Contribuții ȘI Cercetări Privind Riscul Tehnic ȘI Tehnologic, ÎN Situații DE Urgență, LA Depozitele DE Hidrocarburi Lichide ALE Rezervelor Strategice

UNIVERSITATEA PETROL-GAZE DIN PLOIEȘTI

FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ ȘI ELECTRICĂ

ȘCOALA DOCTORALĂ

Departamentul de Inginerie Mecanică

Doctorat în Științe Inginerești – Inginerie Industrială

TEZĂ DE DOCTORAT

CONTRIBUȚII ȘI CERCETĂRI PRIVIND RISCUL

TEHNIC ȘI TEHNOLOGIC, ÎN SITUAȚII DE URGENȚĂ, LA DEPOZITELE DE HIDROCARBURI LICHIDE ALE REZERVELOR STRATEGICE

CONTRIBUTIONS AND RESEARCH RISK OF TECHNICAL AND TECHNOLOGY IN SITUATIONS EMERGENCY ON DEPOSITS OF LIQUID HYDROCARBONS STRATEGIC RESERVE

Doctorand,

MSc. Eng., Dipl. Ing. Florin ȘTEFAN

Conducător de Doctorat,

Prof. Univ. Dr. Ing. Alecsandru PAVEL

Profesor Universitar Emerit

Membru al Academiei de Științe din

New York (S.U.A.)

Membru de Onoare al Academiei de

Științe Tehnice din România

2016

Cuvânt de mulțumire

Elaborarea și fundamentarea stiințifică a unei teze de doctorat devine o realitate numai printr-o îndrumare stiințifică de calitate, realizată cu profesionalism și printr-un cumul benefic de condiții adecvate, necesare desfășurării activității de cercetare științifică specifice temei abordate.

Ambele deziderate au fost realizate cu succes sub monitorizarea atentă și exigentă a conducătorului științific de doctorat, domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Alecsandru PAVEL, distinsă personalitate științifică, Profesor Universitar Emerit, membru al Academiei de Științe din New-York (S.U.A.) și membru de onoare al Academiei de Științe Tehnice din România, căruia îi mulțumesc și îi dedic această lucrare care încununează întreaga mea activitate profesională de până acum.

Mulțumesc conducerii academice a Universității Petrol-Gaze din Ploiești, reprezentată de domnul Rector Prof. Univ. Dr. Ing. Pascu Mihai COLOJA și domnului rector onorific Prof. Univ. Dr. Ing. Napoleon Niculae ANTONESCU.

Sincere mulțumiri adresez distinșilor referenți științifici și examinatori – Prof. Univ. Dr. Ing. Ioan FLUCUȘ de la Academia de Poliție ,,Al. I. Cuza” din București, Facultatea de Pompieri, Prof. Univ. Dr. Ing. Dan CAVAROPOL de la Academia de Poliție ,,Al. I. Cuza” din București, Conf. Dr. Ing. Viorel NICOLAE de la Universitatea Petrol-Gaze din Ploiești și domnului Prof. Univ. Dr. Ing. Radu IATAN de la Universitatea „Politehnica” din București, pentru aprecierile și încurajările din perioada studiilor doctorale

Comunității academice a Departamentului de Inginerie Mecanică, condus de către domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Ion NAE, îi aduc mulțumiri pentru susținerea morală, pe tot parcursul elaborării tezei de doctorat, domnului Prof. Univ. Dr. Ing. Marius Gabriel PETRESCU, doamnei Conf. Univ. Dr. Ing. Daniela IONESCU, domnului Conf. Univ. Dr. Ing. Gheorghe DUMITRU și domnului Conf. Univ. Dr. Ing. Simion PAREPA.

În acest moment extrem de important în viața și cariera mea, vreau să mulțumesc familiei mele, colegilor și tuturor celor care m-au sprijinit și încurajat în munca mea și s-au dovedit plini de înțelegere în momentele dificile pe care le-am parcurs până la finalizarea lucrării. Îi rog să accepte scuzele mele pe toți cei pe care i-am omis din cauza intensității momentului, fără intenția de a-i neglija.

REZUMAT

În cadrul sistemelor de prevenire și gestionare a urgențelor civile din Uniunea Europeana, serviciile de urgență sunt componente obligatorii și ocupă tradițional un loc foarte important, indiferent de forma de organizare și funcționare a acestora. Serviciile de urgență îndeplinesc o gamă largă de atribuții, sarcini și operațiuni în beneficiul populației și al comunităților.

Numeroase procese tehnologice implică în exploatarea lor, un hazard/risc implicit. Astfel, de exemplu, în industria chimică sunt utilizate materiale și substanțe periculoase care, prin natura lor inflamabilă, toxică, corosivă și explozivă, induc un anumit grad de risc intrinsec asociat proceselor tehnologice.

Creșterea dimensiunilor și complexității procesărilor tehnologice, dezvoltarea de noi procese tehnologice și tehnologii de fabricație din diverse industrii, pe lângă multiple și importante beneficii aduse, generează și efecte negative. Pierderile generate de aceste procese pot apărea atât în funcționarea normală cât și în caz de accident sau funcționare anormală a sistemelor tehnice și tehnologice. Astfel, unele dintre posibilele expuneri la hazarduri/riscuri care pot apărea în activitățile industriale, în condiții normale de operare, constau din: scăpări și/sau mici emisii de substanțe; degajări permanente de substanțe; degajări de materiale și substanțe periculoase; degajări de substanțe și materiale radioactive în mediu; degajări de poluanți atmosferici; producerea deșeurilor; vibrații, zgomote; efecte termice; alte cauze nocive pentru om și mediu.

Nevoia de folosire a produselor petroliere aduce cu sine necesitatea apariției unor noi puncte de stocare/depozitare, precum și de desfacere și comercializare. Se pune problema atât de îmbunătățire și de eficientizare a transportului și stocării/depozitării, cât și de protejare a mediului înconjurător, a calității mediului dar și a protejării ecosistemelor existente.

În România, activitățile de stocare/depozitare, aprovizionare, distribuție (logistică) ale produselor petroliere lichide, precum: benzina, petrolul, kerosenul, motorina, uleiurile, păcura, se realizează prin intermediul marilor companii de petrol. De asemenea, un rol extrem de important, din punct de vedere strategic, îl are statul prin depozitele cu rezervoare de produse petroliere de bază: benzine, motorine și păcură.

Politica Uniunii Europene cu privire la modul de stocare și depozitare ale hidrocarburilor lichide se bazează pe concepția unor standarde ridicate, stimulând inovațiile și sporirea gradului de siguranță a rezervoarelor de hidrocarburi, indiferent de forma de proprietate.

Prezenta teză de doctorat, care a urmărit relevarea hazardului/riscul tehnic și tehnologic în situații de urgență, la depozitele de hidrocarburi lichide ale rezervelor strategice, a fost structurată pe trei părți importante, corespunzătoare etapelor de cercetare științifică parcurse în derularea pregătirii doctorale:

− filozofia hazardului/riscului tehnic și tehnologic la depozitele de hidrocarburi strategice;

− fundamentele analizelor de hazard/risc tehnic și tehnologic aplicate în materia rezervoarelor de hidrocarburi lichide;

− studii de hazard/risc tehnic și tehnologic la rezervoarele aparținând sistemului rezervelor strategice.

Corespunzător acestor părți, lucrarea a cuprins un număr de paisprezece capitole, astfel:

Capitolul unu s-a referit la prezentarea managementului situațiilor de urgență în România, cu reliefarea elementelor specifice organizării și gestionării eficiente a acestui sistem, în contextul apariției unor situații de risc tehnic și tehnologic, la nivelul unui depozit de hidrocarburi.

Capitolul doi a avut ca temă fenomenologia incendiului, unde s-au evidențiat elementele specifice privitoare la dezvoltarea și propagarea acestuia, temperaturile și vitezele de ardere, precum și unele date statistice privitoare la astfel de situații de urgență.

Capitolul trei, intitulat structura incendiilor, a avut rolul de a detalia aspectele specifice incendiilor, cu referire directă la pierderile masice, rata eliberării de căldură, efectele nocive generate de expunerea la fluxurile termice.

Capitolul patru, conceptele riscului, a avut ca scop prezentarea elemente-lor privitoare la tipuri de hazarduri/riscuri, evaluări de hazard/risc la depozitele de hidrocarburi, precum și la identificarea și ierarhizarea unor scenarii de incendiu la astfel de obiective.

Capitolul cinci a cuprins diferite abordări privitoare la modelele mate-matice pretabil a fi aplicate în studiul hazardurilor/riscurilor tehnice și tehnologice de la rezervoarele de hidrocarburi, cu evidențierea elementelor concrete de utilitate ale fiecăruia dintre ele.

Capitolul șase a avut ca fundament evaluarea modelului analitic utilizat curent la simularea incendiilor de lichide combustibile, fiind evaluate fenomenele de aprindere, propagare, difuzie și transfer termic.

Capitolul șapte a vizat abordarea modelării numerice a incendiilor de lichide combustibile, fiind analizate aspectele privitoare la ecuațiile matematice care descriu fenomenele specifice incendiilor.

Capitolul opt a avut ca temă programele pentru predicția secvențială și simularea dinamică ale incendiilor de lichide combustibile, fiind analizate atât cele empirice cât și cele numerice, abordându-se în detaliu programul FDS, utilizat până în prezent, pe scară largă, la nivel național dar și internațional.

Capitolul nouă, intitulat verificarea programelor numerice, a avut în atenție realizarea unei evaluări exhaustive a acelor modele selectate pentru a fi aplicate la nivelul rezervoarelor de combustibili, cu un grad de hazard/risc tehnic și tehnologic ridicat.

Capitolul zece, strâns legat de capitolul nouă, a avut rolul de a stabili cadrul specific pentru validarea acelor modele pretabil a fi aplicate la nivelul unor depozite strategice de hidrocarburi, unde sunt identificate hazarduri/riscuri complexe, cu abordări secvențiale distincte, fiind selectat programul FDS și evaluat în particular, pentru validarea modelărilor radiației la incendiu, a înălțimii flăcărilor și a incendiilor mari generate de scurgerile de lichide combustibile, specifice depozitelor de hidrocarburi strategice.

Capitolul unsprezece a reprezentat trecerea la partea aplicată a tezei, fiind realizat un studiu de caz privitor la distanțele de siguranță, la metodologiile de calcul necesar a fi parcurse pentru identificarea distanțelor respective și a densităților de fluxuri termice specifice incendiilor de la rezervoarele de hidro-carburi.

Capitolul doisprezece a avut ca scop realizarea unui studiu de caz privind hazardul/riscul tehnic și tehnologic la un depozit de hidrocarburi lichide ale rezervelor strategice prin metoda bazată pe consecințe, fiind realizate evaluări concrete privind incendiile la rampele de încărcare, la stațiile de pompare, la rezervoare, fiind totodată evaluat și riscul asociat fiecărui tip de eveniment în parte.

Capitolul treisprezece a urmat ca o consecință logică a studiului de caz precedent, fiind axat pe realizarea unei simulări a necesarului de forțe și mijloace pentru răspunsul de urgență, bazat pe evaluarea de hazard/risc tehnic și tehnologic specific rezervoarelor aparținând depozitelor de rezerve strategice de hidrocarburi.

În capitolul patrusprezece au fost prezentate concluziile relative la rezultatele decelate pe parcursul lucrării, fiind menționate contribuțiile, inovările și revendicările asociate realizării tezei de doctorat.

Cuvinte cheie: incendiu, hazard/risc tehnic, hazard/risc tehnologic, modelare matematică, rezervoare de hidrocarburi, rezerve strategice.

CUPRINS

ABSTRACT

In the systems of prevention and civil emergency management of most countries, emergency services are essential components and traditionally occupy an important place in any form of organization and functioning. Emergency services meet a wide range of functions, tasks and operations for the benefit of people and communities.

Many processes contain default risk in their operation. Thus, for example, the chemical industry and hazardous materials are used which, by nature flammable, toxic, corrosive and explosive, induce a degree of inherent risk associated processes.

Increase the size and complexity of processes, developing new manufacturing processes and technologies in various industries, in addition to multiple and significant benefits to generate negative effects. Losses generated by these processes can occur both in normal operation and accident or abnormal operation of technical systems and technology. Thus, some of the possible exposure to risk arising from industrial activities, in normal operation, consisting of: omissions and/or lower emissions of substances, continuous releases of substances, and hazardous materials releases, releases of substances and materials radioactive environment, releases of air pollutants, waste production, noise, vibration, thermal effects, transport, other causes harmful to humans and the environment.

Need to use petroleum products makes it necessary for the emergence of new points of storage and sales and marketing them. The question arises as to improve and streamline the transport and storage and environmental protection of environmental quality and protecting existing ecosystems. In Romania from storage, supply, distribution (logistics) of liquid petroleum products such as gasoline, oil, kerosene, diesel, fuel oil is made by big oil companies. Also a major role in strategic terms, it has State deposits of base oil tanks: gasoline, diesel and fuel oil.

European Union policy on how storage and storage of liquid hydrocarbons is based on the concept of high standards, driving innovation and increase the safety of oil tanks, regardless of ownership.

This doctoral thesis, which aimed to reveal the risk of technical and emergency liquid hydrocarbon deposits of strategic reserves, was divided into three major parts, corresponding to steps taken in conducting scientific research doctoral training:

− That's the issue of technical and technological risk in strategic oil deposits;

− Fundamentals of risk analysis of technical and applied material liquid hydrocarbon reservoirs;

− Technical and technological risk studies tanks belonging strategic reserves.

Corresponding to these parts, the work comprised of fourteen chapters, as follows:

Chapter One submission referred to emergency management in Romania, to highlight specific elements of the organization and efficient management system in the context of the emergence of technical and technological risk, the level of hydrocarbon deposits.

Chapter two focused on the phenomenology of fire, where they highlighted specific elements concerning the development and its propagation, burning velocities and temperatures, and some statistical data concerning such events.

Chapter three, titled structure fire was intended to detail specific aspects of fire, referring to the mass loss rate of heat release, harmful effects from exposure to heat flow.

Chapter four, the concepts of risk, aimed at presenting the elements of the kind of risk, risk assessment of hydrocarbon deposits and the identification and prioritization of fire scenarios such targets.

Chapter five included different approaches concerning mathematical models suitable to be applied in the study of technical and technological risks from hydrocarbon reservoirs, highlighting the utility of concrete elements each.

The sixth chapter was founded on the evaluation of the analytical model used to simulate current fire combustible liquid being measured ignition phenomena, propagation, diffusion and heat transfer.

Chapter Seven numerical modeling approach aimed fire of combustible liquid being analyzed issues related to mathematical equations that describe specific phenomena fire.

Chapter eight dealt with the prediction of sequential programs and dynamic simulation of liquid fuel fires, is analyzed both the empirical and the numerical approached the SDS program in detail, used to present large scale national and International.

Chapter nine, entitled checking numerical programs, had to conduct a thorough attention to those models selected to be applied to the fuel tanks, with a high technical risk and high technology.

Chapter ten, closely linked to that previously served to establish the specific validation patterns, suitable to be applied at the level of hydrocarbon deposits, where identified risks are complex, with distinct sequential approach, FDS program is selected and evaluated particular, to validate the modeling radiation from fire, flame height and large fire caused by leakage of liquid fuel, specific strategic oil deposits.

Chapter eleven has been applied to transition to the thesis being made a case study regarding safety distances, the methodologies need to be taken to identify those distances and densities of specific heat flows from the tanks of oil fires.

Chapter twelve aimed at achieving a case study on technical and technological risk in a liquid hydrocarbon deposit reserve method based strategic consequences, the assessment made concrete ramps on fires, pumping stations, reservoir, is also considered the risk associated with each type of event.

Chapter thirteen followed as a logical consequence of the previous case study, is focused on creating a simulation of forces and means necessary for emergency response, based on risk assessment of technical and tanks belonging to specific strategic reserves of oil deposits.

In chapter fourteen findings were presented relative to the results detected throughout the paper, outlining the contributions, improvements and claims associated with the thesis.

Keywords: fire, technical risk, technological risk, mathematical modeling, oil tanks, strategic reserves.

CONTENTS

RÉSUMÉ

Dans les systèmes de prévention et de gestion des urgences civiles de la plupart des pays, les services d'urgence sont des éléments essentiels et occupent traditionnellement une place importante dans toute forme d'organisation et de fonctionnement. Les services d'urgence répondre à un large éventail de fonctions, tâches et opérations pour le bénéfice des personnes et des communautés.

De nombreux procédés contiennent le risque de défaut dans leur fonctionnement. Ainsi, par exemple, l'industrie chimique et des matériaux dangereux sont utilisés qui, par nature inflammable, toxique, corrosif et explosif, induisent un certain degré de risque des processus inhérents.

Augmenter la taille et la complexité des processus, le développement de nouveaux procédés de fabrication et de technologies dans divers secteurs, en plus des prestations multiples et importants pour générer des effets négatifs. Les pertes générées par ces processus peut se produire aussi bien en fonctionnement normal et accidentel ou un fonctionnement anormal des installations techniques et technologiques. Ainsi, une partie de l'exposition possible au risque découlant d'activités industrielles, en fonctionnement normal, comprenant: omissions et / ou réduction des émissions de substances, les rejets continus de substances dangereuses, et des communiqués de matériaux, les rejets de substances et matériaux milieu radioactif, les rejets de polluants de l'air, la production de déchets, le bruit, les vibrations, les effets thermiques, les transports, d'autres causes nuisibles aux humains et l'environnement.

Besoin d'utiliser des produits pétroliers, il est nécessaire à l'émergence de nouveaux points de stockage et de vente et de les commercialiser. La question se pose à améliorer et à rationaliser le transport et le stockage et la protection de l'environnement de la qualité de l'environnement et protéger les écosystèmes existants.

En Roumanie, du stockage, la fourniture, la distribution (logistique) de produits pétroliers liquides tels que l'essence, l'huile, le kérosène, le diesel, le mazout est faite par les grandes sociétés pétrolières. Également un rôle majeur en termes stratégiques, il possède des gisements d'Etat de réservoirs d'huile de base: essence, diesel et du mazout.

Politique de l'Union européenne sur la façon de stockage et de stockage d'hydrocarbures liquides est basée sur le concept de normes élevées, moteur de l'innovation et accroître la sécurité des réservoirs de pétrole, indépendamment de la propriété.

Cette thèse de doctorat, qui vise à révéler le risque de techniques et d'urgence gisements d'hydrocarbures liquides de réserves stratégiques, a été divisé en trois grandes parties, correspondant aux mesures prises dans la conduite de la formation doctorale de recherche scientifique:

− C'est la question du risque technique et technologique dans les gisements pétroliers stratégiques;

− Principes de base de l'analyse des risques des réservoirs de matériaux techniques et appliquées d'hydrocarbures liquides;

− Des études techniques et technologiques de risque réservoirs appartenant réserves stratégiques.

Correspondant à ces pièces, le travail composé de quatorze chapitres, comme suit:

Le premiere chapitre présentation visée à la gestion des urgences en Roumanie, de mettre en évidence des éléments spécifiques de l'organisation et système de gestion efficace dans le contexte de l'émergence de risques techniques et technologiques, le niveau des gisements d'hydrocarbures.

Le deuxième chapitre centré sur la phénoménologie de feu, où ils ont souligné des éléments spécifiques concernant le développement et sa propagation, le brûlage des vitesses et des températures, et quelques données statistiques concernant ces événements.

Le chapitre trois, feu de structure intitulé a été destiné à des aspects concrets de feu, en se référant au taux de perte de masse de dégagement de chaleur, les effets nocifs de l'exposition au flux de chaleur.

Le chapitre quatre, les notions de risque, visant à présenter les éléments de la nature du risque, l'évaluation des risques des gisements d'hydrocarbures et de l'identification et la hiérarchisation des scénarios d'incendie de ces objectifs.

Le chapitre cinq inclus différentes approches en matière de modèles mathématiques appropriés à appliquer dans l'étude des risques techniques et technologiques à partir des réservoirs d'hydrocarbures, en soulignant l'utilité de chacun des éléments concrets.

Le sixième chapitre a été fondée sur l'évaluation du modèle analytique utilisé pour simuler courant de liquide inflammable feu étant mesurée phénomènes d'inflammation, de propagation, la diffusion et le transfert de chaleur.

Chapitre Sept approche de modélisation numérique visant feu de combustible liquide en cours d'analyse des questions liées aux équations mathématiques qui décrivent le feu spécifique phénomènes.

Le chapitre huit traite de la prévision des programmes séquentiels et de simulation dynamique de feux de combustible liquide, est analysé à la fois l'empirique et le numérique approché le programme SDS en détail, utilisé pour présenter à grande échelle nationale et international.

Le chapitre neuf, intitulé vérification des programmes numériques, a dû procéder à une attention minutieuse à ces modèles choisis pour être appliquée aux réservoirs de carburant, avec un risque élevé de technicité et de haute technologie.

Le chapitre dix, étroitement liée à celle précédemment servi à établir les modèles de validation spécifiques, apte à être appliquée au niveau des gisements d'hydrocarbures, où les risques identifiés sont complexes, avec une approche séquentielle distincte, le programme FDS est sélectionné et évalué notamment, de valider la modélisation du rayonnement du feu, hauteur de la flamme et grand feu causé par une fuite de liquide combustible, spécifiques des gisements de pétrole stratégiques.

Le chapitre onze a été appliquée à la transition vers la thèse en cours une étude de cas concernant les distances de sécurité, les méthodologies doivent être prises pour identifier les distances et les densités de flux de chaleur spécifiques à partir des réservoirs de feux d'hydrocarbures.

Chapitre douze visant à réaliser une étude de cas sur le risque technique et technologique dans une méthode de réserve d'hydrocarbure liquide à base de dépôt des conséquences stratégiques, l'évaluation faite rampes en béton sur les incendies, les stations de pompage, un réservoir, est également considéré comme le risque associé à chaque type d'événement.

Le chapitre treize suivi comme une conséquence logique de l'étude de cas précédente, se concentre sur la création d'une simulation des forces et des moyens nécessaires pour les interventions d'urgence, sur la base de l'évaluation des risques des techniques et des réservoirs spécifiques appartenant à des réserves stratégiques de gisements de pétrole.

Dans le chapitre quatorze résultats ont été présentés par rapport aux résultats détectés à travers le papier, exposant les contributions, les améliorations et les réclamations liées à la thèse.

Mots-clés: incendie, risque technique, risque technologique, modélisation mathématique, les réservoirs d'huile, les réserves stratégiques.

TABLE DES MATIERÈS

Preambul

În prezenta teză este o metodologie de simulare a dinamicii incendiilor industriale de mari proporții, în aer liber, studiindu-se modelarea și simularea mai multor situații de incendiu la un rezervor de fluide lichide combustibile din componența unui parc (strategic) de rezervoare.

Dacă întreaga suprafață a rezervorului este în flăcări, fluxul de căldură generat de un incendiu, la o asemenea scară, poate atinge câțiva gigawați. Asemenea incendii interacționează puternic cu topografia locală și cu distribuția verticală a vitezei vântului și a temperaturii în atmosferă.

De regulă, incendiile mari în aer liber pot fi împărțite în două categorii, în funcție de tipul de combustibil. Incendiile de vegetație uscată sunt caracterizate de o eliberare relativ scăzută de căldură, dar de o arie mare pe care incendiul se poate extinde. Prin contrast, incendiile industriale, sunt mult mai localizate, însă sunt mari emițătoare de căldură, fum și alte produse de combustie. Acest aspect este adevărat mai ales dacă combustibilul este reprezentat de o substanță pe bază de petrol, care are o mare putere calorifică și potențial de a emite funingine. Ultimul tip de incendiu face obiectul de studiu al acestei lucrări.

În sensul ordonanței de urgență numărul 21 din 2004 (cu modificările ulterioare), termenii și expresiile folosite au următorul inteles:

a) situația de urgență – eveniment excepțional, cu caracter nonmilitar, care prin amploare și intensitate amenință viața și sănătatea populației, mediul înconjurător, valorile materiale și culturale importante, iar pentru restabilirea stării de normalitate sunt necesare adoptarea de măsuri și acțiuni urgente, alo-carea de resurse suplimentare și managementul unitar al forțelor și mijloacelor implicate;

b) managementul situației de urgență – ansamblul activităților desfășu-rate și procedurilor utilizate de factorii de decizie, instituțiile și serviciile publice abilitate pentru identificarea și monitorizarea surselor de hazard/risc, evaluarea informațiilor și analiza situației, elaborarea de predicții și prognoze, stabilirea variantelor de acțiune și implementarea acestora în scopul restabilirii situației de normalitate;

c) monitorizarea situației de urgență – proces de monitorizare necesar evaluării sistematice a dinamicii parametrilor situației create, cunoașterii tipului, amplorii și intensității evenimentului, evoluției și implicațiilor sociale ale acestuia, precum și a modului de îndeplinire a măsurilor dispuse pentru gestio-narea situației de urgență;

d) factor de hazard/risc – fenomen, proces sau complex de împrejurări congruente, în același timp și spațiu, care pot determina sau favoriza producerea unor tipuri de risc;

e) tipuri de hazard/risc – incendii, cutremure, inundații, accidente, explozii, avarii, alunecări sau prăbușiri de teren, îmbolnăviri în masă, prăbușiri ale unor construcții, instalații ori amenajări, eșuarea sau scufundarea unor nave, căderi de obiecte din atmosferă ori din cosmos, tornade, avalanșe, eșecul ser-viciilor de utilități publice și alte calamități naturale, sinistre grave sau eveni-mente publice de amploare determinate ori favorizate de factorii de hazard/risc specifici;

f) gestionarea situațiilor de urgență – identificarea, înregistrarea și eva-luarea tipurilor de hazard/risc și a factorilor determinanți ai acestora, înștiințarea factorilor interesați, avertizarea populației, limitarea, înlăturarea sau contracara-rea factorilor de hazard/risc, precum și a efectelor negative și a impactului pro-dus de evenimentele excepționale respective;

g) intervenția operativă – acțiunile desfăsurate, în timp oportun, de către structurile specializate, în scopul prevenirii agravării situației de urgență, limită-rii sau înlăturării, după caz, a consecințelor acesteia.

Incendiile industriale nu sunt foarte frecvente, comparativ cu incendiile izbucnite în construcții, însă sunt fenomene foarte periculoase datorită dimensiunilor mari și vitezei de manifestare. De asemenea, în domeniul industrial, incendiile cauzează mai multe accidente grave decât exploziile sau scăpările de substanțe și gaze toxice.

DEFINIȚII:

a) agent – factorul activ rezultat în caz de incendiu, care provoacă diferite feno-mene fizice, chimice, electromagnetice sau biologice, cu acțiuni și efecte asupra construcțiilor, instalațiilor și a utilizatorilor; b) ardere, combustie – reacția exo-termă a unei substanțe cu un comburant care emite efluenți însoțiți de flăcări și/sau incandescență; c) arson – termen de origine engleză, intraductibil, ce desemnează un incendiu provocat printr-o acțiune intenționată; d) bancă de date privind incendiile – situația statistică a cauzelor și pagubelor provocate de incendii produse într-un anumit domeniu de activitate, întocmită de organul/ compartimentul de specialitate al administrației publice centrale care coordo-nează activitatea respectivă sau de către o altă autoritate ori asociație profesio-nală care deține competența profesională prevăzută de reglementările specifice; e) reacție la foc – comportarea unui material care, prin propria sa descompune-re, alimentează un foc la care este expus, în condiții specificate; f) clase de reacție la foc – expresiile cantitative formulate în termeni de performanță pentru modul de comportare a produselor la acțiunea focului, în condiții de utilizare finală, structurate într-o serie de niveluri de performanță; g) comportare la foc – – schimbarea sau menținerea proprietăților fizice și/sau chimice ale unui produs expus la foc; h) densitate de sarcină termică – raportul dintre sarcina termică și suprafața pardoselii spațiului afectat de incendiu; i) împrejurare preliminată – – situația în care se poate găsi la un moment dat un ansamblu de elementemate reale, cu sau fără participarea factorului uman, care poate genera și/sau favoriza inițierea, dezvoltarea și/sau propagarea unui incendiu; j) incendiu – arderea autoîntreținută, care se desfășoară fără control în timp și spațiu, care produce pierderide vieți omenești și/sau pagube materiale și care necesită o intervenție organizată în scopul întreruperii procesului de ardere; k) risc de incendiu – pro-dusul dintre probabilitatea de inițiere a unui incendiu într-un proces tehnologic sau într-o situație tehnică dată și importanța estimată a pagubelor sau a conse-cințelor lor la apariția incendiului; l) risc de incendiu acceptat – nivelul-limită maxim al riscului de incendiu, considerat acceptabil din punct devedere al gravității consecințelor incendiului, corelat cu probabilitatea de inițiere a eveni-mentului respectiv; m) sistem – ansamblul de elemente materiale, umane și/sau informaționale asociate într-o relație de interdependență, situat într-un mediu dat, care îndeplinește una sau mai multe funcții specificate, în scopul desfășu-rării corespunzătoare a uneia ori mai multor activități; n) sarcină termică de incendiu – energia termică care poate fi produsă prin arderea completă a tuturor materialelor combustibile conținute într-un spațiu, inclusiv finisajele tuturor suprafețelor; o) sursă de aprindere/inițiere a arderii – sursa de energie care pro-duce o ardere, aceasta putând fi un fenomen fizic, chimic sau de altă natură, care generează o cantitate de energie capabilă de a iniția aprinderea unui material sau mediu combustibil; p) consecințe – rezultatul sau rezultatele evenimentelor, exprimate negativ ori pozitiv, cantitativ sau calitativ; q) probabilitate de produ-cere a incendiilor – măsura în care un eveniment de tip incendiu este probabil să seproducă; se exprimă în număr de evenimente produse într-o unitate de timp; r) frecvență – gradul de repetabilitate a unui eveniment într-o perioadă de timp.

PREZENTARE

Managementul riscurilor de incendiu presupune următoarele etape:

a) stabilirea sistemului sau procesului supus evaluării;

b) stabilirea nivelului de acceptabilitate a riscului;

c) alegerea metodei și a instrumentelor de lucru;

d) identificarea pericolelor de incendiu;

e) identificarea riscurilor;

f) estimarea și cuantificarea riscului;

g) evaluarea riscului;

h) controlul riscului;

i) monitorizarea riscului;

j) documentația rezultată în urma procesului de identificare, evaluare și control al riscurilor de incendiu.

Principalele obiective ale managementului riscului de incendiu sunt:

a) asigurarea securității utilizatorilor și a echipelor de intervenție;

b) protejarea proprietății;

c) asigurarea continuității activităților operatorului economic;

d) protejarea mediului.

Identificarea hazardurilor/riscurilor de incendiu. Identificarea hazar-durilor/riscurilor de incendiu reprezintă procesul de estimare și cuantificare a hazardului/riscului asociat unui sistem/proces, determinat pe baza probabilității sau/și predictibilității de producere a incendiului și a consecințelor evenimentu-lui respectiv. Probabilitatea de producere a incendiului se bazează pe date statis-tice privind incendiile sau pe modele matematice, în cazurile în care statistica nu dispune de date suficiente. Probabilitatea de producere a consecințelor este bazată pe analiza probabilistică și pe modele deterministe privind dezvoltarea incendiului, propagarea efluenților incendiului, evaluarea evacuării utilizatorilor și altele asemenea.

La estimarea riscului de incendiu, respectiv a probabilității/predictibili-tății de inițiere a unui incendiu și de producere a consecințelor acestuia, se au în vedere, de regulă, următoarele elemente:

a) pericolele de incendiu identificate;

b) nivelurile criteriilor de performanță ale structurilor privind cerința esențială "securitate la incendiu";

c) nivelul de echipare și dotare cu sisteme, instalații, echipamente și aparatură de alimentare cu apă, energie electrică, de ventilație, starea de funcțio-nare și performanțele acestora;

d) factorul uman, determinat de numărul de persoane, vârsta și starea fizică ale acestora, nivelul de instruire;

e) alte elemente care pot influența producerea, dezvoltarea și/sau pro-pagarea unui incendiu. Măsurile de apărare împotriva incendiilor, avute în vedere la determinarea hazardului/riscului de incendiu, sunt cele destinate redu-cerii, neutralizării și/sau eliminării pericolelor de incendiu, respectiv pentru limitarea, localizarea și/sau lichidarea unui incendiu, în cazul în care acesta s-a produs.

În absența unor bănci de date privind incendiile, probabilitatea/predicti-biitatea Р de producere a incendiilor se poate exprima printr-o estimare calita-tivă, potrivit următoarelor calificative asociate evenimentelor respective:

a) extrem de rare – probabilitatea de producere nu se distinge de zero: P este aprox. 0;

b) rare – improbabil de a se produce: P < 108

c) improbabile – improbabil de a se produce în funcționarea unui sistem dat, dar nu există certitudini pe baze experimentale: P > 106

d) probabile – se produc de câteva ori pe durata de viață a sistemului: P > 0,0001;

e) posibile – se pot produce pe durata de viață a sistemului: P > 0,01;

f) frecvente – probabilitatea de producere este frecventă, pe baze experi-

PARTEA ÎNTÂI

ESEU PRIVIND FILOZOFIA PROBLEMATICĂ A HAZARDULUI/RISCULUI TEHNIC ȘI TEHNOLOGIC, ÎN SITUAȚII DE URGENȚĂ, LA DEPOZITELE DE HIDROCARBURI LICHIDE ALE REZERVELOR STRATEGICE

1. Managementul situațiilor de urgență în România

1.1. Modul de organizare privind situațiile de urgență

Prin canalele media, zilnic, se aduc la cunoștință populației informații ori știri despre producerea în țară sau în străinătate a unor calamități, cataclisme, catastrofe sau dezastre cum sunt: incendii, explozii, accidente, inundații, avalanșe, tornade, cutremure și alte asemenea evenimente cu consecințe nega-tive. Adesea, se spune despre acestea că sunt mari, puternice, grave, majore, catastrofale, teribile, ireparabile, extreme sau altfel. Totodată, se comunică frecvent instituirea stării de alertă, a situației de urgență, alarmei de gradul zero, stării de urgență, stării de criză ori a altei măsuri excepționale. Seria de expresii utilizate în legătură cu evenimentele care au loc poate continua.

Folosirea acestei game largi de expresii și termene creează însă greutate, atât în cunoașterea cât mai aproape de realitate a evenimentelor produse și a proporțiilor acestora, cât și a măsurilor pe care incumbă.

Una din modalitățile de asigurare a unui limbaj comun, corect, coerent și util, în primul rând pentru cei cu responsabilități și atribuții în prevenirea și gestionarea acestor evenimente, dar și pentru populație, este stabilirea prin reglementări a înțelesului și conținutului termenilor și expresiilor respective. La realizarea acestui lucru se au în vedere aspecte cum sunt: sensurile cele mai largi ale expresiilor și termenilor consemnate în diferite dicționare; noțiunile tradiționale, aria și frecvența folosirii lor; corespondența cu cele din limbile străine sau din documente internaționale; corelarea cu înțelesul dat în regle-mentările anterioare aflate în vigoare; facilitățile introducerii lor în programele informative.

Spre exemplificare, să vedem înțelesul general al expresiei „situație de urgență”. Astfel, termenul „situație” este explicat în dicționare ca fiind un ansamblu de circumstanțe în care se află o persoană, o familie, o comunitate sau o țară. Termenul „urgență” implică o acțiune sau o decizie a cărei stabilire sau luare este strict legată de factorul timp, adică imediat, fără întârziere, repede, în timp util sau fără termen. Expresia rezultată prin conexiunea celor doi termeni, caracterizează ca periculos ansamblul de circumstanțe pentru ființele umane și invocă acordarea de îndată de ajutor acestora. Expresia este des utilizată în limbile romanice și are corespondențe apropiate în limbile germanice (situation of emergency).

Având în vedere necesitatea ca în managementul situațiilor de urgență să se utilizeze termeni și expresii unitare, prin Ordonanța de Urgență a Guvernului nr.21/2004 privind Sistemul Național de Management al Situațiilor de Urgență (SNMSU), aprobată prin Legea nr.15/2005, la art.2 s-a stabilit înțelesul unor termeni și expresii specifice.

Astfel, situația de urgență are înțelesuri de “eveniment excepțional, cu caracter nonmilitar, care prin amploare și intensitate amenință viața și sănătatea populației, mediul înconjurător, valorile materiale și culturale importante, iar pentru restabilirea stării de normalitate sunt necesare adoptarea de măsuri și acțiuni urgente, alocarea de resurse suplimentare și managementul unitar al forțelor și mijloacelor implicate” (lit.a).

Analizând conținutul textului de mai sus se constată mai multe aspecte caracteristice ale înțelesului expresiei situație de urgență, cum sunt:

În primul rând, existența situației de urgență este condiționată strict de producerea unui eveniment excepțional, deci care excede normalitatea. Lipsa evenimentului excepțional atrage lipsa situației de urgență.

În al doilea rând, evenimentele excepționale generatoare de situații de urgență au exclusiv caracter nonmilitar, motiv pentru care, uneori se utilizează și expresia situație de urgență civilă. Caracterul militar este dat de implicarea unor forțe, mijloace și bunuri militare precum și a unor scopuri militare. De asemenea, gestionarea evenimentelor excepționale de natură politică, econo-mică, financiar-bancară sau socială (grevele) nu fac obiectul mecanismelor de management specific situațiilor de urgență.

În al treilea rând, pentru ca evenimentul excepțional să fie considerat situație de urgență, acesta trebuie să întrunească anumiți parametri de stare, grupați în termenii amploare și intensitate. Prin amploarea situației de urgență se înțelege mărimea ariei de manifestare a efectelor distructive ale acesteia în care sunt amenințate sau afectate viața persoanelor, funcționarea instituțiilor statului democratic, valorile și interesele comunității (art.2 lit.b). Efectele distructive sunt multiple și sunt determinate de agenții dinamici, termici, chimici, electromagnetici și biologici specifici evenimentelor periculoase. Intensitatea situației de urgență este dată de „viteza de evoluție a fenomenelor distructive și de gradul de perturbare a stării de normalitate” (art.2 lit.c). Viteza poate fi lentă (alunecare de teren), mică (îmbolnăviri în masă), medie (incendiu de locuințe), mare (incendiu de lan de grâu), foarte mare (incendiu de produse petroliere) sau extraordinar de mare (la cutremur – puțin mai mică decât viteza sunetului, la explozie de gaze sau vapori inflamabili de aer – instantanee).

În al patrulea rând, evenimentul excepțional amenință, periclitează și afectează viața, unul din drepturile fundamentale naturale ale oricărei ființe umane. Prin urmare, este consecința cea mai gravă, iar prevenirea ei guvernează acțiunile și măsurile ce se întreprind și stabilește prioritatea lor.

Se consideră situație de urgență chiar dacă este amenințată viața și sănătatea unei singure persoane.

Așa de exemplu, o persoană blocată în autoturismul avariat în urma accidentului de circulație sau în ascensorul rămas fără alimentare la curent electric între două etaje ale clădirii, se află într-o situație de urgență, întrucât are nevoie de o intervenție rapidă și specializată de descarcerare, deoarece viața acesteia îi este periclitată, iar libertatea de mișcare și de acțiune îi este restrânsă sau chiar inexistentă. Pot fi periclitate însă, una sau mai multe familii, grupuri de persoane sau comunități.

În al cincilea rând, evenimentul excepțional poate amenința viața și sănătatea animalelor și păsărilor, mai grav a celor aflate în adăposturi, a căror pierdere are efecte negative asupra nivelului de viață și a stării de sănătate a unei mulțimi mai mici sau mai mari de ființe umane (diminuarea hranei, riscul îmbolnăvirii, contaminarea factorilor de mediu etc).

În al șaselea rând, agenții distructivi eliberați pe timpul evenimentelor excepționale, acționează, deteriorează, scot din folosință sau distrug valori materiale importante (clădiri, instalații, bunuri casnice, autovehicule etc.). Consider că importanța bunurilor trebuie privită diferențiat. Așa de exemplu, pentru o persoană este important autoturismul personal avariat, pentru o familie locuința proprie arsă, pentru o comunitate școala prăbușită sub greutatea zăpezii, pentru mai multe comunități podul de pe drumul dintre localități luat de ape. Acest mod de a evalua importanța pierderilor de către sinistrați diferă față de clasificările din punct de vedere al importanței clădirilor, obiectivelor, lucrărilor de artă etc. efectuate potrivit unor reglementări specifice. Persoanele cărora li s-au distrus bunurile evaluează importanța acestora prin analiza valorii intrinsece, valorii de utilizare și a valorii de înlocuire, la care adaugă de multe ori și valoarea sentimentală.

În al șaptelea rând, efectele negative ale agenților distructivi pot periclita și determina deteriorarea sau distrugerea unor valori culturale și spirituale importante (ex: fondul de carte rară, arhive de documente vechi, de filme, de alte mijloace electronice suport pentru informații, imagini, programe etc.). În astfel de cazuri, pot fi distruse unicate a căror înlocuire este imposibilă, pierderile fiind ireparabile.

În al optulea rând, multe evenimente determină situații de urgență care periclitează mediul, în spații mai mici sau mai mari. Așa de exemplu, apele, care reprezintă un element indispensabil vieții, pot fi poluate cu hidrocarburi, substanțe radioactive, toxice sau alte materiale nebiodegradabile. La fel, aerul, alt element de bază al vieții poate fi contaminat cu gaze toxice, pulberi radioactive, vapori inflamabili, fum și produse de ardere etc. Solul poate fi îmbibat cu produse chimice periculoase ori distrus prin eroziune sau alunecări de teren. Vegetația și fauna din spațiile respective este afectată, iar comunitatea suferă.

În al nouălea rând, pentru restabilirea stării de normalitate sunt necesare măsuri și acțiuni urgente, precum și resurse suplimentare. În acest scop se impune asigurarea intervenției operative de către forțe rapide specializate. Prin intervenție rapidă se înțelege „acțiunile desfășurate, în timp oportun, de către structurile specializate în scopul prevenirii agravării situației de urgență, limitării și înlăturării, după caz, a consecințelor acesteia” (art.2 lit.l). Întârzie-rea intervenției duce la amplificarea consecințelor negative, sporirea eforturilor operaționale și creșterea duratei acestora.

La locul evenimentului, în momentul producerii acestuia, de cele mai multe ori nu sunt prezente resurse suficiente care să permită contracararea eficientă a consecințelor acestuia. Sunt însă și excepții, cum este cazul unor incendii declanșate în spații protejate corespunzător cu sisteme automate de detectare, avertizare și stingere, care reușesc să limiteze și să stingă incendiul. Amploarea și intensitatea situațiilor de urgență impun însă resurse umane, materiale și financiare suplimentare, care trebuie stabilite și alocate din timp, concentrarea forțelor și mijloacelor la locul intervenției făcându-se gradual.

Eficiența intervenției operative este strict determinată și de performanțele operaționale ale forțelor și mijloacelor concentrate. Util este sprijinul acordat forțelor de intervenție de către factorii responsabili, specialiștii sau de alte persoane aflate la locul intervenției.

Uzura avansată a mijloacelor tehnice, lipsa unor categorii de mijloace pentru operațiuni specializate, neasigurarea pentru personalul operativ a echipamentelor de protecție adecvate, diminuează performanțele operaționale, iar uneori pot duce la eșecul intervenției. În astfel de condiții precare, restabilirea stării de normalitate nu se asigură într-un termen rezonabil și cu pierderi limitate și acceptabile.

În al zecelea rând, pentru restabilirea stării de normalitate cu ajutorul forțelor și mijloacelor specializate aparținând unor autorități, instituții și servicii diferite, concentrate la locul intervenției și care acționează în cooperare, este necesar să se asigure managementul unitar al acestora. În acest sens, se elaborează din timp planuri de acțiune și de cooperare și se desfășoară antrenamente, exerciții, aplicații și alte acțiuni de pregătire profesională. Totodată, s-au constituit organisme și structuri cu responsabilități și atribuții specifice managementului situațiilor de urgență.

Prin management se înțelege un ansamblu de tehnici de direcționare, de organizare, de gestiune și de control a unei întreprinderi, a unui domeniu sau a unui sector de activitate, termenul fiind preluat din limba engleză. În anii anteriori se foloseau expresiile știința conducerii, stil de conducere, capacitate de conducere și altele, pornind de la cuvântul conducere. Instituirea prin lege a unui management unitar a urgențelor civile, s-a pus acum 30-40 de ani, urmare a unor dezastre și catastrofe cu o amploare deosebit de mare.

Ca problemă, este mult mai veche, ea fiind dedusă din principiile militare de conducere a operațiunilor de luptă.

Necesitatea managementului unitar rezultă în principal din condițiile și particularitățile în care se desfășoară acțiunile de răspuns în cazul situațiilor de urgență, cum sunt:

● concentrarea operativă și graduală la locul intervenției a forțelor specializate din structuri și amplasamente diferite;

● diferențele organizatorice și de funcționare ale forțelor de inter-venție;

● diversitatea domeniilor de pregătire profesională a forțelor de inter-venție;

● diversitatea și specificitatea mijloacelor tehnice utilizate la inter-venții, precum și a celor de comunicații;

● particularitățile planurilor de acțiune, complexitatea operațiunilor și diferențele de limbaj profesional;

● prezența pericolelor, multe imprevizibile pentru personalul de inter-venție.

Managementul unitar are rolul de a asigura conducerea într-o concepție unitară, interoperabilitatea și capabilitatea necesară îndeplinirii cu succes a misiunilor și operațiunilor de intervenție în situații de urgență.

În conceptul situațiilor de urgență evenimentele excepționale sunt de fapt tipurile de riscuri care privesc securitatea civilă și care constituie cazuri de forță majoră ce declanșează de regulă brusc și întrunesc, într-o măsură mai mare sau mai mică, aspectele caracteristice prezentate anterior.

Potrivit prevederilor art.2 lit.j din OUG nr.21/2004, tipurile de riscuri sunt „cazuri de forță majoră determinate de incendii, cutremure, inundații, accidente, explozii, avarii, alunecări sau prăbușiri de teren, îmbolnăviri în masă, prăbușiri ale unor construcții, instalații ori amenajări, eșuarea sau scufundarea unor nave, căderi de obiecte din atmosferă ori din cosmos, tornade, avalanșe, eșecul serviciilor de utilități publice și alte calamități naturale, sinistre grave sau evenimente publice de amploare, determinate ori favorizate de factori de risc specifici; grevele nu pot fi considerate tipuri de risc în condițiile prezentei Ordonanțe de Urgență”.

Nu pot fi considerate tipuri de risc generatoare de situații de urgență civile evenimentele care vizează exclusiv „ordinea publică” și „siguranța națională” ori au „caracter militar”.

Din textul ordonanței se observă că expresia „tip de risc” este echivalentă cu expresiile „calamitate naturală” și „sinistru grav”, care împreună cu termenul „dezastru” se regăsesc și în Constituția României (art.53).

Un înțeles similar sau foarte apropiat cu expresia „tip de risc” îl au și termenii: catastrofă, cataclism, dezastru și hazard, care inițial se refereau la evenimente excepționale naturale fortuite, generate de un concurs de circumstanțe necunoscute și uneori inexplicabile, ulterior utilizându-se chiar și pentru cele de natură umană sau provocate de activități umane, ori antropogene (tehnologice).

Termenul „dezastru”, potrivit prevederilor art.9 alin.1 lit.a) din Legea nr.481/2004 privind protecția civilă, are înțelesul de „eveniment datorat unor tipuri de riscuri, din cauze naturale sau provocate de om, generator de pierderi umane, materiale sau modificări ale mediului și care, prin amploare, intensitate și consecințe atinge ori depășește nivelurile specifice de gravitate stabilite prin regulamentele privind gestionarea situațiilor de urgență, elaborate și aprobate potrivit legii”. Situația de urgență generată de iminența producerii sau de producerea unui dezastru, este denumită și „situație de protecție civilă”.

Expresia „situație de protecție civilă” se referă însă și la unele situații determinate de conflicte militare sau de alte situații neconvenționale, care intră în domeniul de competență al protecției civile.

Prin cuvântul „riscuri” în general se înțeleg pericole, amenințări, și/sau vulnerabilități, previzibile, potențiale sau eventuale, ori probabilități de producere a unor evenimente, fiind stabilite în multe cazuri formule sau relații de calcul.

Situațiile de urgență se pot clasifica în funcție de tipurile de risc, având în vedere natura, originea sau geneza evenimentelor, nivelele de gravitate, arealul afectat și frecvența producerii lor.

Clasificarea după natura evenimentului:

Incendii, în raport cu:

sursele de aprindere: cu flacără, de natură termică, electrică sau mecanică, cu aprindere spontană (autoaprindere), naturală sau indirectă;

împrejurările determinante: neglijență, tehnice, intenționate (arson, autoincendiere);

locul izbucnirii: gospodăriile populației (domestice), agenți economici, instituții, mijloace de transport, culturi agricole, fond silvic (păduri), zone inaccesibile, în subteran.

Accidente:

domestice;

industriale: chimice, biologice, nucleare;

de transport: rutier, calea ferată, aerian, naval, metrou și tuneluri, teleferic; îndeosebi al persoanelor și al materialelor periculoase.

Explozii:

de gaze combustibile naturale sau industriale;

de vapori ai lichidelor inflamabile;

de mijloace explozive artizanale;

de explozivi;

de recipienți sub presiune;

de produse sau de amestecuri de substanțe ce pot deveni explozive (ex.:azotat de amoniu);

nucleare.

Avarii:

la instalațiile utilitare: gaze, apă, electrice, termice, canalizare, epurare;

la instalațiile industriale: chimice, petrochimice, siderurgice, energetice;

la rețelele de telecomunicații: de informatică, de radioteleviziune ori de poștă;

la căile sau rețelele de comunicații: radio, televiziune, telefoane, cablu pentru comunicații, inclusiv Internet;

la construcții hidrotehnice;

la conducte magistrale de produse petroliere, apă, gaze;

la construcții civile sau industriale: prăbușire parțială sau colaps, scufundare în teren.

Fenomene meteorologice periculoase:

inundații;

furtuni (vânt puternic și ploi abundente);

tornade;

temperaturi extreme în perioade prelungite (secete, îngheț);

căderi masive de grindină sau de zăpadă;

vânt puternic (taifun sau viscol);

curenți atmosferici sau nori contaminați radioactiv sau chimic.

Fenomene distructive de origine geologică:

cutremure de pământ;

alunecări de teren;

prăbușiri de teren;

erupții vulcanice.

Îmbolnăviri în masă:

epidemii;

epizootii;

intoxicări;

contaminări (prin iradiere sau infectare biologică).

Căderi de obiecte din atmosferă sau din cosmos:

nave cosmice;

sateliți;

meteoriți;

mijloace aeriene de trimitere la țintă a muniției.

Poluări:

ape;

aer;

sol;

subsol.

Evenimente publice de amploare:

adunări publice;

mitinguri;

spectacole;

întreceri sportive.

Muniție neexplodată

muniție utilizată dar neexplodată;

muniție veche nedezactivată.

Clasificarea oficială a tipurilor de riscuri generatoare de situații de urgență în România (H.G. nr.2288 /2004, Anexa nr.2)

Riscuri naturale:

fenomene meteorologice periculoase: furtuni, inundații, tornade, secetă și îngheț;

incendii de pădure;

avalanșe;

fenomene distructive de origine geologică: alunecări de teren, cutremure de pământ.

Riscuri tehnologice:

accidente, avarii, explozii și incendii: industrie, transport și depozi-tare produse periculoase; transporturi, nucleare;

poluare ape;

prăbușiri de construcții, instalații sau amenajări;

eșecul utilităților publice;

căderi de obiecte din atmosferă sau din cosmos,

eșuarea sau scufundarea unor nave;

muniție neexplodată.

Riscuri biologice:

epidemii;

epizootii/zoonoze;

Precizări privind unele tipuri de riscuri:

prin furtuni se înțelege vânt puternic și/sau precipitații masive și/sau căderi de grindină;

înghețul vizează și podurile și barajele de gheață, căderile masive de zăpadă, chiciura și poleiul;

la incendiile de pădure se au în vedere, pe lângă incendiile la fondul forestier și cele de vegetație uscată sau cele produse la culturi de cereale păioase;

sunt considerate riscuri industriale și prăbușirile de teren cauzate de exploatări miniere sau alte activități tehnologice;

riscurile în transporturi vizează transporturile terestre, aeriene și navale, inclusiv metroul, tunelele și transportul pe cablu;

eșecul utilităților publice vitale și de amploare poate afecta: rețele importante de radio, televiziune, telefonie, comunicații, de energie electrică, de gaze, de energie termică centralizată, de alimentare cu apă, de canalizare și epu-rare a apelor uzate și pluviale;

muniția neexplodată sau nedezactivată este considerată cea rămasă din timpul conflictelor militare.

În funcție de nivelul de gravitate evaluat în raport cu amplitudinea și intensitatea situației de urgență, unele situații de urgență se clasifică astfel:

Incendiile

Incendii minore (începuturi de incendiu);

Incendii semnificative (limitate, moderate, notabile);

incendii grave (importante, mari);

incendii foarte grave (importante, sinistre);

incendii catastrofale (majore);

incendii devastatoare (incendiu în masă, dezastru).

Evenimente industriale (accidente, explozii, avarii etc.), după indicele scării de gravitate stabilită prin Directiva Uniunii Europene (SEVESO)

incident;

accident notabil;

accident important;

accident grav;

accident foarte grav;

catastrofă.

Evenimente la centrale nuclearo-electrice, potrivit scării internaționale de clasificare

abateri

0 – nici o semnificație pentru siguranță;

1 – anomalie (defect).

incidente

2 – incident;

3 – incident serios.

accidente

4 – accident fără riscuri semnificative în exteriorul anvelopei;

5 – accident fără risc în exteriorul anvelopei;

6 – accident serios;

7 – accident major.

Cutremurele de pământ

funcție de tăria și gradul de intensitate:

slabe;

moderate;

puternice;

majore.

funcție de magnitudine (M) – scara Richter:

M ‹ 2 – microcutremur;

2 ‹ M ≤ 4,5 cutremur slab spre moderat;

4,5 ‹ M ≤ 6 – cutremur moderat spre puternic;

6 ‹ M ≤ 8 – cutremur mare (foarte puternic);

M › 8 cutremur major.

funcție de intensitate (I) – scara Mercalli modificată în SUA, o variantă adaptată devenind Scara Europeană a intensităților macroseismice, cu 12 niveluri.

Frecvent se utilizează și o clasificare generală estimativă a evenimentelor indiferent de natura lor și fără a se preciza date privind amploarea și intensitatea acestora:

eveniment minor (incident);

eveniment moderat (notabil);

eveniment grav (important);

eveniment foarte grav (foarte important, catastrofă);

dezastru.

Deasemenea, în unele cazuri se face referire la viteza de propagare a evenimentelor (instantanee, rapidă, medie, lentă), la arealul afectat (global, regional, local sau punctual), la frecvența producerii (mare, medie, redusă sau extrem de mică), precum și la nivelul de tolerabilitate a riscului (inacceptabil, tolerabil, acceptabil sau neglijabil).

Prin factor de risc se înțelege un „fenomen, proces sau complex de împrejurări congruente, în același timp și spațiu, care pot determina sau favoriza producerea unor tipuri de risc”

În cazul fiecărui tip de risc sunt o multitudine de factori de risc potențiali. Probabilitatea producerii evenimentului excepțional crește pe măsura reunirii și interacționării în același loc, a doi sau mai multor factori de risc.

Efectele negative ale agenților specifici

Efectele negative principale ale agenților dinamici, termici, chimici, electromagnetici și biologici specifici evenimentelor periculoase acționează asupra:

Persoanelor și animalelor: răniri, traumatisme, intoxicări, arsuri, șoc termic, degerături, electrocutări, orbire, asurzire, iradiere, infectare bio-logică, înec, panică sau deces;

Construcțiilor, bunurilor și valorilor: reducerea rezistenței meca-nice, deformare, topire, îngheț, ardere, contaminare, deteriorare, instabilitate, dislocare, pierderea siguranței în exploatare, perturbarea microclimatului, întreruperea funcționării, prăbușire sau colaps;

Mediului: poluare, dezechilibre, degradare, reducerea vizibilității, distrugeri ale florei, faunei și altor factori de mediu.

Impactul și urmările dezastrelor și altor evenimente periculoase în raport cu caracterul lor preponderent, pot fi grupate astfel:

Cu caracter antiumanitar și antisocial, întrucât:

periclitează viața, sănătatea și securitatea persoanelor;

restrâng exercitarea dreptului la libera circulație în zona sinistrată;

violează viața privată, domiciliul sau proprietatea;

implică dispersia, evacuarea sau munca forțată;

privează populația de unele servicii sociale sau de gospodărie comunală;

lezează patrimoniul cultural și spiritual.

Cu caracter economico-financiar, constând în:

deteriorarea sau degradarea de bunuri și valori;

distrugerea parțială sau completă a unor construcții, instalații și amenajări;

întreruperea sau perturbarea unor activități economice (de produc-ție, comerciale, de prestări servicii etc.);

dirijarea prioritară spre zonele sinistrate pe timpul situațiilor de urgență, a unor resurse umane, materiale și financiare;

acordarea de ajutoare și despăgubiri;

cheltuieli suplimentare pentru recuperare și reabilitare;

refacerea capitalului natural în zonele deteriorate;

restaurarea patrimoniului cultural afectat.

Cu caracter ecologic, constând în:

distrugerea unor componente ale faunei și florei sau ale eco-sistemelor;

deteriorarea sau poluarea unor factori de mediu (apă, aer, sol) care devin ostili vieții;

favorizarea creșterii efectului de seră sau deșertificarea;

Având în vedere că riscul cel mai mare în cazul acestor structuri industriale este reprezentat de incendiu, pe parcursul lucrării se va trata problematica pusă de incendii.

Pot fi ușor înțelese urmărind prezentarea schematică din figura 1.1.

Se observă astfel că sunt conținute trei faze:

faza de documentare – în cadrul căreia se face o scurtă introducere în teoria problemelor puse de riscul tehnologic la depozitele de hidrocarburi;

asemenea, pe parcursul aceleiași faze se prezintă unele cazuri reale exemplificative și soluțiile găsite de cercetători pentru reducerea riscului de incendiu;

faza de implementare reprezintă intrarea în detalii, prezentându-se metode de cuantificare și evaluare a riscului tehnologic, prin metoda bazată pe consecințe;

faza de îmbunătățire a instrumentelor de evaluare reprezintă lucrul efectiv pentru crearea unor instrumente de calcul dedicate simulării diferitelor palete de evenimente, în scopul stabilirii unor distanțe de siguranță și a unui necesar de forțe și mijloace.

Fig. 1.1. Prezentarea schematică a fazelor evaluării hazardului/riscului de incendiu.

Principiile managementului situațiilor de urgență sunt:

previziunea și prevenirea;

prioritatea protecției și salvării vieții oamenilor;

respectarea drepturilor și libertăților fundamentale ale omului;

asumarea responsabilității gestionării situațiilor de urgență de către autoritățile administrației publice;

cooperarea la nivel național, regional și internațional cu organisme și organizații similare;

transparența activităților desfășurate pentru gestionarea situațiilor de urgență, astfel încât acestea să nu conducă la agravarea efectelor produse[228].

Tabelul 1.1

Tipurile de hazard/risc și factorii de hazard/risc determinanți și favorizanți

Tabelul 1.1 (continuare)

2. Fenomenologia incendiului

2.1. Aspecte filozofice privind focul

De la începuturile omenirii, focul (pl. focurile; lat. focus; fr. feu; engl. fire; germ. feuer; rus. ogoni) a fost perceput ca o forță atât benefică cât și distructivă, în același timp. Astfel, multe din marile pierderi de vieți omenești și pagube materiale au fost atribuite focului.

Noțiunea de foc (lumină, flăcări, vâlvătăi, căldură și, mai recent, energie) este recunoscută în amănunt ca un element integrator, rudimentar în traiectoria de a ordona materia și societatea umană. Focul are o istorie lungă, trecând prin mai multe etape inegale în cursul civilizației. Dezvoltarea rasei umane, utilizând focul, a avut − probabil − patru etape:

− prima – cea mai lungă – poate fi numită și „etapa fără foc” când oamenii se temeau de foc și de vâlvătaia acestuia (precum animalele sălbatice); pe de altă parte, au avut ocazia de a face distincția între căldură și frig;

− a doua – folosirea focului din surse naturale, pentru a se încălzi, pentru a ilumina și pentru protecția de animale sălbatice; primul șemineu rudimentar realizat de om este datat acum aproximativ 300000 ani însă primele resturi de cenușă de la lemne arse (în mod aparent realizate de om nenatural) pot fi asociate cu homo erectus preistoric de acum 1500000 de ani (Koobi Fora, Kenya);

− a treia – oamenii au învățat să aprindă singuri focul; aceasta reprezintă o altă etapă extinsă, asociată cu dezvoltarea omului: câștigarea de experiență în utilizarea focului a făcut diferențierea între om și animal (folosirea focului ca armă sau ca sursă de încălzire), în sensul valorificării focului pentru gătirea cărnii care astfel a devenit mai ușor digerabilă; dezvoltarea gătitului a condus la realizarea unor feluri de mâncare mai gustoase și a permis petrecerea timpului cu alte activități decât vânătoarea;

− a patra – un progres clar a fost înregistrat când s-a reușit să se controleze și, apoi, să se exploateze focul: s-a realizat domesticirea focului, el fiind utilizat ca unealtă și ca sursă de energie.

Cele mai timpurii invenții ale omenirii au fost întotdeauna conectate cu utilizarea focului atât în procesarea hranei, dar și pentru prelucrarea altor materiale, în scopul de a le face mai utile sau atractive. Primele artefacte realizate de mâna omului au fost modelate din lut și datează din anii 15000 î.Hr. Alte obiecte de ceramică primitive au fost datate cu 7000 de ani mai târziu, în perioada mezolitică.

Prin anii 500 î.Hr, fierul putea fi topit și turnat, iar oțelul a apărut în anii 200 î.Hr, cu diferențieri în funcție de tratamentul termic și cel mecanic.

Heraclit a afirmat că apa, aerul și chiar „nemărginirea” sunt reprezentate de unele substanțe sau chiar obiecte materiale, însă focul semnifică procesul sau transformarea. Focul nu poate fi static. El nu este un „lucru”, el este forma de bază a realității. Focul însuși prezintă „tensiunea” contrariilor și chiar depinde de acestea. Focul supraviețuiește morții aerului, iar aerul supraviețuiește morții focului; apa supraviețuiește morții pământului, iar pământul supraviețuiește morții apei.

Focul a fost, în mod tradițional, nelimitat, sacru și auto-intitulat „nedefinit, fără limite”, început primordial, existență non-materială. Focul eliberează lumină (văz) care este transmisă (auz) prin aer, reflectată de apă și absorbită de pământ.

Miturile susțin că Prometeu a furat focul de la Zeus (Platonienii credeau că acest lucru l-a făcut de fapt fierarul Hefaistos). Oastane, profesorul lui Democrit, era conștient că există o putere naturală (este posibil să se fi referit la foc, ca o sursă de energie) care poate depăși toate celelalte puteri fiind capabil de unificare, dar și de distrugere repetată. Grecii se pare că au fost primii care au denumit cele patru elemente de bază – Pământ, Apă, Aer, Foc – (fig. 2.1) care reprezintă substanțialitatea din care este compusă existența (sau ființele).

a b c

Fig. 2.1. Reprezentarea mistică a focului [47]:

a diagrama parțial orientată ilustrează variate conotații cantitative (reprezentate prin cercuri) și calitative (reprezentate prin coloane cu săgeți) asociate timpurilor care onorau conceptul celor patru elemente; b bucla compusă din doi dragoni (denumiți „Uruboros”, care-și mănâncă reciproc coada) este dezvăluită împreună cu simbolurile celor patru elemente în colțuri. Dragonul de sus are aripi pentru a simboliza „volatilitatea”, în timp ce dragonul de jos are numai picioare pentru a arăta „soliditatea”; c cei doi pești, care-și mușcă unul altuia coada, creează simbolul „YIN – YANG”, care a avut un rol important în alchimia și filozofia chineze.

Se credea că focul [47] are origini atât cerești, cât și pământești: este adus din cer de fulgere și sălășluiește în subteran în lumea vulcanilor. Datorită naturii sale omniprezente și a asocierii sale atât cu binele, cât și cu răul, focul a fost (și în unele locuri încă mai este) venerat de mulți oameni de-a lungul civilizațiilor. Din variate motive psihologice, focul este considerat o putere personificată, animată sau vie: este roșu ca sângele uman și este cald precum corpul omenesc, strălucește puternic în noapte și poate lua forma “vieții eterne” sau, prin reaprin- derea constantă, poate fi transformat în “focul veșnic”. Se crede că focul masculin (principiul YANG – lumina) luptă din centru și are puterea de a descompune ceea ce a unit natura; focul feminin (principiul YIN – umbra) atacă de la suprafață, este dificil să-l împiedici și, adesea, dispare în fum.

Focul este cel mai bun servitor și cel mai de temut stăpân; un buștean care arde în șemineu reprezintă simbolul refugiului intim al căminului dar, în același timp, poate fi sursa unui potențial pericol devastator și, astfel, focarul distrugerii. Focul reprezintă sursa expansiunii și micșorării, anihilării și purificării. Lumina ideilor dezvăluie adevărul, strălucirea focului dovedește naturalețea acestuia. Focul este începutul fundamental având ca efect final sfârșitul [47].

Există un proverb latin „Ignis mutat res” – „Focul schimbă lucrurile”; cele mai mari puteri sunt ascunse în foc: el are puterea de a dizolva, a lichefia, a arde și a transforma. Este atotputernic; nimic nu-i poate sta împotriva. Celelalte elemente, pământul și aerul, au puteri mari, de asemenea, dar ele nu pot schimba cu adevărat materia. Cutremurele de pământ au puterea de a despica crusta pământului, de a fragmenta munții, de a înghiți orașe și sate, dar nu pot să schimbe natura esențială a lucrurilor. Apa are puterea de a disloca sau de a dilua; aerul are puterea de a dispersa; numai focul are puterea de a transforma cu adevărat. În urma focului rămâne ori numai scrumul ori o totală transformare a structurilor.

2.2. Generalități. Terminologie. Clasificări

În general și de regulă, incendiul (pl. incendiile; lat. incendium; it. incendio; fr. incendie; engl. fire; germ. Brand; rus. pojar) se înțelege ca fiind un foc mare care cuprinde și distruge prin ardere – parțial sau în totalitate un obiect (utilaj, mașină, aparat tehnologic, mobilă, vehicul, structură metalică sau nemetalică, recipient, rezervor (fig. 2.2,a), o incintă (apartament fig. 2.2,b), hală industrială, spațiu tehnologic, birouri, depozite, magazine comerciale etc.), o clădire, o pădure (fig. 2.2,c), o unitate industrială, un grup de locuințe ș.a.m.d. Cu semnificația sa tranzitivă, a incendia (incendiez; fr. incendier) înseamnă a da foc, a provoca un incendiu (cu scopul de a distruge). Acțiunea de a incendia și rezultatul acesteia constituie o incendiere (incendieri), obiectul care a suferit incendierea se denumește incendiat, iar cel (factorul) care a inițiat incendiul devine incendiator(oare). Persoana care face parte dintr-o formație organizată – − militară sau civilă, special instruită și dotată pentru a stinge (combate) incendiile, poartă numele de pompier (fr. pompier; engl. firefighter, fireman; germ. Feuerwehrmann, Feurmänner, Feuerleute; rus. pojarnik) [186].

a b c

Fig. 2.2. Alternativele tipice de incendii în funcție de spațiul de manifestare:

a incendiu la un rezervor atmosferic cilindric vertical (incendiu industrial); b incendiu la un apartament al unei clădiri (incendiu în construcții); c incendiu la o pădure (incendiu de pădure și vegetație uscată).

Calitatea unui corp sau unei substanțe de a se putea aprinde ușor în aer, respectiv de a lua foc și a arde repede, se definește prin conceptul de inflamabil. De regulă, substanțele inflamabile conțin mai ales carbon și hidrogen, oxidân-du-se cu ușurință și cu mare degajare de căldură. Proprietatea unei substanțe sau a unui corp de a fi inflamabile/inflamabil se denumește inflamabilitate. În limbaj academic, prin inflamabil se determină oricare sistem fizico-chimic ce produce − la temperatură relativ moderată – vapori sau gaze care, împreună cu aerul atmosferic, pot constitui un amestec combustibil [186].

Se cunosc, la nivel mondial, diverse clasificări ale incendiilor, în funcție de parametri, caracteristicile și efectele acestora. Conform standardului român SR EN 13501-1/2004, sunt definite patru clase de incendii, în funcție de materialele care ard [159], respectiv:

− clasa A incendii de materiale solide, în general de natură orga-nică, a căror ardere are loc, în mod formal, cu formare de jar;

− clasa B incendii de lichide sau de solide lichefiate;

− clasa C incendii de gaze;

− clasa D incendii de metale.

Substanțele (în general lichide, cu presiuni de vapori ridicate) care se transformă cu ușurință în vapori, la temperaturi și la presiuni obișnuite (ordinare), se denumesc volatile. Prin urmare, volatilizarea se înțelege ca fiind transformarea relativ rapidă a unei substanțe (lichide) în vapori, la temperatura și la presiunea obișnuite [186].

Reacția de combinare rapidă a unei substanțe cu oxigenul, însoțită de dezvoltare de căldură (întotdeauna) și, în mod obișnuit, de emisiune de lumină (flacără), se denumește ardere (sinonim combustie; pl. arderi; lat. ardere, ardens, ardent; lat. combustio, comburere; fr. combustion). Se va remarca, însă, că emisiunea de lumină (flacără) nu de fiecare dată însoțește arderea (oxidarea). Reacția corespunzătoare are loc la temperatura ordinară (uneori) sau numai dacă combustibilul este adus la o temperatură cel puțin egală cu temperatura sa de aprindere (de cele mai multe ori). După caracterul reacției, de asemenea în funcție de viteza lor de propagare (inclusiv a flăcării), arderile se determină prin temperatura de aprindere, căldura de ardere, temperatura de ardere și viteza de propagare a flăcării, deosebindu-se [1, 8, 19,127]:

− arderea normală – arderea obișnuită în spații deschise sau în focare (incinte special destinate), întotdeauna însoțită de flacără (arderea lemnului, cărbunilor, lichidelor combustibile etc.);

− arderea lentă – arderea, caracterizată printr-o viteză de reacție destul de mică, se produce la temperatură cu mult mai joasă decât cea corespunzătoare arderilor obișnuite, normale;

− arderea mocnită – arderea, privind nemijlocit focul, care este înăbușită, înfundată, fără flacără, care se desfășoară sub cenușă sau care este pe punctul de a înceta;

− arderea rapidă – arderea – în general de speța exploziei și detonați- ei – care survine în incinte închise (camere, birouri, bucătării, tubulaturi, recipiente, rezervoare, aparate tehnologice, blocuri de motor etc.), cu viteze de propagare a flăcării – dependente nemijlocit de viteza de reacție – de ordinul a 1 000 … 4 000 m/s; arderea rapidă se poate amorsa și de către o ardere lentă, întotdeauna degajând căldură și lumină;

− arderea completă – cea în decursul căreia este constatată arderea în totalitate a substanței combustibile, rezultând atât produse de ardere (cu compoziție chimică simplă) care nu mai ard (dioxidul de carbon, vaporii de apă etc.), cât și produse de ardere (în cantități mici) care mai pot arde (monoxidul de carbon, anhidrida sulfuroasă etc.);

− arderea incompletă – cea în decursul căreia nu poate arde, în totalitate, amestecul format combustibil-aer, cantitatea de aer implicată fiind insuficientă, pe de o parte, sau în exces, pe de altă parte; concomitent cu produsele rămase nearse (monoxidul de carbon, negrul de fum etc.), rezultă și produse de ardere mai variate, cu compoziție chimică complexă, adesea toxice (monoxidul de carbon, alcoolii, cetonele, aldehidele, acizii), capabile să ardă și, astfel, în contact cu aerul, să formeze amestecuri inflamabile-explozive;

− arderea fără flacără – arderea violentă, aproape completă, care este posibilă pe suprafețe refractare, poroase, incandescente, rezultând temperaturi deosebit de ridicate sau înalte.

Cheia înțelegerii modului de apariție și dezvoltare a unui incendiu o reprezintă cunoscutul triunghi al arderii (fig. 2.3) [12, 13], care presupune existența − la un moment dat − a celor trei elemente:

− carburant (materialul combustibil);

− comburant (aer, oxigen);

− sursă de aprindere (căldură).

Fig. 2.3. Triunghiul arderii.

Substanțele solide, lichide sau gazoase, de obicei organice, care ard (cu sau fără flacără) dezvoltând căldură și care sunt folosite ca izvor de energie în industrie, pentru uz casnic etc., se denumesc combustibile – combustibili (lat. combustio, comburere; fr. combustion, combustible). Ca sorginte, combustibilii pot fi naturali sau artificiali (sintetici etc.) [186].

Combustibilii, în general lichizi sau lichefiați și suficient de volatili, care se folosesc ca sursă de energie în motoarele cu ardere internă (cu explozie), se denumesc carburanți (lat. carbo – carbon; fr. carburant, carburation).

Oxigenul, amestecurile de oxigen cu alte gaze și substanțele ce conțin oxigen pe care-l eliberează pentru a se combina cu o altă substanță, astfel producând combustia și întreținând arderea acesteia din urmă, se denumesc – în-tr-un singur concept – comburanți (lat. comburens; fr. comburant). Principalii comburanți sunt oxigenul (care este comburant, dar nu este combustibil- -carburant !), aerul și azotații.

Principalele cauze ale aprinderii substanțelor combustibile, în general, sunt următoarele: • acțiunea directă a flăcării; • contactul cu resturi materiale, obiecte, componente etc. incandescente (chibrituri aprinse; mucuri de țigări nestinse; reșouri electrice branșate; lămpi electrice neprotejate, neconforme sau deteriorate; focuri deschise etc.); • efectele necontrolate ale energiei electrice (scânteie electrică; scurtcircuitare; încălzire sub sarcină a unui conductor electric; aparataj electric defect; transmitere de căldură de natură electrică; descărcări electrice atmosferice etc.); • efectele necontrolate ale energiei mecanice (flăcări; scântei; loviri; șocuri; presiune-presurizare etc.); • efectele energiei radiante (radiație solară mai multe sau mai puțin concentrată prin efect de lentilă; transmitere de căldură prin termoiradiere etc.); • efectele neprevăzute sau neaflate sub control ale unor procese chimice (reacții puternic exoterme/exotermice; var nestins în contact cu apa; contactare directă între acizi concentrați H2SO4, HNO3 – și substanțe combustibile etc.) [186].

Orice proces de ardere implică următoarea succesiune de (trei) faze: oxidarea (faza 1), aprinderea (faza 2) și arderea propriu-zisă, adică incendiul (faza 3). Prin urmare, întotdeauna incendiul este un efect (al fazelor 1 și 2), iar despre “un început de incendiu” se poate vorbi numai cu referire la prima fază (oxidarea) și nicidecum cu referire la faza a treia (când incendiul ori este, ori nu este !).

Aprinderea (pl. aprinderi; lat. appre[he]ndere) se definește ca fiind fenomenul chimic care se produce atunci când dezvoltarea de căldură prin oxidare este mai intensă decât pierderea de căldură prin propagarea oxidării în zonele imediat învecinate. Prin urmare, aprinderea unei anumite substanțe combustibile poate avea loc numai în prezența unei surse de căldură și a oxigenului (din aer sau din altă sursă). Evident, în absența căldurii sau a oxigenului, fenomenul aprinderii nu poate surveni ca atare și de la sine [186].

Varietățile principale de aprindere sunt:

− inflamarea – aici înțeleasă ca fiind o ardere rapidă, într-un interval de timp extrem de scurt, a vaporilor provenind dintr-un fluid lichid combustibil, bineînțeles, în prezența oxigenului (din aer) și într-o anumită concentrație a amestecului vapori-aer;

− autoinflamarea – aprinderea de la sine și imediată (deci în afara contactului cu o sursă de aprindere) a unui fluid lichid combustibil, pentru aceasta fiind suficientă doar prezența aerului (respectiv, a oxigenului);

− autoaprinderea – declanșarea arderii unei substanțe combustibile numai pe seama ridicării temperaturii sale și aceasta fără intervenția unei surse exterioare, așa-zise deschise, de aprindere; evident, autoaprinderea este corelată cu autoîncălzirea, dar nu se poate confunda cu aceasta din urmă;

În corelație cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor emanați, fluidele lichide combustibile se clasifică [21, 72,113] potrivit tabelului 2.1.

Tabelul 2.1

Clasificarea fluidelor lichide combustibile

În condițiile substanțelor lichide volatile, inflamarea (stadiul așa-zis inițial) și arderea (stadiul așa-zis final) sunt posibile numai dacă substanțele respective trec, mai întâi, în starea de vapori. Evident, circumstanțele de incendiere pot fi dintre cele mai variate. Dar, luând în considerație caracterul evaporării și cel al formării amestecului combustibil de vapori și aer, se pot distinge [1, 4, 8, 24, 30-34]:

− arderea (incendierea) fluidului lichid de speța celui vărsat sau deversat pe suprafețe materiale de o anumită natură și consistență (podele, pardoseli, planșee, platforme betonate, platforme tehnologice, spații tehnologice și de depozitare, instalații, utilaje etc. – când se formează un strat relativ gros de fluid lichid inflamabil; suprafețe poroase pe bază de nisip, zgură, pământ etc. – − când fluidul lichid inflamabil se îmbibă în masa poroasă; suprafețe lichide ale râurilor, lacurilor, mărilor etc. – când se formează o “peliculă” sau o “pată” mai mult sau mai puțin continuă, în mișcare preferențială), respectiv arderea (incendierea) fluidului lichid deversat sau revărsat în incinte deschise precum cele ale instalațiilor tehnologice industriale (fig. 2.4, a);

− arderea (incendierea) jeturilor de fluide lichide combustibile (fig. 2.4,b);

− arderea (incendierea) cvasiinstantanee a norilor formați în urma unei scurgeri/scăpări de gaze/vapori combustibili, este cunoscută sub denumirea − mai mult sau mai puțin consacrată − de glob de foc (GF); trebuie să se facă o distincție clară între globul de foc (fig. 2.4,c) rezultat în urma formării unui nor de vapori combustibili și globul de foc cauzat de ruptura mantalei unui recipient sub presiune, acest fenomen făcând parte din succesiunea înlănțuită a evenimentelor implicate în generarea de fenomene de speța BLEVE (Boiling- -Liquid, Expanding-Vapor Explosion (engl.) – Explozie prin destinderea vapori-lor unui fluid lichid, la fierbere) [188];

− arderea (incendierea) întârziată a norilor de gaze/vapori, vapour cloud fire or flash fire (engl.); diferența dintre globul de foc (fig. 2.4,c) și incendiul de tip nor de gaze (fig. 2.4,d) este dată de momentul în care se pro-duce aprinderea amestecurilor; în primul caz, aceasta se produce cvasiinstanta-neu, iar în cel de-al doilea caz – cu o oarecare întârziere. De asemenea, incendi-erea norilor de gaze „vapour cloud fire” VCF (engl.) (fig. 2.4,d) se face fără crearea unei suprapresiuni și nu trebuie confundată cu explozia norilor de gaze „vapour cloud explosion” VCE (engl.).

De remarcat că cele patru alternative (a, b, c și d), ilustrate sugestiv în figura 2.4, sintetizează majoritatea stărilor de incendiere a fluidelor lichide com-bustibile, inflamabile, atât în încăperi sau alte incinte închise, cât și în așa- -numitul “aer liber” din domeniul industrial [188].

a b

c d

Fig. 2.4. Alternativele tipice de incendii în domeniul industrial:

a incendiu de lichide combustibile într-o incintă așa-zisă deschisă „pool fire” (engl.), feu de nappe (fr.); b incendiu de tip jet „jet fire” (engl.); c incendiu de tip glob de foc „fireball” (engl.); d incendiu de nori de gaze/vapori „vapour cloud fire or flash fire” (engl.).

Un caz particular al arderii (incendierii) fluidelor lichide de speța celui vărsat sau deversat pe suprafețe materiale (fig. 2.4, a) este arderea (incendierea) în incinte, structuri și sisteme constructive asimilabilă celei tipice pentru rezervorul atmosferic cilindric vertical (fig. 2.5).

La incendierea în rezervoarele cilindrice verticale atmosferice de tip standard pentru stocarea petrolului [188] (țițeiului) și altor produse petroliere așa-zise negre, se constată – uneori – că, după o evoluție temporară relativ calmă, arderea se intensifică neașteptat, jerba de flăcări se înviorează și o mare cantitate de fluid lichid aprins (de ordinul zecilor de tone) „sare” în afară și se răspândește pe spațiul din jur (radial, de ordinul zecilor de metri), peste bordul mantalei deschise parțial sau total, complicând mult circumstanțele și, de regulă, implicând extinderea zonei incendiate violent. Fenomenul nu se constată la produsele așa-zise albe, rezultate din prelucrarea primară a petrolului (brut) și este condiționat de prezența apei fie în forma stratului decantat pe fundul rezervorului, fie în formă de emulsie [188, 189, 193].

a b

c d

Fig. 2.5. Incendii în circumstanțele sistemelor de speța rezervorului atmosferic cilindric

vertical:

a incendiu la un rezervor al rafinăriei Orion, Norco, Louisiana, S.U.A., 31.05.2001 [187]; b incendiu la un parc de rezervoare din Buncefield, Hemel Hempstead, Hertfordshire, U.K., 11.12.2005; c incendiu la cuva de retenție a unui rezervor al companiei petroliere Harouge Oil Operation Company, Libia, 19.08.2008; d incendiu la un rezervor al unei baze petroliere situate lângă râul Johore, Malaezia, în data de 17.05.2008.

2.3. Dezvoltarea și propagarea incendiilor

Incendiul se dezvoltă și se extinde prin ardere directă, care rezultă din efectul flăcărilor asupra materialelor combustibile și prin transferul termic către alți combustibili prin conducție, convecție sau radiație [19, 20]. Fiecare dintre cele trei modalități de transfer termic pot prezenta o importanță deosebită, în funcție de circumstanțele în care se inițiază și se dezvoltă incendiul. Conducția este importantă în mod special prin faptul că permite căldurii să treacă printr-o barieră solidă (ex. perete, uși etc.) și să aprindă un material situat de partea cealaltă a barierei. Totuși, cea mai mare parte a transferului termic, în cazul incendiilor, se produce prin convecție și/sau radiație. De fapt, se estimează că în majoritatea incendiilor, aproximativ 70% din căldură este emanată prin convecție (transfer termic prin intermediul unui gaz sau lichid în mișcare). Produsele fierbinți rezultate în urma arderii, ce se ridică sub formă de gaze, au temperaturi cuprinse în intervalul 800 … 1200°C. În a treia modalitate de transfer termic, respectiv radiația, căldura radiată este transferată direct obiectelor din jur. Din aceste motive, radiația termică este modul predominant de transfer la incendiile din domeniul industrial.

Aceste procese de transfer termic se întrepătrund [21], propagarea arderii depinzând de: • compoziția chimică și viteza de ardere a materialului aprins; • temperatura mediului înconjurător; • curenții de aer din atmosferă sau cei care se formează; • cantitatea de materiale combustibile supusă arderii; • sursa de aprindere; • configurația spațiului în care se produce arderea; • obstacolele întâlnite în cale etc.

2.4. Flăcările de la incendiu

Flacăra este o zonă de ardere gazoasă (vizibilă) rezultată în urma procesului de combustie, care emite energie radiantă cu lungimi de undă care variază în funcție de compoziția chimică a combustibilului [18, 21].

Flacăra constă, în general, dintr-un amestec de oxigen și de alte gaze, cum ar fi hidrogenul și monoxidul de carbon. Flăcările cele mai strălucitoare nu sunt întotdeauna și cele mai fierbinți. De exemplu, temperatura flăcării emise de hidrogen este foarte mare. Totuși, deși se combină cu oxigenul când arde, pentru a forma apă, flacăra emisă de hidrogen abia se vede în condiții normale. Când hidrogenul este pur și aerul din jurul său nu conține praf, flacăra emisă de hidrogen nu poate fi văzută, nici chiar într-o cameră întunecată.

Pentru a înțelege mai bine cum se manifestă flăcările, poate fi folosită − − de exemplu − arderea unei lumânări (fig. 2.6). Când se aprinde o lumânare, căldura chibritului topește ceara (amestecul dintre ceară naturală și parafină), care se ridică pe fitil și este vaporizată apoi de căldură. Pe măsură ce este topită de căldură, ceara vaporizată se combină cu oxigenul din aer și produce căldură

Fig 2.6. Distribuția temperaturilor într-o flacără de lumânare.

și lumină sub forma unei flăcări. Flacăra lumânării are trei zone ce se disting cu ușurință. Zona de la interior este cea mai puțin luminoasă și se compune dintr-un amestec gaz/aer la o temperatură joasă. În a doua zonă a flăcării, hidrogenul și monoxidul de carbon (două dintre numeroasele produse rezultate în urma descompunerii cerii) reacționează cu oxigenul, pentru a forma produse de ardere, inclusiv apă și dioxid de carbon. În această zonă, temperatura flăcării este de 590 … 680°C, ceea ce este suficient pentru a disocia gazele în flacără și pentru a produce particule libere de carbon. Aceste particule se încălzesc până la incandescență și apoi se consumă. În afara zonei luminoase, este o a treia zonă invizibilă, în care monoxidul de carbon și hidrogenul rămas se consumă. Această zonă nu este vizibilă ochiului uman. figura 2.6 descrie distribuția temperaturilor într-o flacără de lumânare.

Toate substanțele combustibile necesită o cantitate finită de oxigen, pentru a arde complet. În procesul de ardere a unei lumânări sau a unor solide, precum lemnul sau cărbunii, atmosfera înconjurătoare asigură această cantitate de oxigen. În arzătoarele de gaze, aerul sau oxigenul pur se amestecă cu gazul, la baza arzătorului, astfel încât carbonul se consumă aproape instantaneu la gura arzătorului. Acesta este un exemplu de flacără preamestecată. Cea mai fierbinte porțiune a flăcării unui arzător Bunsen are o temperatură de aproximativ 1600°C. Cea mai fierbinte porțiune a flăcării oxiacetilenice, folosite la tăierea și sudarea metalelor, atinge aproximativ 3 500°C, datorită cantității mari de oxigen. Dacă se mărește cantitatea de oxigen, atunci temperatura rezultată va fi mai mare decât aceea rezultată din arderea combustibilului în condiții normale.

2.5. Produsele rezultate în urma arderii

Produsele de ardere și de descompunere care rezultă pe durata incendiului sunt, în general, părți componente ale fumului.

Fumul, ca produs vizibil al majorității produselor de ardere, este format din particule nearse ale materialului incendiat, din vapori și gaze care dau un colorit caracteristic, miros și gust. Fumul degajat la incendii diferă, în mare măsură, în ceea ce privește concentrația, aspectul și natura componenților. Astfel, el se poate prezenta ca o emanație slab colorată, care conține produse de descompunere sau de condensare, ori sub forma unor nori negri, încărcați cu funingine. Cantitatea de funingine care se formează în urma unei arderi in-complete, este variabilă și depinde de natura combustibilului, de mărimea focarului și de condițiile de ventilație.

În cazul incendiilor izbucnite în aer liber, produsele rezultate în urma unor arderi complete se degajă în cantități mai mari decât în cazul incendiilor în spații închise. În aceeași ordine de idei, produsele arderii incomplete sunt mai reduse [45].

2.6. Viteza de ardere

Viteza de ardere este o caracteristică cantitativă importantă în descrierea și evoluția unui incendiu, fiind influențată de mai mulți factori, prezentați în cele ce urmează [19-21].

Viteza de ardere, în cazul gazelor, se definește prin cantitatea de gaze ce arde în unitatea de timp, fără a ține seama de factorul suprafață (esențial în cazul lichidelor).

Viteza de ardere, în cazul lichidelor, se definește prin reducerea grosimii stratului de lichid ce arde în unitatea de timp – este o viteză lineară. Viteza de ardere a lichidelor este influențată, în mare măsură, de viteza de evaporare, ca- re − la rândul său − depinde de presiunea de vapori, de viteza de reînnoire a atmosferei deasupra suprafeței libere a lichidului (curenții de aer), de condițiile meteorologice (crește cu creșterea temperaturii și presiunii atmosferice), de viteza vântului și a curenților de aer (influențează favorabil) și de cantitatea de căldură transmisă de flăcări către lichid.

Viteza de ardere a solidelor se definește în raport cu masa: cantitatea de materiale combustibile arse pe unitatea de suprafață de ardere și într-un interval de timp [21].

2.7. Temperatura de ardere

Cu cât temperatura de ardere este mai ridicată, cu atât se disipează mai multă căldură în mediul înconjurător și pericolul de dezvoltare a incendiului crește. Pe durata procesului de ardere se formează produse de oxidare inter-mediare instabile, însă foarte active (atomi liberi, radicali, peroxizi etc.). Peroxizii cedează cu ușurință oxigenul, care intră în reacție cu substanțele neoxidate [19, 21].

Temperatura teoretică de ardere nu trebuie confundată cu temperatura flăcărilor sau a materialelor în stare de incandescență. Temperatura reală de ardere a unei substanțe, în condițiile unui incendiu, este întotdeauna mai joasă decât cea teoretică, deoarece arderea nu se desfășoară complet, din cauza lipsei de oxigen din aer și pentru că există pierderi de căldură în mediul înconjurător. Temperatura din zona incendiului poate fi determinată prin măsurarea nemijlocită cu ajutorul unor aparate sau prin calcul analitic cu ajutorul unor formule matematice, prin apreciere după culoarea părților metalice încălzite în diferite zone ale focarului sau ale materialelor nearse topite ș.a. Ea variază la majoritatea substanțelor combustibile, în general în intervalul 700 … 2 200ºC. În practică, însă, aceste temperaturi sunt mai mici, diminuându-se valoarea lor cu aproximativ o treime din cea teoretică.

2.8. Date statistice privind incendiile

Incendiul este un fenomen periculos care, în fiecare an, produce rănirea unui număr mare de persoane, dar și un număr semnificativ de decese.

La începutul secolului 21 [3, 4], populația Terrei era de aproximativ 6 300 000 000 de persoane. Anual, sunt raportate 7 000 000 … 8 000 000 de incendii, în urma cărora se înregistrează 70 000 … 80 000 de persoane decedate și 500 000 … 800 000 de persoane rănite.

Tot la începutul secolului 21, populația Europei era de aproximativ 700 000 000 de persoane. Anual, sunt raportate 2 000 000 … 2 500 000 de incendii, în urma cărora se înregistrează 20 000 … 25 000 de persoane decedate și 250 000 … 500 000 de persoane rănite.

În intervalul 2000 – 2008, la nivel național, s-au înregistrat 112 005 de incendii, repartiția acestora pe ani fiind următoarea [3, 4]: în 2000 s-a intervenit la 15 678 de incendii; 11 910, în 2001; 12 745, în 2002; 9 867, în 2003; 9 590, în 2004; 10 199, în 2005, 12 626, în 2006; 13 560, în 2007 și 15 530 în 2008 (fig. 2.7).

În perioada mai sus menționată, în urma celor 112 005 de incendii s-au înregistrat 2 083 de victime (decedați) și 2 500 de persoane rănite (fig. 2.8).

Datele statistice reprezintă instrumente nu foarte exacte în analizele generale de securitate la incendiu, însă sunt foarte importante, din moment ce oferă plaja de efecte ale incendiilor, pentru intervale de timp relativ mari.

Fig. 2.7. Situația statistică a victimelor (deceselor), înregistrate ca urmare a incendiilor, la

nivel național, în intervalul 2000-2008.

Fig. 2.8. Situația statistică a persoanelor rănite, înregistrate ca urmare a incendiilor, la nivel

național, în intervalul 2000-2008.

2.9. Concluzii

Istoria este plină de idei și informații care demonstrează evoluția incendiului de la un fenomen inexplicabil, la unul explicat. Explicarea incendiu-lui a fost făcută prin metode puerile la început, însă ulterior s-au dezvoltat metode științifice, utilizându-se noțiuni de chimie, fizică și matematică.

Incendiile industriale nu sunt foarte frecvente, comparativ cu incendiile izbucnite în construcții, însă sunt fenomene foarte periculoase datorită dimensi-unilor mari și vitezei de manifestare.

De obicei, incendiile din sistemele și structurile tehnice și tehnologice izbucnesc după ce are loc scurgerea de combustibil, deci se poate spune că incendiile de scurgere sunt parte a unui continuum de posibile regimuri de ardere. De exemplu, un incendiu de scurgere poate fi consecința unei eliberări masive de combustibil în absența unei surse de aprindere, ceea ce permite acumularea combustibilului înainte de a se aprinde. Totuși, combustibilii lichizi se pot volatiliza și pot forma un amestec inflamabil, urmând aprinderea în faza de gaz și formarea unui incendiu al norului de vapori; dacă, apoi, zona de ardere se deplasează către combustibilul vărsat, atunci se formează un incendiu de scurgere sau, în mod alternativ, dacă scurgerea este relativ mică, poate urma o flacără de tip jet de la locul scurgerii. Scurgerile de combustibil având și o sursă de aprindere pot conduce direct la incendii de tip jet sau, dacă eliberarea de combustibil este de proporții, se poate ajunge la un glob de foc.

3. Structura incendiilor

Structura majorității incendiilor (descrisă grafic în fig. 3.1), poate fi împărțită după cum urmează [9, 10]:

Fig. 3.1. Trăsăturile dinamice generale ale unui incendiu.

− combustibilul lichid în sine; în cazul scurgerilor adânci, poate să existe un flux convectiv semnificativ în interiorul lichidului care – în anumite cazuri – influențează rata de vaporizare a lichidului și, prin urmare, determină caracteristicile „exterioare” ale incendiului; interacțiunea dintre incendiu și vasul care-l înconjoară (dacă acesta există) poate avea un impact major asupra arderii;

− o zonă de vapori de combustibil nearși, aflați deasupra unui lichid, care poate fi aproximată, pentru cele mai multe cazuri, ca având o formă constant conică;

− o zonă de flăcări luminoase care înconjoară conul de vapori, cu o formă, de asemenea, destul de constantă;

− o zonă de combustie aflată deasupra zonei de flăcări luminoase, unde există intermitențe și turbulențe evidente în flacără;

− conul produselor de ardere, în general, este caracterizat printr-o mișcare turbulentă și ascensională.

Fiecare zonă individuală a fost descrisă în amănunt în literatura de specialitate și numeroase studii au investigat parametrii diferiți care controlează comportarea în fiecare regim și interacțiunile dintre regimuri [13, 14]. Incendiul rezultat este apoi cuantificat printr-un număr de „cantități măsurabile” dintre care cele mai importante sunt:

− rata de pierdere masică: acesta este strâns relaționată cu rata de eliberare a căldurii;

− rata de eliberare a căldurii: cantitatea totală de energie (sub formă de căldură), eliberată de incendiu în funcție de durată;

− temperatura flăcărilor: în mod curent, se măsoară temperatura centrală sau medie a flăcărilor [13];

− înălțimea flăcărilor: distanța de la suprafața care arde și până la „vârful” flăcării, care se presupune că este punctul de 50% intermitență [13, 14];

− producerea de funingine și produse de combustie: se exprimă, de obicei, prin raportul de combustie al produsului (g/g);

− radiația: descrisă fie ca emitanța flăcărilor într-un punct dat în spațiu prin radiație (kW/m2), fie ca sumă a căldurii pierdute prin radiație (kW) [13].

Aceste cantități măsurabile sunt controlate de un număr de „caracteristici fizice” asociate cu scurgerea, începând de la parametri simpli și până la fenomene complexe, inclusiv:

− geometria scurgerii (diametru, adâncime, substrat);

− compoziția combustibilului;

− condițiile de ventilație (vânt, ventilație forțată sau restricționată

etc.);

− geometria înconjurătoare (mediu deschis, înălțime a comparti-

mentului, apropiere de pereți etc.);

− caracteristica materialelor liante, de exemplu cele folosite la

construcția buzei tăvilor scurgerilor de lichid.

Aceste trăsături fizice afectează comportamentul de ardere al scurgerii și sunt evaluate cu ajutorul cantităților măsurabile. În continuare, sunt examinate detaliat fenomenele fundamentale de substrat.

3.1. Rata de pierdere masică

Experimentele incipiente cu scurgeri provenind din combustibili lichizi au arătat că există două regimuri de bază ale incendiilor de scurgere: radiative (arderea unor suprafețe întinse de scurgere) și convective (arderea unor supra-fețe puțin întinse de scurgere) [11]. Rata de ardere pe unitatea de suprafață (și, prin urmare, majoritatea caracteristicilor) a (ale) incendiilor de scurgere crește odată cu diametrul suprafeței de până la o limită de 2 … 3 m; dincolo de această limită, nu mai depinde de diametru și poate descrește ușor [11]. Această dependență este strâns legată de regimul de ardere, care devine din ce în ce mai mult dominat de radiație, pe măsură ce nivelul funinginii crește, până la punctul în care flacăra se vede doar pe o porțiune (zonă) la baza incendiului. Mai multe studii arată o ușoară descreștere în rata de ardere la un diametru foarte mare (≈10 m) al scurgerilor, însă nu există suficiente date pentru a descrie cu acuratețe aceste cazuri generale [11].

În tabelul 3.1 se regăsesc valori numerice obținute prin determinări experimentale pentru rata de pierdere masică și constanta empirică () de la teste de incendii de scurgeri cu diametru mare de lichide combustibile adaptate din diverse surse [10, 11].

Tabelul 3.1

Rata de pierdere masică a unor fluide lichide combustibile

3.2. Rata eliberării de căldură

Dezvoltarea incendiului este caracterizată de rata de eliberare de căldură (HRR – Heat Release Rate) în funcție de durată. Prin urmare, determinarea ratei de eliberare de căldură se constituie într-un aspect esențial pentru modelarea incendiilor.

Rata de eliberare de căldură nu este o caracteristică fundamentală a unui combustibil și de aceea nu poate fi calculată din caracteristicile de bază ale combustibilului. Tabelul 3.2 listează valori caracteristice ale ratei de eliberare de căldură obținute prin arderea unor fluide combustibile și înregistrarea căldurii cedate de sursă.

Cea mai cunoscută metodă de măsurare a ratei de eliberare de căldură este cunoscută sub numele de „calorimetria consumului de oxigen” (fig. 3.2).

Baza acestei metode este că majoritatea gazelor, lichidelor și solidelor eliberează o cantitate constantă de energie pentru fiecare unitate masică de oxigen consumată. Cu o abatere de ± 5% (procente masice) pentru majoritatea hidrocarburilor combustibile, HRR s-a constatat a fi de 13 100 kJ/kg de oxigen consumat. După aprindere, toate produsele de ardere sunt colectate și evacuate printr-o conductă, în care se măsoară debitul și compoziția gazelor, pentru a se determina cât oxigen a fost consumat pentru ardere.

Tabelul 3.2

Rata eliberării de căldură a unor fluide combustibile

Fig. 3.2. Calorimetru de mari dimensiuni pentru determinarea parametrilor

incendiilor (rata de eliberare a căldurii, concentrația produselor de

combustie etc.) – NIST, Gaithersburg Md., S.U.A [9].

3.3. Temperatura flăcărilor

O flacără poate fi descompusă, în mod convențional, în două: flacăra de difuzie și flacăra preamestecată. Flacăra de difuzie este aceea în care com-bustibilul și oxigenul sunt transportate din direcții diferite, în zona de reacție (flacăra). Flacăra preamestecată este aceea în care oxigenul este amestecat cu gazul combustibil folosindu-se un dispozitiv mecanic necesar combustiei.

Majoritatea flăcărilor turbulente preamestecate se regăsesc în sistemele cu ardere internă, cum ar fi boilerele, furnalele, arzătoarele de gaz, torțele oxi-acetilenice. Majoritatea flăcărilor naturale produc flăcări de difuzie, deoarece nu există nici un arzător sau alt dispozitiv mecanic care să amestece combustibilul și aerul. Ca exemplu, se dă flacăra produsă de lumânare, un coș de gunoi arzând, o scurgere de combustibil lichid sau un incendiu de pădure.

Temperatura flăcărilor. Comportamentul pulsatoriu al flăcării influen-țează temperatura. Temperatura variază de-a lungul lungimii și înălțimii flăcării, iar temperatura într-un punct anume va avea fluctuații mari, în special înspre marginile și la vârful flăcărilor. De aceea, orice discuție asupra temperaturii flăcărilor implică, de obicei, menționarea temperaturii centrale sau a tempera-turii medii a flăcărilor, care se determină prin măsurarea temperaturii la inter-vale de timp diferite și în diferite zone din flacără.

Tabelul 3.3 conține temperatura medie a flăcărilor pentru diferiți combustibili. Se observă că temperatura flăcării pentru benzină este aproximativ aceeași ca și pentru lemn. Deși aceste valori pot părea ciudate, ele se explică prin caracteristici de radiație diferite ale flăcărilor produse de materialele respective.

Tabelul 3.3

Temperaturile medii ale flăcărilor, înregistrate

la unele teste de incendiu

Temperatura flăcărilor incendiilor produse în aer liber. Punctul de plecare, pentru a lua în discuție temperatura flăcărilor la incendiile produse în aer liber, poate fi rezultatul cercetărilor făcute de McCaffrey [9], care a studiat − − în detaliu – temperaturile flăcărilor difuze turbulente.

Din teste rezultă că temperatura înregistrată în zona de flăcări inter-mitente și turbulente este, de regulă, de 320 … 400°C. Pentru incendii de mici dimensiuni, temperatura în zona de flacără luminoasă și continuă este în jur de 900°C. Pentru incendii de mari dimensiuni, temperatura din zona persistentă poate atinge 1 000 … 1 200°C.

Temperatura adiabatică a flăcărilor. Temperatura adiabatică a flăcărilor va fi atinsă (teoretic) într-un sistem ideal de combustie, în care nu sunt pierderi de căldură (de exemplu prin radiația flăcărilor). Deoarece acest lucru este, practic, imposibil și nu poate fi realizat într-un caz real, temperatura adiabatică a flăcărilor este o valoare pur teoretică, obținută prin calcul. Tabelul 3.4 conține valorile temperaturii adiabatice pentru mai mulți combustibili.

Tabelul 3.4

Temperatura adiabată a flăcărilor pentru unii combustibili

3.4. Înălțimea flăcărilor

Înălțimea flăcării este un indicator important al unui incendiu, fiind în legătură directă cu transferul de căldură și cu propagarea acestuia. Pe măsură ce gazele fierbinți se ridică deasupra flăcării, temperatura și viteza produselor de combustie se modifică pe parcursul amestecării cu aerul din jur. Înălțimea și temperatura flăcărilor sunt importante în estimarea aprinderii obiectelor adia-cente. Figura 3.3 conține o reprezentare schematică a fluctuației înălțimii flăcărilor, asociate cu structura pulsatorie și intermitentă a flăcărilor, în special la vârful acestora.

Fig 3.3. Reprezentarea schematică a fluctuațiilor înălțimii flăcărilor.

Această intermitență este provocată, în mare parte, de amestecul turbulent cu aerul, iar comportamentul pulsatoriu are efect asupra temperaturii flăcării.

Înălțimea flăcării poate fi înregistrată prin observarea vizuală a foto-grafiilor (fig. 3.4) și filmelor de la testări. Este dificil să se măsoare – precis – − înălțimea flăcării, dar fotografiile și filmele permit să se facă estimări de o anumită acuratețe.

Cercetătorii definesc înălțimea flăcărilor ca fiind înălțimea la care flacăra este vizibilă cel puțin 50% din durata arderii [11, 12].

3.5. Produsele de combustie

Producția de funingine în conul incendiului este un subiect foarte complex, datorită formațiunilor spațiale care variază, proceselor de oxidare, influenței fluctuațiilor turbulente și efectelor puternice dependente de tempera-tură și combustibil. Aceste fenomene pot duce la apariția unor produse de combustie ca urmare a arderii incomplete. Pentru combustibilii de tipul CxHyOz este de așteptat ca, în urma reacției de oxidare, să rezulte produse de combustie (CO2, CO, H2O și H2), funingine (care este formată, de obicei, din carbon pur) și alte hidrocarburi reziduale (CH):

CxHyOz + O2 CO2, CO, H2O, H2, funingine, CH (3.1)

Tewarson [9] a studiat caracteristicile de ardere pentru un număr mare de combustibili în condiții controlate de ardere și de aport de aer. Experimentele efectuate în scopul determinării speciilor de gaze în produsele de ardere, au identificat principalele produse de combustie. Determinarea pierderii de masă a mostrei în decursul arderii va depinde de masa de gaz volatilizată din mostra care arde. Este convenabil să se exprime produsele de combustie, inclusiv energia chimică eliberată (căldura de ardere efectivă), în funcție de pierderea de masă. Raportul de combustie al produsului i, yi, este definit ca fiind raportul dintre masa de gaz i și pierderea de masă a mostrei.

În tabelul 3.5 este prezentată o sinteză cu rezultatele de la teste [11] pentru câteva lichide combustibile uzuale.

Tabelul 3.5

Produsele de combustie în incendii, suficient ventilate, pentru

unele lichide combustibile

Este important să se diferențieze căldura netă de ardere de căldura efectivă de ardere. Căldura netă de ardere este măsura energiei produse când arderea este completă, în urma ei nu rămâne combustibil rezidual și se consumă toată energia chimică a materialului. Căldura efectivă de ardere caracterizează un incendiu în care arderea nu se desfășoară complet și în urma căruia rămân unele reziduuri. Eficiența combustiei cuantifică raportul dintre căldura de ardere efectivă și cea netă.

3.6. Transferul de căldură

În laborator, studiile experimentale au demonstrat că rata de ardere a masei unui combustibil solid, într-un flux orizontal de oxidare care curge paralel cu suprafața sa, este dominată de transferul convectiv de căldură către interfața solidă a gazului, cu o contribuție neglijabilă de la radiație [21]. Același lucru este valabil în cazul incendiilor de scurgeri suficient de mici (< 0,3 m) [11].

Babrauskas [16, 17, 221] distinge patru tipuri (tabelul 3.6) de incendii de scurgeri, definite după modalitatea dominantă de transfer termic și diametrul scurgerii.

Tabelul 3.6

Tipuri de incendii de lichide combustibile, în funcție

de modalitatea dominantă de transfer termic

Totuși, modalitatea dominantă de transfer a căldurii o reprezintă radiația (fig. 3.4), în majoritatea scenariilor de incendiu care implică combustibili lichizi [18, 20].

Pericolul radiației termice de la un incendiu de scurgere este, în principal, relaționat cu tipul de combustibil și cu dimensiunea incendiului, de exemplu: diametrul scurgerii și înălțimea flăcării [20]. Mai specific, pierderea de căldură radiativă este direct relaționată cu cantitățile principalelor produse de combustie (CO2, H2O, CO) și de funinginea din flăcări și din conul de fum. Funinginea poate avea deseori o influență dominantă asupra caracteristicilor optice ale incendiilor mari și s-a stabilit că majoritatea radiațiilor din conul de fum al unui incendiu (> 90%) este derivată din partea vizibilă a flăcării, partea în care particulele de funingine radiază căldură [19-21].

Tranziția de la caracterul convectiv la cel radiativ în transferul de căldură are o importanță deosebită în caracteristicile de răspândire a incendiilor de scurgeri și în dimensiunea finală a flăcărilor acestora.

Simo Hostikka ș.a. [9] au efectuat experimente detaliate privind emisia radiației de la incendii de metan, gaz natural și metanol. Testele au fost execu-tate într-un mediu liniștit, folosind șase arzătoare circulare. S-au folosit, pentru combustibilii gazoși, trei arzătoare: primul arzător din bronz poros sinterizat, răcit cu apă și două arzătoare cu nisip, răcite cu apă, de 1 m și de 0,10 m. În cadrul testelor, arzătoarele pentru combustibili lichizi au avut diametrele de 0,10; 0,30 și 1,0 m.

Fig. 3.4. Mecanismul transferului de căldură într-o flacără (incendiu) [9].

Dispozitivul experimental, conținând modul de așezare a echipamentului de măsură, este prezentat schematic în figura 3.5.

