięty pożar, aż do wygaszenia, a także podczas wystąpienia różnych typów pożarów, w zależności od poziomu wentylacji i temperatury spalania, można zaobserwować produkcję różnych produktów rozkładu i spalania w różnych stężeniach.

Najczęściej występującymi toksycznymi produktami spalaniatlenek węgla, cyjanowodór, kwaśne gazy halogenowe, tlenki azotu, dwutlenek siarki, lotne węglowodory i ich pochodne. Przeprowadzenie badań nad oddziaływaniem produktów spalania na ludzi jest niemożliwe ze względów etycznych i prawnych. Wobec powyższego konieczne było wprowadzenie metod laboratoryjnych pozwalających na miarodajne oszacowanie wpływu parametrów toksykologicznych spalin na poziom zatruć i zgonów ofiar pożarów. Takimi parametrami są stężenia wydzielanych substancji, ich wydajności na jednostkę masy materiału, stężenia śmiertelnego LC50, dawki śmiertelnej FED (ang. Fractional Effective Dose) oraz stężenia śmiertelnego FEC (ang. Fractional Effective Concentration).

Przeczytaj także: Statystyka pożarów w Polsce w latach 2000–2014

Ze światowych statystyk pożarowych wynika, iż do państw o bardzo wysokim wskaźniku śmiertelnych ofiar pożarów zaliczają się Białoruś, Rosja, Ukraina, Litwa, Łotwa i Estonia. Państwami, w których wskaźnik ten jest wysoki, są Rumunia, Polska, Bułgaria, Czechy, Węgry i Finlandia [1].

W 2013 roku w Polsce odnotowano 517 przypadków ofiar, które poniosły śmierć w ponad 126 tys. pożarach różnej wielkości. Podczas gdy w 2012 roku odnotowano 584 przypadki ofiar pożarów na prawie 184 tys. pożarów. Średnio od roku 2008 do 2012 w Polsce wystąpiły 162 430 pożary, z czego aż 29 145 w budynkach. W pożarach zginęło wówczas średnio 566 osób/rok [1].

 

statystyki pożarowe w wybranych krajach europejskich

Statystyki wykazują, iż większość, bo ponad 80% ofiar pożarów, ginie na skutek zatrucia toksycznymi produktami spalania. Istotnym problemem, z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego, jest powszechne stosowanie coraz nowszych produktów, składających się z nowoczesnych materiałów syntetycznych lub z domieszką składników, które w warunkach pożaru wydzielają duże ilości związków toksycznych, drażniących lub duszących [5].

Kable elektroenergetyczne zasilające, telekomunikacyjne i sterownicze skonstruowane są z jednej lub wielu żył miedzianych lub aluminiowych o różnych przekrojach, aluminiowych ekranów półprzewodzących, pokrytych warstwą poli(tereftalanu etylenu), stalowych pancerzy oraz materiałów niemetalicznych mających istotny wpływ na właściwości ogniowe kabli. Z materiałów niemetalicznych zbudowane są izolacje żył, separatory, powłoki zewnętrzne i wewnętrzne.

Technologia pokrywania gotowych żył roboczych kabli elektroenergetycznych izolacją opiera się na procesie wytłaczania. Polimerami służącymi do produkcji izolacji żył są np. poli(chlorek winylu) – PVC oraz materiały bezhalogenowe LSZH (ang. Low Smoke Zero Halogen), np. kauczuk etylenowo-propylenowy – EPR, usieciowany polietylen – XLPE, specjalne mieszanki silikonowe. Wszystkie mieszanki ze względów ekonomicznych i technologicznych składają się, oprócz odpowiedniego polimeru, z wypełniaczy (np. węglanu wapnia), plastyfikatorów (np. ftalan diizooktylu – DiOP), stabilizatorów (np. fosforan ołowiu, mieszanina tlenku ołowiu z kwasem siarkowym), stabilizatorów termicznych (w przypadku kabli z PVC – np. związki cynoorganiczne), uniepalniaczy, antyutleniaczy (np. fenolowych) [2, 3, 4].

 

Wydzielanie toksycznych produktów spalania następuje na drodze procesów dekompozycji termicznej oraz degradacji termicznej. Warunki rozkładu zależą od stosunku równoważnikowego paliwo/powietrze, temperatury i tego, czy spalanie jest płomieniowe, czy też nie [5].

Dekompozycja termiczna jest zdefiniowana jako „proces rozległych zmian materiału spowodowany wzrostem temperatury”, natomiast degradacja termiczna jest to „proces, w którym pod wpływem podwyższonej temperatury materiały tracą swoje właściwości fizyczne, mechaniczne i/lub elektryczne” [5]. W przypadku pożaru istotnym procesem jest dekompozycja termiczna, podczas której ze spalanych materiałów powstają gazowe produkty, mogące również ulec spalaniu. Procesy chemiczne są odpowiedzialne za tworzenie się lotnych palnych substancji w wyniku zmian fizycznych, tj. topnienia (mięknienia) i zwęglania [5]. Czyste polimery rozpadają się na różne małe cząstki chemiczne. Lżejsze cząstki uwalniane są natychmiast po wytworzeniu, podczas gdy cięższe pozostają w fazie skondensowanej (stałej lub ciekłej), kontynuując rozpad na lżejsze fragmenty, które znacznie łatwiej uwalniane są do fazy lotnej. Po dekompozycji zawsze pozostają takie produkty stałe jak zwęglina i związki nieorganiczne [5].

