المواد المستخدمة فى إطفاء الحرائق FIRE EXTINGUISHING AGENTS

OSHA	OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH ADMINISTRATION U.S. DEPARTMENT OF LABOR

المواد المستخدمة فى إطفاء الحرائق

FIRE EXTINGUISHING AGENTS

أنواع المواد المخمدة للحرائق:

1.     الماء                                 WATER

2.     المواد الرغوية                     FOAM

3.     الكيماويات الجافة                  DRY CHEMICAL

4.     المساحيق الجافة                    DRY POWDER

5.     غاز ثانى أوكسيد الكربون        CARBON DIOXIDE

6.     أبخرة السوائل الهالوجينية        HALONS

وفيما يلى سوف نتطرق بالشرح لكل نوع من هذه الأنواع وخصائصة ، وطرق إستخدامه لإطفاء الحرائق:

1-      الماء              WATER :

لا زال الماء هو الوسيلة الأكثر فاعلية والأقل تكلفة ، كذلك من السهل الحصول عليه لمواجهة الحرائق بصفة عامة. وقبل التطرق لخواص الماء ، يجب التعرف على بعض التعريفات الهامة:

*        السعرة           CALORIE :

السعرة هى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء درجة واحدة مئوية.

*        وحدة الحرارة البريطانية BRITISH THERMAL UNIT :

هى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء درجة واحدة فهرنهيتية.

*        الحرارة الكامنة للتبخير  LATENT HEAT OF VAPORIZATION

هى كمية الحرارة اللازمة لتحويل جرام واحد من السوائل من الحالة السائلة إلى الحالة البخارية بدون تغيير فى درجة الحرارة.

مثال على ذلك:

عندما يتعرض الماء للحرارة والتسخين فإن درجة حرارته ترتفع حتى تصل إلى 100 درجة مئوية وعندها يغلى الماء ويبدأ فى التبخر ، وعند الوصول إلى هذه الدرجة من الحرارة (أى 100 درجة مئوية) يبدأ الماء فى إمتصاص الحرارة من المصدر الحرارى بدون إرتفاع فى درجة حرارته (تظل درجة حرارة الماء ثابتة عند 100 درجة مئوية) .

ويمتص الجرام الواحد من الماء 85 سعرة حرارية فى حالة الغليان و540 سعرة حرارية فى حالة تحوله إلى بخار (STEAM) .

ومن هذه الأرقام أعلاه يتبين لنا قابلية الماء الكبيرة لإمتصاص الحرارة من المصدر الحرارى (المواد المشتعلة) عند غليان الماء وتحوله إلى بخار ويستمر الماء فى إمتصاص الحرارة من الجسم المشتعل حتى يخفض حرارته إلى ما دون درجة الإشتعال ، وبالتالى تنطفىء النار المشتعلة فى هذه المواد.

إستعمالات الماء:

1-    يستعمل الماء فى إطفاء حرائق المواد الصلبة كالأخشاب والأوراق والقماش والكرتون ..... النوع A من الحرائق ، حيث يقوم الماء بتبريد هذه المواد إلى درجة حرارة أقل من درجة إشتعالها.

2-    يستعمل الماء فى مكافحة حرائق الخزانات البترولية ، حيث يستعمل لمكافحة الحريق فى الخزان المشتعل بإتحاده مع الرغاوى وعمل غطاء من الرغاوى فوق سطح السائل المشتعل ، كذلك يستخدم الماء لتبريد جدران الخزان المشتعل والخزانات المجاورة  له حتى لا تنتقل إليها النيران وتشتعل السوائل الموجودة بداخلها.

3-    يستخدم الماء فى منظومات مكافحة الحرائق الأوتوماتيكية للمخازن والمواقع المختلفة SPRINKLER SYSTEMS ، ويتكون هذا النظام عادة من مصدر للمياه ، مضخة مياه لضخ الماء بالضغط المطلوب ، كذلك شبكة من الأنابيب من مصدر المياه إلى مضخة المياه ومنها إلى المكان المراد حمايته ، وتتفرع شبكة الأنابيب فى سقف المكان إلى أنابيب فرعية أصغر حجما وتوصل على هذه الأنابيب رؤؤس المرشات التى تقوم برش المياه فى حالة حدوث حريق.

لا يستخدم الماء على الإطلاق فى إطفاء الحرائق التى تنشأ فى المعدات والتجهيزات الكهربائية ، حيث أن الماء موصل جيد للتيار الكهربائى وبالتالى قد يتسبب فى صعق الشخص المستعمل له.

2-      المواد الرغوية FOAM :

الرغاوى عبارة عن فقاعات غازية متماسكة تتكون بطرق مختلفة من سوائل مائية مولدة للرغوة

، والرغاوى نوعان هما:

ا-        الرغاوى الكيميائية       CHEMICAL FOAM :

ينتج هذا النوع من الرغاوى من تفاعل مادتين كيميائيتين مع بعضهما البعض وهما : بيكربونات الصوديوم و كبريتات الألمونيوم . وهذ النوع من الرغاوى قديم جدا وأصبح غير شائع الإستعمال

 فى هذه الأيام.

ب-      الرغاوى الميكانيكية      MECHANICAL FOAM :

تتولد الرغاوى الميكانيكية نتيجة تقليب الرغاوى المركزة بعد تخفيفها بالماء بنسب محددة فى مصدر للهواء ، ولذلك يطلق عليها أحيانا الرغاوى الهوائية.

وتستعمل الرغاوى أساسا لإطفاء الحرائق التى تحدث فى السوائل القابلة للإشتعال وتقوم بإطفاء هذه الحرائق بعزل أسطح السوائل المشتعلة ومنع وصول الأوكسيجين اللازم لإستمرار الإشتعال ، كما تقوم بخفض درجة حرارة منطقة الإشتعال بواسطة المياه التى تحتويها هذه الرغاوى .

المعدات والمواد المطلوبة لصنع الرغاوى الميكانيكية:

يوجد السائل الرغوى بصورة مركزة ، وتوجد عدة تركيزات لهذه السوائل (1% ،

3% ، 6%) ، كذلك توجد ثلاثة أنواع للرغاوى من حيث درجة التمدد (الرغاوى منخفضة التمدد ، الرغاوى متوسطة التمدد ، الرغاوى عالية التمدد) ولكى يتم إنتاج الرغاوى الميكانيكية يلزم توفر المعدات والمواد الأتية:

1-                مصدر للمياه ذو ضغط لايقل عن 100 رطل على البوصة المربعة.

2-                خلاطة للرغاوى بحيث تقوم بخلط المياه مع الرغاوى المركزة بالنسب الصحيحة (فى حالة الرغاوى ذات التركيز 3%  من النوع منخفض التمدد على سبيل المثال ، تقوم الخلاطة بسحب 3 لتر من الرغاوى المركزة Foam Concentrateوتخلطها مع 97 لترا من المياه لتكوين 100 لتر من السائل الرغوى Foam Solution .

3-                صانع للرغاوى Foam Making Branchpipe به فتحات مناسبة وذلك لإدخال الهواء على خليط الماء والسائل الرغوى (100 لتر) حيث يتمدد ويزيد حجمه حسب نسبة التمدد للرغاوى منخفضة التمدد وهى 1 : 8 وبالتالى ينتج 800 لترا من الرغاوى الجاهزة (الفقاقيع).

1-      التأثير بالعزل             INSULATING EFFECT :

أى عزل أسطح السوائل المشتعلة عن نطاق اللهب والحرارة الخارجية لمقاومتها العالية للنيران

   أى تكون طبقة عازلة فوق الحريق مانعة وصول الهواء له.

2-      التأثير بالحجب  BLANKETING EFFECT :

نتيجة إنتشار المادة الرغوية على سطح السائل المشتعل فإنها تمنع تصاعد أبخرة السوائل لتغذية

 الحريق بالوقود اللازم لإستمرار الإشتعال.

3-      التبريد                     COOLING EFFECT :

تخفض الرغاوى درجة حرارة السوائل المشتعلة وذلك لإحتوائها على الماء.

4-      الإستحلاب                          EMULSIFYING EFFECT :

يتكون المستحلب على سطح السائل المشتعل من جزيئاته مختلطة بالطبقات الأولى من الرغاوى

المستخدمة فى الإطفاء ، ويؤدى ذلك الإستحلاب إلى التقليل من حدة الإشتعال. (يحدث جذب ميكانيكى بين مادة الرغوة وجزيئات سطح السائل المشتعل لتكوين مستحلب غير قابل للإشتعال).

خواص الرغاوى الجيدة FOAM QUALITY :

1-      حرية الحركة والإنتشار FLOWS FREELY :

من أهم صفات الرغاوى الجيدة هى أن تكون قادرة على الحركة والإنتشار بسهولة فوق سطح السائل وحول أية عوائق إن وجدت وذلك لتغطية السائل المشتعل بسرعة وإخماد الحريق قبل إنتشاره.

2-      تكوين طبقة عازلة قوية FORMS TOUGH COHESIVE BLANKET :

من الصفات المهمة كذلك للرغاوى الجيدة أن تقوم بتكوين طبقة عازلة قوية فوق سطح السائل المشتعل ، لا تتفكك بسهولة وذلك لعزل الأوكسيجين عن السائل المشتعل وبالتالى إطفاء الحريق.

3-      يقاوم التكسر بالحرارة   RESISTS HEAT :

يجب أن تكون الرغاوى على قدرة لمقاومة الحرارة الناتجة من الحريق وبالتالى تقاوم التكسر

والتفكك نتيجة لهذه الحرارة.

4-      تقاوم الإختلاط بالمواد السائلة    RESISTS FUEL PICKUP :

يجب أن تكون الرغاوى على قدرة لمقاومة الإختلاط بالمواد السائلة التى تقوم بإطفائها.

5-      الإحتفاظ بالماء  HOLDS WATER :

كلما كانت قدرة الرغاوى على الإحتفاظ بالماء داخلها كبيرة (تحتفظ بالماء لمدة طويلة) كلما كانت كفاءة الرغاوى عالية. وهناك خاصية للرغاوى تعرف بالوقت اللازم لتصريف ربع كمية المياه منها (25 % Drainage Time) ، كلما كان هذا الزمن كبيرا كلما كانت الرغاوى من النوع الجيد.

أنواع الرغاوى الميكانيكية:

1-      الرغاوى البروتينية                PROTEIN FOAM :

تتكون أساسا من حوافر وقرون ودم الحيوانات بعد طحنها ، وتخلط معها بعض المواد الكيميائية

(أملاح معدنية) وتستعمل بصورة أساسية لمكافحة حرائق السوائل النفطية ، ويتم تغطية سطح السائل المشتعل بطبقة من الرغاوى يبلغ سمكها حوالى 15 – 17 سم لكى يتم إطفاء الحريق ، لذلك يعتبر هذا النوع من الرغاوى متوسط الكفاءة لطول الوقت المستغرق فى تغطية السائل

المشتعل بهذا السمك وللكمية الكبيرة المستخدمة.

2-      الرغاوى الفلوروبروتينية         FLUORO PROTEIN FOAM :

هى عبارة عن رغاوى بروتينية مضافا إليها أحد مركبات الفلور لرفع وتحسين كفاءتها وزيادة تماسكها ، وتعتبر الرغاوى الفلوروبروتينية أفضل كثيرا من الرغاوى البروتينية العادية.

3-      رغاوى الماء الخفيف    AQUEOUS FILM FORMING FOAM  

هى رغاوى صناعية وتتكون أساسا من عنصرى الكربون والفلور بنسب معينة وتعتبر من أكفأ وأجود أنواع الرغاوى ، حيث أنها سريعة الإنتشار ويكفى سمك قليل منها على سطح السائل المشتعل لإطفائه ، ويعود السبب فى ذلك إلى التماسك القوى بين ذرات الكربون والفلور . ويمكن لهذا النوع من الرغاوى أن يستخدم لتغطية السوائل القابلة للإلتهاب قبل أن تشتعل لمنعها من الإشتعال حيث تتكون طبقة من المياه (فيلم رقيق من الماء) بين الرغاوى والسائل تمنع إشتعاله.

4-      الرغاوى المقاومة للكحوليات               ALCOHOL TYPE FOAM :

تتعرض الرغاوى العادية للهدم عند تعرضها للمذيبات مثل الكحوليات والكيتونات ، ولا تؤدى

 فى هذه الحالة الغرض لإطفاء الحريق.

وقد تم إنتاج رغاوى خاصة تستعمل لإطفاء حرائق المذيبات والكحولات Alcohol Resistant Foam وتحتوى هذه المواد على مواد إضافية تشكل حاجز فى جدران الرغاوى لحمايتها من التكسر بسبب هذه المواد (الكحولات) .

5-      الرغاوى عالية التمدد              HIGH EXPANSION FOAM :

توجد الرغاوى عالية التمدد عادة بتركيز بين 1% ، 3% .

تتكون الرغاوى عالية التمدد من فقاعات كبيرة الحجم إذا ما قورنت بفقاعات الرغاوى العادية ، حيث تبلغ نسبة التمدد 1 : 1000 ، وتكون ما يسمى بالرغاوى ثلاثية الأبعاد 3D  ويوجد داخل هذه الفقاعات هواء كما تتكون من غلاف رقيق من محلول مائى ، وتقوم هذه الرغاوى بإنقاص نسبة الأوكسيجين فى الهواء المحيط بالحريق إلى أقل من 9 % وأيضا إلى تبريد المواد المراد إطفائها.

ويستخدم هذا النوع من الرغاوى عادة لحماية المخازن الكبيرة ، حظائر الطائرات ، أحواض بناء

السفن .....

3-      الكيماويات الجافة        DRY CHEMICALS :

تعتبر الكيماويات الجافة من أسرع المواد التى تستعمل فى إطفاء الحرائق ، حيث أنها تتفاعل مع الأيونات والشقوق الطليقة FREE RADICALS التى تسبب إنتشار الحريق فتعمل على إيقاف هذا التفاعل المتسلسل  CHAIN REACTIONوبالتالى إطفاء الحريق.

وفيما يلى أهم أنواع الكيماويات الجافة التى تستعمل فى إطفاء الحرائق:

§        بيكربونات الصوديوم

§        بيكربونات البوتاسيوم

§        فوسفات الأمونيوم + كبريتات الأمونيوم (ABC)

§        بودرة المونيكس (خليط من بيكربونات البوتاسيوم + اليوريا)

§        كما تتم إضافة بعض المواد الكيميائية لهذه الكيماويات الجافة لتحسين خواصها كالخزن وسرعة الإنتشار، وعدم التأثر بالرطوبة.

§        تستعمل الكيماويات الجافة فى إطفاء حرائق السوائل المشتعلة (النوع B) وبعضها يصلح لإطفاء حرائق المواد الصلبة (النوع A) ، كما تصلح الكيماويات الجافة كذلك لإطفاء الحرائق التى تنشأ فى الأجهزة والمعداالكهربائية ، ولكن لا يفضل إستعمالها لأنها تتسبب فى تلف هذه الأجهزة بما تتركه وتخلفه من جزيئات صلبة عليها.

4-      المساحيق الجافة         DRY POWDER :

المساحيق الجافة التى تستخدم لإطفاء حرائق المعادن (النوع D) ، بعضها يمكنه إطفاء حرائق أنواع عديدة من المعادن ، والبعض الآخر يختص بمعدن معين ، وتركيبات بعض هذه الأنواع معروفة مثل مسحوق الكلوريد الثلاثى Tertiary Eutectic Chloride T.E.C. ويتكون من : كلوريد الباريوم - كلوريد البوتاسيوم - كلوريد الصوديوم ، وهذا المسحوق يصلح لإطفاء حرائق الفلزات مثل : الماغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم.

كذلك أمكن الإستفادة من ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) فى إنتاج مسحوق لإطفاء حرائق الماغنسيوم ، وذلك بأن يضاف إليه مسحوق فوسفات ثلاثى الكالسيوم Tricalcium Phosphate .

كذلك مسحوق البورون الذى يستخدم فى إطفاء حرائق الماغنسيوم والذى يتكون أساسا من ثالث أوكسيد البورون Boron Trioxide.

5-      ثانى أوكسيد الكربون             CARBON DIOXIDE :

-        ثانى أوكسيد الكربون غاز خامل لا يشتعل ولا يساعد على الإشتعال ، ويمكن تسييل الغاز تحت ضغط يبلغ 750 رطل على البوصة المربعة وتعبئته فى إسطوانات ، حيث يتواجد بها على هيئة سائل مضغوط ، وعند خروجه من الإسطوانة يتمدد قدر حجمه 450 مرة وتصل درجة حرارته إلى 80 درجة مئوية تحت الصفر.

ومن خصائصه أيضا أنه أثقل من الهواء مرة ونصف ، فيمكن إستخدامه ليحل محل الهواء المحيط بالحريق لفترة تكفى لعزل الأوكسيجين عن الحريق فيتم الإطفاء.

-        يستعمل غاز ثانى أوكسيد الكربون بكفاءة فى إطفاء حرائق المواد السائلة (النوع B) ، كذلك نظرا لتميزه بعدم ترك أثر ضار بمكان الحريق ، فيمكن إستخدامه فى إطفاء حرائق الأجهزة الإلكترونية الدقيقة كأجهزة الكمبيوتر وبالتالى لايعرضها للتلف كما يمكن أن تفعله الكيماويات الجافة. كما يصلح هذا الغاز لإطفاء حرائق التجهيزات الكهربائية لأنه غير موصل للتيار الكهربائى.

الخصائص الإطفائية لغاز ثانى أوكسيد الكربون:

له خاصية الإنتشار داخل الأجهزة المحترقة لإطفاء الأجزاء الداخلية بها كما يتميز ثانى أوكسيد الكربون بأثر إطفائى مزدوج كالآتى:

§        أثر خانق:

عند قذف ثانى أوكسيد الكربون على سطح الحريق تتكون طبقة منه فى شكل سحابة ثقيلة تغطى هذا السطح المشتعل ، ويؤدى ذلك إلى منع أوكسيجين الهواء من الوصول للحريق فينطفىء بالخنق .

§        أثر تبريدى:

يخرج الغاز المسال باردا ثقيلا مكونا كرات ثلجية دقيقة تتحول إلى سحب باردة قبل إتصالها بالأسطح المشتعلة ، ولكن إمتصاص الحرارة من الأجسام المشتعلة يكون محدودا فلا يعتمد عليه بصفة أساسية فى الإطفاء.

مخاطر الإستخدام:

لا يعتبر غاز ثانى أوكسيد الكربون غازا ساما ، إلا أنه يسبب الإختناق عند إستنشاق كميات كبيرة منه ، فيراعى عند الإطفاء فى الأماكن المغلقة أن يتم الخروج بسرعة منها عقب الإطفاء مباشرة للهواء الطلق. وإذا تطلب الأمر إستخدام الغاز بكميات كبيرة أو لوقت طويل فيجب عندئذ إستخدام أجهزة التنفس للوقاية من الإختناق.

6-      أبخرة السوائل الهالوجينية                HALONS :

السوائل الهالوجينية المتبخرة عبارة عن مواد هيدروكربونية أى يدخل عنصرى الكربون والهيدروجين أساسا فى تركيبها مع إستبدال أحد أو كل ذرات الهيدروجين بذرات من الهالوجينات أى بذرات من الكلور أو الفلور أو البروم أو اليود. ومن أشهر هذه المركبات :

1-                برومو كلورو داى فلورو ميثان  Halon 1211 BCF

2-                برومو تراى فلورو ميثان                   Halon 1301 BTM

طريقة تسمية أبخرة السوائل الهالوجينية:

يتم إتباع الخطوات الآتية عند تسمية هذه المركبات الهالوجينية:

1.     ترتيب العناصر الداخلة فى تركيب الهالونات على الوجه الآتى:

·        الكربون

·        الفلور

·        الكلور

·        البروم

·        اليود

2.     يتم تحديد عدد الذرات الموجودة فى المركب من كل نوع وكتابة رقمها.

3.     يعطى الرقم صفر للذرة الغير موجودة فى حالة وقوعها داخل ترتيب العناصر. أما إذا كانت الذرة الغير موجودة تقع فى نهاية الترتيب (ذرة اليود) فلا يكتب الرقم صفر.

مثال:

برومو كلورو داى فلورو ميثان CBrClF₂ :

كربون	فلور	كلور	بروم	يود
1	2	1	1	0

§        نضع عدد ذرات كل عنصر فى المركب تحت العناصر المقابلة لها فى الترتيب السابق.

§        فى هذا المثال يكتب المركب معبرا عنه بالأرقام على النحو التالى:

هالون 1211 HALON 1211 (BCF)

         

§        يتم الإطفاء بواسطة أبخرة السوائل الهالوجينية نتيجة التفاعل الكيميائى الذى يحدث عند إتصالها بالشقوق الطليقة FREE RADICALS ، فجزيئات المادة المحترقة التى تنشط وتتفاعل مع الجزيئات المعرضة للحريق تسمى بالشقوق الطليقة ، ويطلق على تلك الحركة النشطة سلسلة التفاعل CHAIN REACTION والتى تنتج التغذية المستمرة للحريق وتكفل إستمراره.

§        وعند تسليط تلك السوائل على سطح الحريق تتفاعل مع الشقوق الطليقة متحولة إلى أبخرة ، وبالتالى يتم كسر سلسلة التفاعل وإطفاء الحريق.

§        بالنسبة لمادة الهالون 1211 فإن التعرض لنسبة لاتزيد عن 5% من حجم الموقع لمدة دقيقة واحدة لا يعتبر خطرا ، وبالنسبة لمادة الهالون 1301 فإن هذه النسبة تصل إلى 7%.

§        تستعمل السوائل الهالوجينية المتبخرة فى إطفاء حرائق النوع A ، وحرائق النوع B ، كذلك يتم إستخدامها بكفاءة فى إطفاء حرائق التجهيزات الكهربائية حيث أن هذه المواد غير موصلة للتيار الكهربائى ، أيضا فى إطفاء الحرائق التى تنشأ فى الأجهزة الإلكترونية الدقيقة مثل أجهزة الكمبيوتر حيث أنها لاتترك أى أثر ضار بعد الإطفاء.

§        تستعمل السوائل الهالوجينية المتبخرة بكثرة فى تجهيزات الإطفاء التلقائية.

§        تبين فى الأونة الأخيرة أن مركبات الهالون ضارة بطبقة الأوزون التى تحمى الأرض من مخاطر الأشعة فوق البنفسجية لإحتوائها على مركبات الكلور والفلور والكربون CFC لذلك فقد تم إيقاف إنتاجها وحاليا يتم إستخدام مواد بديلة غير ضارة بطبقة الأوزون مثل : FM200 ، FE - 13 ، CEA - 614 وكلها مواد بديلة لها نفس كفاءة الهالون ولكن لا تضر بطبقة الأوزون .

***************************************************