Au fost folosite radiometre calibrate pentru a măsura fluxul radiativ de-a lungul suprafeței cilindrice de control care înconjoară flacăra. Aproximativ 12 radiometre de unghi larg, răcite cu apă (de 2,5 cm, diametru), au fost poziționate în două rânduri. Primul rând a fost poziționat pe o axă verticală, la câteva diametre de arzător distanțat față de incendiu. Aceste radiometre au fost, toate, orientate radial cu fața înspre flacără. Următorul rând a fost orientat cu fața în sus și poziționat de-a lungul razei planului aliniat cu suprafața arzătorului.

Puterea radiată de incendiu a fost determinată prin integrarea distribuțiilor parțiale măsurate de flux radiant. Fluxul radiant de obicei scade foarte repede în direcția radială, în timp ce pe direcția verticală fluxul ajunge la 50% la înălțimea flăcării și apoi scade la valori mici deasupra vârfului vizibil al flăcării. Incertitudinea din măsurarea fluxului radiativ este estimată la 10%. Fracția de pierdere a căldurii prin radiație (componenta radiativă a eficienței arderii) a fost determinată prin divizarea fluxului radiant emis măsurat folosind rata de eliberare a căldurii a unui incendiu idealizat. Incertitudinea valorii este estimată la 11%, pentru combustibilii gazoși și la 14% pentru metanol. Determi- nările de temperatură au fost executate folosind termocupluri fine din platinum- -rodium (75 µm), iar rezultatele au fost corectate pentru pierderi de radiație.

Fig. 3.5. Schema dispozitivului experimental pentru măsurarea fluxului termic radiativ la

incendiul de scurgeri [11].

Magnitudinea absolută a incertitudinii, în cazul temperaturii, este o funcție de poziția flăcării; de obicei, incertitudinea a fost de la 5% și până la 10%, cu un factor acoperitor de doi. Rezultatele relevante de la teste se regăsesc în tabelul 3.7.

Tabelul 3.7

Sinteza rezultatelor experimentelor privind emisia radiației la

incendii de metan, gaz natural și metanol

3.7. Efectele ventilației

Efectele vântului sau ale altor surse de ventilație asupra unor incendii de scurgere sunt complexe. În funcție de rata ventilației, se poate produce efectul de intensificare convectivă. Ventilația poate produce o amestecare mai bună și o combustie mai eficientă, ceea ce duce la creșterea temperaturii flăcării [13].

De asemenea, după cum se poate observa în figura 3.6, conul de fum se va deplasa, aducând cu sine o schimbare radicală a profilului radiației și, de asemenea, o schimbare a ratei de vaporizare a combustibilului. Mai multe studii, de ex. experimentul NOBE (fig. 3.8) [214], arată creșteri semnificative în rata de ardere (pierdere a masei) a incendiilor de scurgere mari în aer liber cu vânt puternic.

Fig. 3.6. Efectul vitezei vântului asupra dinamicii unui incendiu de scurgeri.

3.8. Incendii mari ale unor lichide combustibile

În primul rând, este necesar să se definească termenul „mare” în prezentul context. Termenii „mare” și „mic” au fost, inițial, introduși pentru a face distincția între incendiile dominate radiativ și cele dominate convectiv. Totuși, termenul „incendii mari de scurgere” mai are și un alt înțeles în literatura de specialitate, sau în limba vorbită, și anume acela de a aparține incendiilor care se întind – fizic – pe o suprafață mare, un exemplu fiind incendiile de rezervoare care pot atinge un diametru de 10 … 100 m. Unii cerce-tători consideră incendiile mari ca fiind acelea cu diametrul de 3 m sau mai mare.

Incendiile de scurgeri „mari”, distinct de incendiile generale de scurgere, au fost subiect de cercetare mulți ani; totuși, înțelegerea diferitelor procese implicate nu a atins încă un nivel de maturitate. Principalele eforturi care se întreprind, în prezent, pot fi împărțite în cele experimentale și cele de modelare; ambele sunt necesare, pentru a face progrese în domeniu.

O muncă susținută s-a realizat la Laboratoarele din Alabama, S.U.A. (fig. 3.7) [49-51] unde s-au făcut determinări detaliate pentru a identifica producția de funingine, câmpurile de curgere și mecanismele transferului de căldură în cazul incendiilor de scurgere la scară largă. O parte din rezultatele de la testele in situ desfășurate în Alabama, în luna octombrie 1994, sunt prezentate sintetic în tabelul 3.8.

Fig. 3.7. Fotografie de la incendierea motorinei din data de 26 octombrie 1994.

Experimentul in situ efectuat la U.S. Coast Guard

Fire and Safety Test Detachment, Alabama.

Tabelul 3.8

Rezultate de la testele efectuate – în anul 1994 – la Detașamentul de

Testări la Incendiu al Pazei de Coastă din Alabama, S.U.A.

(U.S. Coast Guard Fire and Safety Test Detachment)

S-au realizat, de asemenea, diferite teste de incendiu, printre care și experimentul NOBE (fig. 3.8), ca parte a programelor de prevenire a incendiilor de petrol din S.U.A. și Japonia [214]. Aceste experimente au fost utilizate pentru a sprijini dezvoltarea unor aspecte ale unor programe de simulare a incendiilor.

Cercetările asupra incendiilor de scurgeri mari [214, 220, 221] au identi-ficat faptul că producerea de funingine (fig. 3.7), în incendiile la scară largă, este un factor-cheie care controlează comportamentul acestora. Spre deosebire de incendiile mai mici, în care flăcările sunt relativ incolore, iar funinginea apare doar la vârful flăcării, pe măsură ce se avansează spre incendii cu dia-metrul în creștere, funinginea se produce în cantități mici în conul de fum al incendiului [49-51]. Acest aspect necesită separarea regiunilor centrale ale unui incendiu de scurgere în două secțiuni bine definite:

− „banda luminoasă” a flăcării, chiar deasupra suprafeței scurgerii;

− partea de sus a conului unde, în general fumul, ascunde flăcările.

S-a descoperit că producția de funingine crește odată cu diametrul scurgerii, atingând valori constante (0,15 fracție din masă) la diametre mai mari de 2 … 3 m [49-51].

Transferul radiativ de căldură, în cazul incendiilor de scurgere mari, a fost studiat extensiv încă din anii ’80 ai secolului trecut. În primul rând, este clar faptul că o reacție radiativă a suprafeței scurgerii controlează rata de ardere în cazul incendiilor mai mari de 1 m [11]; această reacție este depen-dentă de combustibil, cu diferențe semnificative între incendiile care produc puțină funingine (de exemplu: alcoolul), în comparație cu incendiile de scurgere de hidrocarburi. Zona bogată în combustibil, din apropierea suprafeței scurgerii, poate atenua în mare măsură fluxul radiativ al combustibilului, micșorând astfel masa ratei de ardere. Acest fenomen se numește „blocajul energiei radiative” și s-a estimat că acest blocaj este de 25 … 35% în cazul incendiilor de scurgere cu PMMA [220-222]. Un fenomen similar se aplică și în cazul radiațiilor externe cu o descreștere semnificativă a mediei puterii emisive a conului de fum al incendiilor de mari dimensiuni și o descreștere logică a fracției de pierdere radiativă (care poate scădea chiar la 3%, la diametre mai mari de 30 m [220- -222]). Totuși, se cer metode mai de încredere pentru previzionarea pierderii căldurii radiative, pentru a se putea justifica efectele blocajului radiației. Acest fenomen se întâlnește des în cazul incendiilor mari de hidrocarburi nesaturate și în care o zonă substanțială a suprafeței emisive a incendiului este învăluită într-un fum gros și negru.

Fig. 3.8. Fotografie de la experimentul in situ NOBE (Newfoundland Offshore Burn

Experiment), 12 August 1993, S.U. A.

Notă. S-au incendiat 28,9 m3 de petrol, pe suprafața apei mării, cu densitatea de 843,7 kg/m3, în decurs de 1,3 h. Viteza de ardere a avut fluctuații considerabile, însă se poate spune că, în medie, a fost de 5,2 kg/s. Se poate observa o inversiune a vântului, la aproximativ 120 m de la suprafața apei. Viteza vântului, la nivelul apei, a fost de 5 … 6 m/s, crescând până la 8 m/s la câteva sute de metri înălțime. Temperatura atmosferică din apropierea experimentului, înregistrată cu un balon dirijabil, a arătat o inversiune a temperaturii între 100 m și 175 m.

Totuși, acest fum nu este continuu, ci se întrerupe la anumite intervale în zone la întâmplare, influențate de natura turbulentă a arderii, ducând vaporii de combustibil în afara conului unde pot fi arși mai eficient datorită aportului de aer, rezultând pulsații mai puternice ale flăcărilor. Rezultate experimentale de la incendii de kerosen pe uscat și incendii de motorină (fig. 3.7) și petrol (fig. 3.8) pe apă indică faptul că suprafața externă a incendiului, care este luminoasă, este în medie de aproximativ 20%. Intermitența „punctelor fierbinți” face problematică previzionarea fluxului de radiație în jurul unor asemenea incendii.

3.9. Efectele nocive ale incendiilor asupra oamenilor

Vulnerabilitatea umană, în condițiile incendiilor de lichide combustibile, include expunerea la:

− efectele termice (radiație, convecție);

− produșii toxici de combustie (monoxid de carbon – CO, acid cianhidric – HCN, acid clorhidric – HCl etc.) și scăderea concentrației de oxigen;

− scăderea vizibilității (densitatea fumului, comparată cu evacuarea în

securitate).

Unul dintre primii pași în modelarea profilurilor de expunere la incendiu este cel de a determina vulnerabilitatea țintei(lor), care poate fi definită în termenii de praguri de limită privind producerea stricăciunilor (PLS). PLS stabi-lesc o bază de comparație pentru limitele de producere a stricăciunilor, pentru componentele unui sistem-țintă (oameni, echipament, structuri, mediu etc.) din expunerile la incendiu. Aceasta face posibilă o comparație cu intensitatea și durata scenariilor de incendiu modelate și, de asemenea, o măsurare de ordinul întâi a nivelurilor de stricăciuni potențiale [10, 14].

Următoarele tabele, prezentate în acest capitol, oferă date extrase și sintetizate din diverse studii și cercetări, efectuate la nivel mondial [10, 14], despre pragurile de limită pentru securitatea vieții umane.

3.10. Expunerea la fluxul termic prin radiație

În cazul incendiilor industriale implicând fluide lichide combustibile, în spații deschise sau spații închise de mari dimensiuni, pericolul major este determinat de radiația termică de la incendiu [77, 197, 198, 202, 203, 205].

Pentru a putea modela efectele incendiilor asupra oamenilor, este nevoie să se facă o legătură între intensitatea și durata iradiației, pe de o parte și efectele echivalente asupra oamenilor (de la răniri ușoare și până la deces), pe de altă parte.

În tabelul 3.9 sunt rezumate limitele de expunere ale oamenilor [203] la diferite densități ale fluxului termic prin radiație.

În tabelul 3.10 sunt prezentate date privind expunerea la densitatea fluxu-lui termic prin radiație pentru componentele unui sistem-țintă (oameni și struc-turi), rezultate în urma cercetărilor efectuate în S.U.A., Anglia și Țara Galilor [24, 34, 57,58, 59].

Tabelul 3.9

Limitele de expunere, la densitatea fluxului termic prin

radiație, pentru organismul uman

* Cu pielea expusă.

Tabelul 3.10

Expunerea, la densitatea fluxului termic prin radiație,

pentru componentele unui sistem țintă

3.11. Expunerea la căldura convectivă

În testele de incendiu, făcute de către Consiliul Național de Cercetări al Canadei (NRCC), temperatura de 149oC a fost aleasă ca temperatura maximă, a aerului respirat, pentru a trăi. O temperatură așa de mare poate fi suportată numai un interval scurt de timp și fără umiditate. Cercetările au indicat efectele nivelurilor mari de temperatură asupra omului, în legătură cu stabilirea limitelor de securitate la incendii, la scară naturală și în clădiri rezidențiale, având urmă-toarele valori [24, 60, 61]:

− 127oC respirație dificilă;

− 149oC respirație pe gură foarte dificilă, temperatură de limită pentru salvare;

− 160oC durere rapidă, insuportabilă, cu piele uscată;

− 182oC răniri ireversibile în 30 s;

− 204oC durată de toleranță a sistemului respirator mai mică de patru minute, cu pielea udă.

Unii cercetători afirmă că temperatura maximă a aerului, care poate fi tolerată de tractusul respirator uman, este de aproximativ 203oC.

3.12. Efectele reducerii concentrației de oxigen

Tabelul 3.11 oferă date despre efectele lipsei de oxigen asupra oamenilor, care este un criteriu important în evaluarea expunerii la incendiu într-un spațiu închis [62, 63, 159].

Tabelul 3.11

Efectele reducerii concentrației de oxigen asupra oamenilor

3.13. Produsele toxice de combustie

Rănirea sau/și decesul pot rezulta și ca urmare a acțiunii produselor toxice de combustie, rezultate în urma arderii. Unele gaze în cauză includ monoxidul de carbon (CO), acidul cianhidric (HCN) și acidul clorhidric (HCl), așa cum se arată în tabelul 3.12 [34, 79, 156, 157].

Tabelul 3.12

Unele condiții de limită, pentru securitatea vieții, ca urmare

a acțiunii produselor toxice de combustie

3.14. Vizibilitatea prin fum

Vizibilitatea prin fum are un efect major asupra abilității ocupanților de a se evacua în securitate dintr-un incendiu. Factorii care influențează vizibilitatea sunt cantitatea de particule de fum în calea vederii și efectul fiziologic asupra ochilor, care ar putea afecta luarea de decizii. Scherfig [23] propune regula ca persoanele, în decursul ieșirii, să aibă o vizibilitate de cel puțin trei metri în compartimentul primar de incendiu și de 10 m pentru căile de evacuare.

3.15. Efecte ale incendiilor asupra structurilor materiale

Când se evaluează pericolul potențial asupra echipamentelor, trebuie să se definească limitele echipamentelor din sistem, componentelor, materialelor din care sunt construite, mediilor în care se desfășoară procesele și comenzile. Termenul componente structurale, folosit în contextul din această secțiune, include suportul structural, materialele din clădire și deschiderile din structura constructivă (uși, ferestre, trasee de cabluri etc.).

Analiza efectelor potențiale ale incendiilor, asupra componentelor structurale, se referă la: efectele termice (ex.: căldură radiată, temperatură) și produsele de ardere (ex.: gaze corosive).

Efectul radiației termice asupra echipamentului și structurii depinde de combustibilitatea acestora, respectiv de natura și durata expunerii la radiația termică. Astfel, materialele lemnoase vor ceda datorită arderii, pe când oțelul va ceda datorită scăderii rezistenței mecanice afectate de căldură [62, 171, 168, 186].

Tabelul 3.13 oferă unele date generale referitoare la posibilele pagube produse asupra echipamentelor sistemelor tehnice/tehnologice datorate densi-tății fluxului termic prin radiație de la incendiu, iar în tabelul 3.14 se dau unele valori critice ale densității fluxului termic prin radiație care poate duce la aprinderea unor materiale combustibile [4, 63, 64, 89, 90].

Tabelul 3.13

Efectele produse de diferite densități ale fluxului termic

prin radiație asupra echipamentelor sistemelor

tehnice/tehnologice (la o expunere de 10 min)

Tabelul 3.14

Densitatea fluxului termic prin radiație necesară pentru aprinderea componentelor echipamentelor sistemelor tehnice/tehnologice

(la o expunere de 10 min)

3.16. Concluzii

În prezentul capitol se prezintă structura generală a unui incendiu de scurgere și de asemenea, se identifică parametrii (rata de pierdere masică, rata eliberării de căldură, producerea de funingine și de gaze toxice de combustie precum și radiația de la incendiu) și caracteristicile fizice măsurabile (înălțimea flăcărilor și temperatura flăcărilor).

Acest capitol este structurat pe subcapitole pentru a evidenția și diferenția anumite aspecte concludente privind modelul fizic al incendiilor de scurgeri de lichide combustibile.

Se începe prin descrierea noțiunii de „model fizic” al incendiului. Apoi se sintetizează și adaptează, pe baza unei ample documentări și a unei selecții riguroase a bibliografiei de specialitate studiate, principalele caracteristici ale incendiilor de lichide combustibile de mici dimensiuni (temperatură de inflama-bilitate, aprindere, autoaprindere, limite de inflamabilitate, viteza de ardere).

Pe baza cercetărilor efectuate rezultă o nouă clasificare a incendiilor de lichide combustibile, în funcție de diametrul echivalent al scurgerii:

− incendii mici D < 1 m;

− incendii mijlocii 1 m ≤ D < 3 m;

− incendii mari D ≥ 3 m.

La incendiile de scurgeri de dimensiune mijlocie a fost demonstrată o corelare strânsă între emisivitatea efectivă a incendiului, funingine și produsele de ardere. În cazul incendiilor de hidrocarburi, de mari dimensiuni, fumul este negru și gros acoperind o mare parte din flăcările radiante. Astfel, pierderea radiativă în mediul înconjurător tinde să fie dominată de temperatura incendiului și de concentrația de funingine din conul de ardere. Datele empirice arată că, în cazul incendiilor de hidrocarburi nesaturate cu diametru mare care produc funingine în cantități considerabile, emitanța flăcărilor este redusă de până la 6 ori, iar emisivitatea efectivă a incendiului tinde către maximum la hidrocarburile saturate. Se consideră că acest lucru se întâmplă datorită prezenței unui fum negru și gros la periferia incendiului, fum care acționează ca o barieră pentru transferul termic prin radiație. Această problemă este complicată și de faptul că unele zone/suprafețe luminoase mai fierbinți ale flăcărilor incendiilor apar cu intermitență pe durate scurte, asociate cu turbulența arderii, astfel încât abordările de mediere a valorilor (temperaturilor flăcărilor) nu mai sunt valide.

Astfel, pentru exemplificare s-a prezentat o sinteză a efectelor incendiilor – în special radiația – asupra oamenilor și structurilor materiale stabilindu-se anumite limite de vulnerabilitate.

În cazul incendiilor industriale implicând fluide lichide combustibile, manifestate în spații deschise sau în spații închise de mari dimensiuni, pericolul major este determinat de radiația termică de la incendiu. Ca urmare firească, în următoarele capitole, va fi analizată amănunțit modelarea radiației de la incendii de scurgeri de lichide combustibile.