Różnorodność procesów fizycznych zależy od natury materiału. Po wytworzeniu polimerów termoutwardzalnych, np. żywic poliestrowych, które są nietopliwe i nierozpuszczalne, w podwyższonych temperaturach nie są możliwe żadne proste przemiany fazowe. Natomiast polimery termoplastyczne początkowo miękną bez istotnych zmian w strukturze, pod warunkiem, że temperatura nie przekroczy ich temperatury dekompozycji. Po przekroczeniu tej temperatury następuje rozkład polimeru na związki o niższej masie cząsteczkowej. W przypadku wielu materiałów polimerowych, procesy dekompozycji są katalizowane za pomocą utleniaczy (tj. powietrza lub tlenu), w obecności których temperatura dekompozycji ulega zmniejszeniu i następuje powstawianie cząsteczek zawierających atomy tlenu w swoim składzie [5].

Istnieje szereg głównych mechanizmów istotnych dla dekompozycji termicznej materiałów polimerowych: rozerwanie łańcucha w losowo wybranym miejscu (ang. random-chain scission), oderwanie monomeru z końca łańcucha (ang. end-chain scission), odczepienie atomu lub grupy atomów niebędących częścią łańcucha głównego lub łańcuchów bocznych (ang. chain-stripping) oraz utworzenie wiązań pomiędzy łańcuchami polimerowymi – sieciowanie (ang. cross-linking) [5].

Zachowanie się materiałów względem ognia i ilość toksycznych produktów spalania zależą od bardzo wielu czynników. Najważniejsze z nich to skład materiału, temperatura oraz stężenie tlenu. W związku z tym na różnych etapach pożaru może dochodzić do powstania różnych produktów spalania, począwszy od zapłonu, poprzez wzrost, rozgorzenie, rozwinięty pożar, aż do wygaszenia [6, 7, 8, 9].

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

streszczenie

Statystyki wskazują, że większość ludzi umiera w pożarach z powodu zatrucia dymem i wydzielającymi się toksycznymi gazami. Rozwój cywilizacyjny i nowoczesne budownictwo związane są ze stosowaniem coraz większej liczby kabli elektroenergetycznych. W przypadku pożaru niemetaliczne materiały konstrukcyjne kabli wydzielają duże ilości ciepła, dymu i toksycznych gazów, a ich złożona budowa powoduje, iż dochodzi do wytworzenia dużych ilości dymu, czyli organicznych produktów niecałkowitego spalania (chlorowane i niechlorowane pochodne węglowodorów) oraz toksyczne gazy, takie jak HCl, HBr, HF, SO2, NOx i HCN. Do głównych produktów spalania należą CO i CO2 powstające w dużych stężeniach. Dokładny wpływ produktów spalania na organizm ludzki jest niemożliwy do oceny w sposób bezpośredni zarówno ze względów prawnych, jak i etycznych. Dlatego też niezbędna okazała się ocena toksycznych produktów spalania z zastosowaniem metod analizy chemicznej poprzez: pomiar stężenia gazów, oszacowanie wydajności produktów spalania, wyznaczenie wskaźników toksyczności, wartości FED, FEC oraz wskaźników LC50 i IC50. Konieczne jest prowadzenie badań laboratoryjnych i tworzenie baz danych na podstawie wyników w małej skali, które pozwolą na ocenę i możliwość przewidywania wpływu toksycznych produktów spalania na organizm człowieka w przypadku pożaru.



abstract

Toxic combustion products from insulating and sheathing materials of electric cables Statistics indicate that most people die in fires due to smoke and toxic gases. Recently electric cables are used in increasing quantities together with the civilisation development and modern constructions. The non-metallic materials used in cable construction produce large quantities of heat, smoke and toxic gases in the event of fire. The complex composition of insulation and jacketing materials causes cable fires always generate a large amount of smoke particles - unburned organic particles (chlorinated and non-chlorinated hydrocarbons) and toxic gases, such as HCl, HF, HBr, SO2, NOx and HCN. It is found that main combustion products are CO and CO2 from burning cables. The effect of fire effluents on human life cannot be measured directly for legal and ethical reasons which resulted in assessing toxic product data from chemical analysis in various ways including, effluent gas concentrations, effluent gas yields, toxicity indices, Fractional Effective Dose (FED) values, Fractional Effective Concentration (FEC) values and LC50 and IC50 values. It is necessarily to provide the research and build up a data base of toxic gas yields allow the use of small scale fires assessments to predict the toxic product yields to people from real fires.

 

 

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2015

Komentarze

(1)
Waldemar | 16.06.2015, 11:22
Należy eliminować wypalanie plastyków i innych toksycznych substancji w warunkach niekontrolowanej temperatury i zawartości tlenu, bo nasze dzieci i wnuki nie wyjdą z przychodni, a na Komunię Świętą będą otrzymywać karnety do ZOZów i ubezpieczenia od chorób dróg oddechowych i skóry;(
Na marginesie - pożar jest częstym środkiem usuwania śladów przestępstw, m.in. stąd postsowieckie rewiry mają tam kiepskie notowania - vide "Ze światowych statystyk pożarowych wynika, iż do państw o bardzo wysokim wskaźniku śmiertelnych ofiar pożarów zaliczają się Białoruś, Rosja, Ukraina, Litwa, Łotwa i Estonia."
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Szybkie stacje ładowania samochodów elektrycznych - gdzie ich szukać? »

Stacje ładowania

Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które służy do ładowania akumulatorów lub baterii zasilających pojazdy elektryczne. Nowoczesna technologia sprawia, że dzięki stacjom ładowania można ładować? czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Mobilna stacja ładowania samochodów - zobacz jak działa! »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Urządzenia mobilne mające moc do 100 kW. Charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, dzięki czemu są wygodne w użytkowaniu. Ładowanie odbywa się poprzez CCS Type 2 lub CHAdeMO. Ładowarka posiada interface komunikacyjny oraz (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl