Η Συμπεριφορά της φωτιάς στο Οικοδομικό περιβάλλον, Μέρος IV

Μέρος 4^ο. Η χρήση του νερού ως κατασβεστικό μέσο, και μέθοδοι πυρόσβεσης

του Γεωργίου Μπόγκια

Στο παρόν άρθρο θα ασχοληθούμε με τη χρήση του νερού ως κατασβεστικού μέσου, καθώς και με τις διαφορετικές μεθόδους πυρόσβεσης και την εφαρμογή τους στην αντιμετώπιση φαινομένων όπως τα: flashover, backdraft και fire gas ignitions.

Η ΠΥΡΟΣΒΕΣΗ

Στο βιβλίο του «Qualitative Fire Behavior»,[1] ο Floyd Nelson κάνει την παρακάτω δήλωση: «Κατά γενική ομολογία, η πυρόσβεση είναι πολύ εύκολη. Το μόνο που χρειάζεται να κάνει κάποιος είναι να βάλει τη σωστή ποσότητα νερού στο σωστό σημείο, και η φωτιά τίθεται υπό έλεγχο». Στη συνέχεια, όμως, συμπληρώνει: «Παρόλα αυτά, το πλήθος των διαφορετικών καταστάσεων που μπορεί να αντιμετωπίσει, συχνά καθιστούν αυτό το έργο δύσκολο».

Η πυρόσβεση, δυστυχώς, δεν είναι απλή υπόθεση, όπως και ο ίδιος ο συγγραφέας, εν τέλει, παραδέχεται. Η πορεία της φωτιάς είναι «διαρκώς μεταβαλλόμενη». Απαιτεί συνεχή παρατήρηση και αναπροσαρμογή της τακτικής, την οποία επιλέγει να ακολουθήσει το πυροσβεστικό προσωπικό, προκειμένου να επιτύχει την ασφαλέστερη και την ταχύτερη κατάσβεσή της, με τη χρήση των διατιθέμενων μέσων. Βεβαίως, με γνώμονα, πάντα, την αποφυγή των υλικών ζημιών που μπορεί να προκληθούν από την άσκοπη χρήση νερού. Αυτό που πρέπει να συγκρατήσουμε από τα λεγόμενά του είναι η φράση: «η σωστή ποσότητα νερού στο σωστό σημείο».

ΤΟ ΝΕΡΟ ΩΣ ΚΑΤΑΣΒΕΣΤΙΚΟ ΜΕΣΟ

Το νερό είναι το πλέον χρησιμοποιούμενο κατασβεστικό μέσο, όχι μόνο επειδή μας είναι άμεσα διαθέσιμο, αλλά κυρίως διότι έχει τις εξής ιδιότητες.

• Υψηλή θερμοχωρητικότητα: Το νερό απορροφά τεράστιες ποσότητες θερμότητας όσο η θερμοκρασία του ανεβαίνει. Απαιτούνται 4.200 joules για να ανέβει η θερμοκρασία ενός λίτρου νερού κατά 1^ο Κελσίου. Η ποσότητα αυτή γίνεται 538 φορές μεγαλύτερη όταν το νερό μετατρέπεται σε ατμό.
• Το νερό που φτάνει στην επιφάνεια των καιόμενων υλικών, τα ψύχει. Με αυτόν τον τρόπο διακόπτει τη διαδικασία της πυρόλυσης και, κατ’ επέκταση, την παραγωγή καύσιμης ύλης.
• Τα σταγονίδια νερού που εκτοξεύονται μέσα στη θερμή και εύφλεκτη ατμόσφαιρα της φωτιάς, ψύχουν και διαλύουν τα αέρια.
• Ο ατμός που δημιουργείται από την απορρόφηση της θερμοκρασίας ψύχει περαιτέρω και αδρανοποιεί την εύφλεκτη ατμόσφαιρα, με τον ίδιο τρόπο όπως το άζωτο (Ν2) ή το διοξείδιο του άνθρακα (CO2).
• Τα σωματίδια του νερού δημιουργούν μια τρισδιάστατη παγίδα για τις φλόγες, όπως τα μεταλλικά πλέγματα που χρησιμοποιούνταν στις λάμπες των ανθρακωρύχων.
• Τα μικρά σταγονίδια νερού και ο ατμός απορροφούν τη θερμική ακτινοβολία.

Το νερό, λοιπόν, έχει ιδιότητες, οι οποίες του επιτρέπουν να «επεμβαίνει» και στα τρία στοιχεία του τριγώνου της φωτιάς. Δύο σημεία, τα οποία πρέπει να τονίσουμε και να συγκρατήσουμε, είναι το ότι το νερό μετατρέπεται σε ατμό και το ότι η ποσότητα ατμού που παράγεται είναι ανάλογη της θερμοκρασίας ατμοποίησής του (πίν. 1). Η μεγάλη διόγκωση του νερού, κατά τη μετατροπή του σε ατμό, είναι η ιδιότητα την οποία εκμεταλλευόμαστε στην πυρόσβεση σε κλειστούς χώρους, προκειμένου με ελάχιστη ποσότητα νερού να επιτύχουμε, σε σύντομο χρονικό διάστημα, το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.

Πίνακας 1: Στον παραπάνω πίνακα απεικονίζεται ο βαθμός διόγκωσης ποσότητας νερού ενός λίτρου συναρτήσει της θερμοκρασίας ατμοποίησης.

Υπολογίζεται ότι μια μέσης έκτασης και έντασης πυρκαγιά σε κάποιο διαμέρισμα μπορεί να παράγει ενέργεια της τάξεως των 7-15 Mwatt. Εάν χρησιμοποιηθούν μαθηματικοί τύποι της φυσικής για να διαπιστωθεί η ποσότητα νερού που θα απαιτείτο για να εξουδετερώσει το πυροσβεστικό προσωπικό αυτήν την εκλυόμενη ενέργεια, θα καταλήγαμε σε λανθασμένα συμπεράσματα.

Η ενέργεια που δύναται να απορροφήσει ένα λίτρο νερού ανά δευτερόλεπτο, θεωρητικά είναι 2,6 Mwatt / λίτρο/ δευτερόλεπτο. Πρακτικά, όμως, λόγω του ότι μεγάλες ποσότητες νερού σπαταλούνται άσκοπα, χωρίς να απορροφούν καθόλου ενέργεια, δεν υπερβαίνουμε το 0,84 Mwatt/ λίτρο/ δευτερόλεπτο, ως θερμοαπορροφητικότητα του νερού, σε οποιονδήποτε υπολογισμό κάνουμε σε ζητήματα χρήσης νερού σε πυροσβεστικές επεμβάσεις.

Με την τιμή αυτή, η ποσότητα νερού που μας είναι απαραίτητη για να έχουμε μια ασφαλή και επιτυχημένη προσβολή της φωτιάς, με γρήγορα αποτελέσματα, πρέπει να είναι της τάξεως των 500-900 λίτρων/ λεπτό. Όσο και αν μπορεί να φαντάζει μεγάλη η παροχή αυτή, η χρήση τέτοιων ποσοτήτων νερού για πολύ μικρό χρονικό διάστημα –μόλις μερικών δευτερολέπτων– μπορεί να μας εξασφαλίσει γρήγορα αποτελέσματα και ασφάλεια στην κατάσβεση.

ΟΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΦΩΤΙΑΣ

Ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται το νερό στην κατάσβεση έδωσε το όνομά του στις μεθόδους πυρόσβεσης.

Η άμεση προσβολή είναι ο πιο συνηθισμένος και διαδεδομένος τρόπος πυρόσβεσης, όπου οι πυροσβέστες κατευθύνουν τις βολές ύδατος στη βάση της φωτιάς. Είναι ο καλύτερος τρόπος για τον έλεγχο πυρκαγιών που έχουν ήδη περάσει από το στάδιο της πλήρους ανάπτυξης και πλέον είναι εξαρτώμενες από την καύσιμη ύλη,[2] καθώς και πυρκαγιών σε ανοιχτό χώρο.Δοκιμές που έγιναν για κατάσβεση πυρκαγιάς της ίδιας ποσότητας καιόμενων υλικών σε ανοιχτό (εξωτερικό) και σε κλειστό (διαμέρισμα) χώρο, έδειξε ότι οι πυροσβέστες χρειάστηκαν από 15 έως και 50 φορές μεγαλύτερη ποσότητα νερού για την κατάσβεση στον κλειστό χώρο.

Πολλές φορές, μόλις το 10% του νερού που κατευθυνόταν στη βάση της φωτιάς είχε πραγματικό αποτέλεσμα.[3] Από τις δοκιμές φάνηκε ξεκάθαρα ότι, σε κλειστούς χώρους, η χρήση του νερού με συμπαγείς, κυρίως, βολές προς διάφορες κατευθύνσεις, χωρίς να υπάρχει άμεσα επαφή με την εστία της φωτιάς, ήταν εντελώς αναποτελεσματική. Η «καταστροφή» της θερμικής ισορροπίας και το «κατέβασμα» του ουδέτερου πεδίου,[4] δυσχέραιναν το έργο της πυρόσβεσης, εμπόδιζαν την ορατότητα, και αύξαναν τις υλικές ζημιές από την αλόγιστη χρήση του νερού.

Η έμμεση προσβολή αναπτύχθηκε από το Αμερικανικό Ναυτικό κατά το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο. Διαδόθηκε ευρέως τη δεκαετία του ’50. Η μέθοδος αναπτύχθηκε για την καταπολέμηση των πυρκαγιών σε πλοία, και είχε ως στόχο να μην εμπλέκει το πυροσβεστικό προσωπικό στους χώρους όπου είχε εκδηλωθεί η πυρκαγιά, και όπου, συνήθως, ήταν πολύ δύσκολη η προσέγγιση. Η έμμεση προσβολή στηρίζεται στις ιδιότητες της ατμοποίησης του νερού. Οι πυροσβέστες κατηύθυναν διασκορπισμένες βολές νερού μέσα από μικρά ανοίγματα στο χώρο όπου είχε εκδηλωθεί πυρκαγιά, με κυκλικές κινήσεις προς τα τοιχώματα και προς την οροφή του διαμερίσματος.

Κατ’ αυτόν τον τρόπο, δημιουργούνταν τεράστιες ποσότητες ατμού (πίνακας 1), οι οποίες διέλυαν το εύφλεκτο μίγμα αερίων εντός του διαμερίσματος και «έπνιγαν» τη φωτιά. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβανόταν σε διαστήματα κάποιων δευτερολέπτων, και όταν η πυροσβεστική ομάδα διασφάλιζε το επιθυμητό αποτέλεσμα, τότε προχωρούσε στον εξαερισμό του χώρου.

Για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα, είναι απαραίτητο η συγκέντρωση του ατμού στον καιόμενο χώρο να κυμαίνεται μεταξύ 10% – 35%. Το μειονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι το ότι μπορεί να καταστεί ιδιαίτερα επίπονη για τους πυροσβέστες λόγω του ατμού. Και αυτό, διότι αν δε ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα, η μεγάλη ποσότητα ατμού προκαλεί δυσφορία και εγκαύματα στο πυροσβεστικό προσωπικό.

Η μέθοδος της έμμεσης προσβολής παραμένει, ακόμη και σήμερα, ιδιαίτερα διαδεδομένη για την καταπολέμηση πυρκαγιών σε κλειστούς χώρους που εμφανίζουν σημάδια ενδεχόμενου backdraft. Οι πυροσβέστες ανοίγουν ελαφρά ένα παράθυρο ή μια πόρτα από το εξωτερικό του διαμερίσματος, όπου έχει εκδηλωθεί πυρκαγιά, και με κατάλληλο αυλό, χρησιμοποιώντας βολή ομίχλης, κατευθύνουν τα σταγονίδια του νερού με κυκλική κίνηση προς τα τοιχώματα και την οροφή του χώρου. Στη συνέχεια, και αφού έχουν κλείσει τα ανοίγματα, δίνεται χρόνος στον παραγόμενο ατμό να δράσει.

Με τον τρόπο αυτό, οι πυροσβέστες εξουδετερώνουν το εύφλεκτο και θερμό περιβάλλον έχοντας χρησιμοποιήσει ελάχιστη ποσότητα νερού.Η πλέον σύγχρονη, και όλο και περισσότερο δημοφιλής, μέθοδος πυρόσβεσης είναι η μέθοδος της ψύξης των αερίων της φωτιάς ή, αλλιώς, τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης. Για πρώτη φορά η μέθοδος αυτή ερευνήθηκε θεωρητικά στη Γερμανία, το 1950, άλλα δεν προχώρησε σε πρακτική εφαρμογή. Το 1980, στη Σουηδία, μετά από την εκδήλωση ενός flashover που κόστισε την ζωή σε δύο πυροσβέστες, η μέθοδος αυτή επανεξετάστηκε και αναπτύχθηκε σε νέα βάση.

Μέχρι το 1984, η τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης χρησιμοποιείτο ήδη από σχεδόν ολόκληρη τη Σουηδία, καθώς και λίγο αργότερα από την Πυροσβεστική Υπηρεσία του Λονδίνου, με θεαματικά αποτελέσματα.Ως μέθοδος πυρόσβεσης, δεν αντικαθιστά τις προηγούμενες. Τις συμπληρώνει και αυξάνει την ασφάλεια του πυροσβεστικού προσωπικού και την αποτελεσματικότητα της πυροσβεστικής επέμβασης. Σε σύγκριση με τις προηγούμενες δύο μεθόδους προσβολής της φωτιάς, υπερέχει στον έλεγχο των πυρκαγιών που βρίσκονται στη φάση της ανάπτυξης, σε χώρους με πρόσβαση, αλλά χωρίς άμεση επαφή ( οπτική) με την εστία της φωτιάς.

Η τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης βασίζεται στην εκμετάλλευση των δυνατοτήτων των αυλών υψηλής πίεσης και των νέων τύπου «πιστολοειδών» αυλών χαμηλής πίεσης, οι οποίοι εφόσον χρησιμοποιηθούν κατάλληλα, παράγουν μικροσκοπικά σταγονίδια, τα οποία παρουσιάζουν μεγάλη θερμοαπορροφητικότητα.[5]Ξεκινώντας με τη σωστή αναγνώριση και «ανάγνωση» της πυρκαγιάς, η προώθηση των πυροσβεστών εντός του καιόμενου χώρου πραγματοποιείται σταδιακά. Καθώς εισέρχονται στο διαμέρισμα, οι πυροσβέστες χρησιμοποιούν διασκορπισμένες βολές, με άνοιγμα έως και 60^ο και με γωνία 45^ο από το έδαφος, διάρκειας από 0,5 έως και 1-2 δευτερόλεπτα. Τις βολές κατευθύνουν πάντα προς το στρώμα του καπνού επάνω και μπροστά τους.

Με τον τρόπο αυτό, τα μικρότερα σταγονίδια απορροφούν άμεσα τη θερμότητα, ενώ τα μεγαλύτερα κάνουν το ίδιο, χάνοντας σταδιακά το μέγεθός τους καθώς «ταξιδεύουν» στο στρώμα των υπερθερμασμένων εύφλεκτων καπνών και αερίων της καύσης. Η μικρή διάρκεια των βολών, εγγυάται τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας, και την μη καταστροφή του «ουδέτερου πεδίου»[6] διευκολύνοντας, με αυτόν τον τρόπο, την προώθηση των πυροσβεστών στο εσωτερικό του καιόμενου διαμερίσματος. Επιπλέον, ο συγκεκριμένος τρόπος χρήσης του νερού μειώνει τις πιθανότητες εκδήλωσης flashover και fire gas ignitions, καθώς επιδρά στο εύφλεκτο μίγμα και το διαλύει. Αντιλαμβανόμαστε, επίσης, ότι, με αυτήν τη μέθοδο, το πυροσβεστικό προσωπικό δεν παράγει τεράστιες ποσότητες ατμού που θα δυσχέραιναν την παραμονή του εντός του καιόμενου χώρου.

Σε αναφορά του, ο John P.Farley, Διοικητής του Εργαστηρίου Ερευνών του Αμερικανικού Ναυτικού,[7] μετά από μια σειρά δοκιμών που έγιναν για να διαπιστωθεί η αποτελεσματικότητα της τρισδιάστατης προσβολής ομίχλης σε σύγκριση της με τις προϋπάρχουσες μεθόδους, αναφέρει χαρακτηριστικά: «[…] με τη χρήση της τρισδιάστατης προσβολής ομίχλης, οι θερμοκρασίες στην οροφή, επάνω από το πυροσβεστικό προσωπικό, μειώθηκαν αμέσως κατά 200^ο-250^ο και, εν συνεχεία, μειώθηκαν ακόμη περισσότερο. […] Λόγω της ψύξης των αερίων της φωτιάς μετριάσθηκε ο κίνδυνος εκδήλωσης flashover και ένα μόνο ζεύγος πυροσβεστών ήταν αρκετό για να φέρει εις πέρας την αποστολή της πυρόσβεσης, εντός 10 λεπτών από την αρχική είσοδο του στον χώρο της φωτιάς, με ασφάλεια».

Και συμπληρώνει: «[…] Η χρήση της τρισδιάστατης προσβολής ομίχλης φαίνεται ότι μειώνει δραστικά το σωματικό στρες των πυροσβεστών κατά τη διάρκεια της πυρόσβεσης σε φωτιές διαμερισμάτων, τουλάχιστον όσον αφορά στους καρδιακούς παλμούς και στη θερμοκρασία του σώματος. Μειώνει, επίσης, το χρόνο που απαιτείται για πυρόσβεση σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους και τη χρήση των συμπαγών βολών».

Από το 1994 και έπειτα, το Αμερικάνικο Πολεμικό Ναυτικό χρησιμοποιεί αυτήν τη μέθοδο για την κατάσβεση πυρκαγιών σε πλοία.Η τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης, όπως ήταν αναμενόμενο, δε βρήκε όμως μόνο υποστηρικτές. Είναι γνωστή η διαμάχη που ξέσπασε στον πυροσβεστικό κόσμο μέσα από τη σειρά των άρθρων του Andrew A. Fredericks, [8] «Little Drops of Water – 50 years later», που δημοσίευσε το περιοδικό Fire Engineering. Εν ολίγοις, ο Fredericks κατέληγε στο συμπέρασμα ότι οι σύγχρονοι ρυθμιζόμενοι αυλοί, μετά από περίπου 50 χρόνια χρήσης, δεν παρουσιάζουν κανένα πλεονέκτημα έναντι των παραδοσιακών κωνικών αυλών, που ακόμη και σήμερα χρησιμοποιεί η Π.Υ. της Νέας Υόρκης καθώς και κάποιες άλλες υπηρεσίες της Β. Αμερικής. Επεσήμανε δε πως το μεγαλύτερο πρόβλημα της μεθόδου ήταν η παραγωγή ατμού, η οποία συχνά προκαλούσε δυσφορία και εγκαύματα στους πυροσβέστες.

Η λανθασμένη κατανόηση της τρισδιάστατης προσβολής ομίχλης κατέληγε με τους πυροσβεστικούς υπαλλήλους να χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες νερού, δηλαδή να κάνουν, στην ουσία, έμμεση προσβολή της φωτιάς, που, όπως αναφέραμε προηγουμένως, γίνεται μόνο από το εξωτερικό του καιόμενου χώρου ή σε ακόμη χειρότερες περιπτώσεις να χρησιμοποιούν τις κοφτές βολές ομίχλης ενώ η φωτιά αναπτυσσόταν γρήγορα. Και είχαν άμεση επαφή με την εστία της. Η τεχνική αυτή θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι βοηθά στην ασφαλέστερη έρευνα και προσέγγιση για την εστία της φωτιάς.

Η τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης ,ισχυρίζονται οι πολέμιοι της, είναι δύσκολο να εφαρμοστεί σωστά. Αυτό όμως, μπορεί να ξεπεραστεί με συστηματική και σωστή πρακτική εκμάθησή της ακόμη και μέσα σε 15 λεπτά, όπως απέδειξαν τα τεστ του Αμερικανικού Ναυτικού[9] καθώς και η εμπειρία από τα εκπαιδευτικά κέντρα της Σουηδίας, της Αγγλίας, της Γαλλίας και όσων χωρών εφαρμόζουν τη μέθοδο αυτή.

Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ των τριών μεθόδων που αναλύθηκαν στο παρόν άρθρο, είναι ύψιστης σημασίας εάν θέλουμε πραγματικά να μεγιστοποιήσουμε την αποτελεσματικότητα μας στην κατάσβεση μιας πυρκαγιάς. Από μόνη της, καμία από τις τρεις παραπάνω μεθόδους δε δίνει αποτελεσματική απάντηση στην πολυπλοκότητα της κατάσβεσης των πυρκαγιών στο οικοδομικό περιβάλλον.

Η επιλογή της μεθόδου, και ο συνδυασμός αυτών, πάντα σε συνάρτηση με τον ΕΞΑΕΡΙΣΜΟ ( φυσικό ή τεχνητό) γίνεται ανάλογα με το χώρο όπου εξελίσσεται το συμβάν και με τις συνθήκες που επικρατούν.

Το ιδιαίτερα δυναμικό περιβάλλον της φωτιάς απαιτεί την ΣΥΝΕΧΗ παρατηρητικότητα του αυλοφόρου που βρίσκεται εντός του χώρου, καθώς και των επικεφαλής αξιωματικών που έχουν μια σφαιρική άποψη του συμβάντος. Η σωστή αξιολόγηση των δεδομένων αυτών είναι το κλειδί για τη λήψη ορθολογικών αποφάσεων και την επιτυχή έκβαση μιας πυροσβεστικής επιχείρησης.

Στο επόμενο μέρος θα ασχοληθούμε με τους πυροσβεστικούς αυλούς, τον τρόπο λειτουργίας τους και τις ιδιαιτερότητες τους, για την σωστή εφαρμογή των τεχνικών που προαναφέρθησαν, καθώς και εκτενέστερη εξήγηση τους.

Για το Fire.gr, Γεώργιος Μπόγκιας

Παραπομπές

[1] .Nelson, F.W. (1991). «Qualitative Fire Behavior». ISFSI: Staunton-VA , p. 102.

[2] Πυροσβεστική Επιθεώρηση, τεύχος 147, σελ. 8-9.

[3] P. Grimwood. 1992. «Fog Attack».

[4] Πυροσβεστική Επιθεώρηση, τεύχος 147, σελ. 8-9.

[5] Σε επόμενο αρθρο θα γίνει εκτενής ανάλυση των αυλών και των ιδιοτήτων τους καθώς και επεξήγηση των τεχνικών χρήσης των αυλών που χρησιμοποιούνται στην τρισδιάστατη προσβολή ομίχλης.

[6]Βλ. 2o μέρος άρθρου.

[7] John P. Farrel, «Report 96-22», US Naval Health Research Laboratory, 1994.

[8] O Andrew A. Fredericks (FDNY , Squad-18) θεωρείτο ένας από τους καλύτερους εκπαιδευτές στην Π.Υ. της Νέας Υόρκης, και αναγνωρίζεται ακόμη και σήμερα ως ο άνθρωπος που συνέβαλε στην εξέλιξη των μεθόδων εκπαίδευσης. Σκοτώθηκε στους Δίδυμους Πύργους, το 2001.

[9] Scheffey, Siegmann, Toomey, William, Farley. 1994. NRL, «Attack Team Workshop: phase 2-“Full Scale Offensive Fog Attack Tests”». USS Shadwell – Fire Test Ship.