4. Conceptele hazardului/riscului

Termenul de risc este utilizat în prezent în cele mai diverse domenii: tehnic, sportiv, financiar, economic, social, militar, politic etc.

În funcție de obiectiv, riscul poate avea atât semnificații cât și modalități de calcul distincte.

Activitățile desfășurate de om, indiferent de natura acestora, sunt însoțite de riscuri care, atunci când sunt întrunite anumite condiții favorizante, se pot produce cu o probabilitate mai mare sau mai mică.

Chiar și în funcționarea normală a aparatelor, instalațiilor și sistemelor tehnice sunt frecvente cazurile în care se înregistrează anumite pierderi materiale și/sau umane cu consecințe grave sau mai puțin grave.

La fel, fenomenele naturale respectiv cutremure, inundații, alunecări de teren, avalanșe, trăsnete, tornade etc. constituie sau pot constitui evenimente sau factori generatori de risc.

Noțiunea de risc implică o potențială pierdere pentru o entitate care poate fi: omul (individ / societate); proprietatea (bunuri materiale și intelectuale) și mediul.

Sintagma de risc și pericol este frecvent utilizate ca fiind sinonimă. Prezintă interes de a face distincție între acești doi termeni.

Pericolul sau hazardul reprezintă un eveniment sau o situație susceptibilă de a produce pierderi unei entități. Pentru unii autori entitatea supusă pierderii este formată doar din om. Alți autori includ în aceasta și mediul, iar alții consideră că entitatea supusă la pierdere este formată și din proprietate, în accepțiunea largă a acestui termen.

Expunerea la pericol reprezintă un set de condiții (circumstanțe) care prezintă posibilitatea fie a realizării fie a nerealizării, pierderii pentru o anume entitate. Astfel, pericolului de avalanșă îi poate corespunde accidentarea persoanei dacă este surprinsă de avalanșă și neaccidentarea acesteia în caz contrar. Sau, pentru același exemplu, se poate ca o persoană aflată in zona de propagare a avalanșei să fie accidentată în timp ce pentru un conducător auto, aflat pe un tronson de drum situat tot pe zona de propagare a avalanșei dar la o distanță mai mare decât în prima situație, să nu fie afectat de accident.

Expresia generală de calcul a riscului este alcătuită din produsul a doi termeni, conform relației:

RISC – probabilitatea evenimentului (pericol) pierderi(consecințe), (4.1)

sau:

R = P C. (4.2)

Revenind la cei doi termeni în discuție, se poate aprecia că riscul reprezintă măsura pericolului sau altfel spus dimensiunea consecințelor produse de pericol asupra unei entități.

Referitor la termenul P din relația (4.2), probabilitatea evenimentului generator de pierderi, sunt necesare anumite observații. Nu întotdeauna producerea pericolului generează pierderi umane de fiecare dată când se produce dar cauzează pierderi materiale de fiecare dată când aceste evenimente au loc. Sunt situații când pericolul poate declanșa un proces de siguranță care va permite evitarea producerii pierderilor. De exemplu, dacă scăpările de gaze toxice produse de o instalație tehnologică defectă sunt detectate și semnalizate corespunzător astfel încât accesul persoanelor în zona respectivă nu este posibil, atunci accidentul nu se va produce.

În consecință acest termen trebuie să fie definit printr-o relație de genul:

P = P(e) P(p/e), (4.3)

în care:

P(e) reprezintă probabilitatea evenimentului generator de pierderi;

P(p/e) – probabilitatea producerii unui anume tip de pierdere dacă evenimentul se produce.

În practică, sunt frecvente situațiile în care la producerea unei pierderi intervin mai multe evenimente generatoare de pierderi. Aceste evenimente pot fi independente dar cel mai adesea sunt dependente. Ca urmare, expresia 4.3 va căpăta, de exemplu, pentru două evenimente e1 și e2 dependente, următoarea formă:

P = P(e1)P(p/e1)+ P(e2)P(p/e2)-P(e1e2)P(p/e1e2). (4.4)

Ultimul termen al membrului drept din relația (4.4) relevă faptul că cele două evenimente nu sunt independente. În cazul în care cele două evenimente sunt independente acest termen este egal cu zero.

În mod curent evenimentele generatoare de pierderi, deci pericolele, sunt denumite factori de risc. Atunci când riscul se produce sau are loc pierderea, factorii de risc devin cauzele producerii pierderilor (cauze ale riscului).

Termenul de risc luat individual este lipsit de semnificație atâta timp cât acesta nu este completat cu tipul/ natura pierderii, pentru cine se calculează (entitatea expusă pierderii) și tipul de condiții sau circumstanțe pentru care se face evaluarea (expunere la pericol) [168,178].

De exemplu pericolul generat de incendiul la un rezervor de hidrocarburi lichide, poate fi asociat cu riscul de deces, de accidentare, de intoxicare, etc. în caz de incendiu, pentru personal propriu și din serviciile profesioniste de interventie în condiții de zi și/sau noapte.

Ca urmare se poate concluziona că unuia și aceluiași pericol sau factor de risc îi pot corespunde diverse riscuri având în vedere entitatea supusă riscului, tipul de consecințe produse asupra entității și condițiile de referință în care se produce. Astfel, pentru exemplul anterior, în care factorul de risc este generat de incendiu, îi pot corespunde: riscul de deces pentru salariați, riscul de accidentare pentru salariați, riscul de pierderi materiale în zona precizata (de exemplu radiații termice care pot afecta suprafetele invecinate), etc.

4.1. Elementele componente ale expunerii la hazard/risc

Elementele componente ale expunerii la risc constau din:

entitatea supusă la anumite pierderi;

pericolele sau anumiți factori de risc;

mărimea și impactul economico/financiar potențial al pierderii.

Principalul element al expunerii la risc, entitatea expusă pierderii reprezintă subiectul căruia îi este prejudiciată starea inițială (beneficiul, valoarea și/sau potențialele câștiguri produse de aceasta sunt compromise).

În funcție de obiectivele urmărite există diverse modalități de clasificare a entităților expuse la pierderi. Astfel, o primă clasificare, divide entitățile în următoarele categorii:

omul (individ, grup, societate etc.);

proprietatea (construcții, terenuri, instalații, echipamente, produse, bunuri mobile, procese de producție etc.);

mediul (solul, subsolul, vegetația, apa, aerul etc.).

Al doilea element al expunerii la risc, pericolul, reprezintă o potențială cauză de pierdere. În raport cu originea, pericolele sau factorii de risc se pot clasifica în: naturale, umane și economice.

Pericolele naturale (reprezintă interacțiunea dintre om și natura) includ ca elemente principale: arderi, furtuni, vijelii, uragane, tornade, grindină, inundații, alunecări și/sau surpări de teren, cutremure, erupții vulcanice etc.

Factorii de risc (dezastru, vulnerabilitate) naturali sunt datorați numai fenomenelelor naturale.

Hazardul (termen ce provine din arabă: az-zahar ce reprezintă „joc de noroc”) reprezintă un pericol, nu evenimentul în sine. Aceste fenomene sunt concretizate de riscul natural prin localizare geografică, intensitate sau frecvență, magnitudine, și probabilitate de manifestare.

Riscul natural este determinat de elementele: om, proprietăți (cladiri), infrastructură și servicii. Lipsa elementului „om” duce la dispariția conștientizării principalelor cauze și consecințe ale fenomenului aleator, fenomen ce se transformă involuntar în hazard natural.

Pericolul (hazardul) economic al afacerilor include următoarele eveni-mente: progresul tehnologic, lipsa creditelor activitatea, competitorilor etc.

Este de remarcat că, unuia și aceluiași pericol îi pot corespunde mai multe tipuri de pierderi (consecințe) precum și diverse entități. Pericolul (hazardul) trebuie analizat în contextul particular al situației de risc care se evaluează.

Astfel, pot exista cauze diferite de producere a pericolului, de exemplu, o ardere poate avea o cauză de origine naturală (cum ar fi: trăsnetul) sau o cauză de origine umană (ce poate avea ca și cauză un proces tehnologic) știut fiind faptul că un număr mare de incendii sunt nemijlocit legat de prezența omului. De asemenea riscul de deces sau îmbolnăvire poate avea atât cauze de origine umană cât și cauze naturale.

Al treilea element al expunerii de risc, mărimea pierderilor, reprezintă consecințele suportate de entitate atunci când pericolul se produce.

Efectele pierderilor asupra entității pot conduce la consecințe economice, sociale, fizice, psihice, biologice, ecologice etc.

Pierderile, în mod frecvent, sunt clasificate în pierderi directe sau indi-recte și pierderi materiale sau umane.

Pierderile directe, datorită faptului că nu pot fi evaluate cu certitudine înainte de producerea evenimentului, sunt mai puțin previzibile.

Pierderile indirecte sunt consecințe ale neîndeplinirii misiunii de către entitatea sau entitățile afectate.

Pierderile materiale nu ridică, în general, probleme deosebite de evaluare și se exprimă în unități monetare.

Pierderile umane din care fac parte: răniri, îmbolnăviri, invalidități, etc. și pierderi de vieți omenești sunt mai dificil de calculat decât cele materiale și prezintă încă numeroase dificultăți de evaluare în termeni monetari. Dar o abordare complexă a riscului presupune ca și estimarea valorii vieții să se facă în termeni economici.

Astfel, diverse studii efectuate au încercat să determine o funcție de utilitate socială și nivelele acceptabile social pentru riscurile asupra sănătății și vieții. În studii s-a avut în vedere premisa unanim acceptată că, oricât ar fi de dependentă societatea de controlul social și de legislație, totuși nici societățile de asigurare și nici deciziile juridice nu sunt instanțe supreme.

De asemenea efectele conexe cum ar fi de exemplu dureri sau efecte fizice, psihice sau morale, asociate consecinței de bază întâmpină încă foarte mari greutăți în a fi modelate datorită complexității problemelor în cauză.

Totodată, trebuie specificat că impactul financiar al pierderilor produse poate avea urmări diferite pentru entitatea supusă la risc. Astfel, o pierdere de o anume valoare poate fi catastrofală pentru o familie sau o firmă mică (distrugerea totală a proprietății și bunurilor, pierderea afacerii, etc.) și poate fi nesemnificativă pentru o firmă cu un mare potențial economic și financiar.

4.2. Tipuri fundamentale de hazard/risc

Expunerea la risc real nu va implica circumstanțe care să permită obține-rea unor câștiguri caracteristic efortului de adaptare al sistemului la transformări de mediu, beneficii sau profituri în nicio situație de risc.

Expunerea la risc speculativ presupune disfuncționalități potențiale interne și este caracterizată de un posibil câștig. În general aceste riscuri sunt denumite riscuri speculative, în timp ce celelalte tipuri de riscuri sunt riscuri pure.

Expunerile la risc pot fi clasificate în două tipuri fundamentale: pure și speculative. Diferența dintre cele două tipuri de risc este deosebit de importantă din punctul de vedere al procesului de managementul riscului.

Managementul riscului se ocupă, în exclusivitate, de evoluția expunerilor la pierderi reale (pure).

Aceste elemente se referă la: analiza riscului, evaluarea riscului și managementul riscului.

Analiza riscului reprezintă evaluarea sistematică reală de caracterizare cuantificabilă a unui pericol printr-un eveniment, din perspectiva probabilității de producere și a dimensionării consecințelor.

Evaluarea riscului reprezintă o etapă de decizie a semnificației privind riscul acceptabil, care se face de către factorii decizionali, pe baza comparării avantajelor și dezavantajelor implicate de un posibil eveniment cauzator de risc.

Managementul riscului duce la implementarea de măsuri și metode obligatorii, cu scopul de a atinge nivelul de siguranță propus (acceptabil), în scopul adaptării la transformările mediului înconjurător.

Studiul real al riscului natural este dependent de elemente comparative (la scară largă), conducând la o extindere a tematicii regionale și a problematicii abordate, incluzând sisteme științifice diferite supuse unor riscuri diverse. La fel, investițiile făcute în scopul producerii unei noi tehnologii pentru care nu a fost făcută o prealabilă cercetare a pieței poate constitui un anume tip de risc speculativ. Și în acest caz este posibilă pierderea investițiilor dacă produsul nu se vinde sau obținerea de profit dacă produsul lansat pe piață este bine vândut.

Cele două tipuri de risc (pur și speculativ), în realitate, coexistă în orice activitate industrială. De exemplu, realizarea unei investiții tehnologice, de către o firmă, este supusă concomitent la ambele tipuri de riscuri. Posibilitatea ca un eveniment sau o situație de urgență (incendiu, explozie sau alte pericole) să afecteze noua investiție reprezintă un risc real, cuantificat în timp de valoarea investiției și se poate modifica descrescător sau crescător funcție de schimbările condițiilor economice din zonă[168,178].

4.3. Noțiuni care se raportează la hazard/risc

Frecvent, atât în activitatea curentă cât și în literatura de specialitate, noțiunea de risc este utilizată ca având diverse semnificații. Anterior s-a arătat că riscul este folosit ca sinonim pentru pericol, dar sunt întâlnite și alte semnificații ca de exemplu: posibilitatea pierderii, probabilitatea producerii pierderii, hazard, pierderi potențiale, etc.

Toate aceste expresii pot caracteriza în parte riscul pentru anumite circumstanțe particulare și nici de cum să înlocuiască noțiunea complexă de risc prezentată anterior și recunoscută în cercurile de specialiști.

Posibilitatea sau starea unei entități de a fi expusă la pierdere ca de exemplu: posibilitatea de pierderi la incendiu, explozie, alunecări de teren, inundații etc. este denumită ca fiind un risc. În accepțiunea celor care folosesc această definiție, riscul nu se poate măsura, riscul există sau nu există.

Probabilitatea producerii pierderii pentru o entitate reprezintă o măsură a “șansei” ca acest eveniment să aibă loc. De exemplu dacă un incendiu are o probabilitate de producere de: 0,2 % anual, atunci în medie, este posibilă o pierdere cauzată de incendiu o dată la cinci ani. Totodată, se constată că în această accepțiune, riscul este măsurabil (cuantificabil) și are valori cuprinse între zero și unu. Este de remarcat că această definiție a riscului reprezintă de fapt unul din termenii constituenți ai factorilor de risc, respectiv probabilitatea producerii evenimentului generator de pierderi și consecințele producerii. Acest mod de definire este frecvent utilizat în analizele de risc tehnic ale sistemelor tehnice, dar cu semnificația precizată anterior respectiv probabilitatea producerii accidentului tehnic.

Hazardul poate fi divizat în trei categorii: hazard fizic, hazard de comportament și hazard moral.

Hazardul moral este generat atunci când o persoană poate încerca intenționat să cauzeze o pierdere sau să exagereze mărimea unei pierderi produse. Acest tip de hazard este dependent de defecte sau labilități ale caracterului uman. De exemplu, asigurarea unei proprietăți în exces față de valoarea reală a acesteia poate conduce la creșterea hazardului moral asociat deținătorului proprietății. Posibilitatea obținerii de profit îl poate stimula pe proprietar, ca deliberat, să cauzeze pierderi proprietății printr-un incendiu criminal (categoria de incendii tip ARSON). Conform definițiilor anterioare hazardul moral este, în unele cazuri, un risc speculativ.

Hazardul de comportament sau de conduită există atunci când o persoană aptă este mai puțin atentă față de cum ar trebui să fie (sau să se comporte) în anumite circumstanțe. De exemplu, depozitarea de către gestionar a unor materiale explozive în cantități mai mari decât capacitatea maxim admisibilă a spațiului de depozitare poate conduce la creșterea pierderilor în caz de incendiu/explozie. La fel, admiterea de către patronul unei discoteci a unui număr mai mare de persoane față de capacitatea sălii de distracții poate favoriza creșterea pierderilor și accidentelor umane în caz de incendiu.

Hazardul fizic reprezintă o caracteristică reală a persoanelor, proprietăți și proceselor care crește probabilitatea producerii pericolului sau mărimea pierderilor. Spre exemplu, funcționarea la capacitate redusă a instalației de ventilare a camerei de pulverizare a vopselurilor, ca urmare a unei improvizații la instalația de iluminat a acesteia, poate crește probabilitatea producerii exploziei inițiată de o descărcare electrostatică. La fel, folosirea de către angajați a unor scule din materiale (metalice) care produc scântei sau portul de îmbrăcăminte realizată din materiale preponderent sintetice poate crește probabilitatea producerii unei deflagrații când se lucrează în medii (EX) potențial explozive.

Cele trei categorii de hazard pot exista individual sau împreună. Dacă primele două categorii de hazard sunt legate nemijlocit de factorul uman cea de- -a treia categorie extinde numărul factorilor de hazard și la entități nevii. Hazardul constituie un factor agravant în creșterea dimensiunilor riscului atât sub aspectul frecvenței elementului generator cât și sub aspectul magnitudinii pierderilor.

Pierderile potențiale la care entitatea este expusă sunt frecvent numite riscuri. Astfel se utilizează, de exemplu, expresia de risc de proprietate pentru pierderile care afectează proprietatea, expresia de risc de afaceri pentru pierderile intervenite în afaceri, expresia de risc de sănătate pentru atingerile aduse sănătății omului etc.

În practica curentă sunt și alte expresii care se raportează la risc. Sunt prezentate în continuare unele dintre expresiile cele mai frecvent utilizate:

Risc realizat: reprezintă producerea efectivă de pierderi pentru o entitate. De menționat că ceea ce se realizează nu este riscul ci evenimentul generator de pierderi.

Risc potențial: prin definiție un risc este totdeauna potențial. Altfel spus, atunci când vor fi întrunite condițiile de producere a riscului acesta devine din risc potențial un risc realizat.

Risc curent (diurn, difuz): reprezintă riscurile care sunt caracteristice activităților umane, prezintă o probabilitate de apariție suficient de importantă pentru a necesita o analiză și sun ușor de determinat. De regulă, aceste riscuri sunt studiate statistic. Riscurile de acest tip sunt repartizate în timp și spațiu (au un caracter difuz) și sunt proporționale cu numărul populației. Riscul de accidentare a persoanelor la traversarea arterelor de circulație de către autovehicule este un exemplu de risc difuz.

Risc deosebit: reprezintă riscurile care prezintă o probabilitate mică de apariție dar cu pierderi (consecințe) majore sau catastrofice. De regulă, aceste riscuri sunt studiate determinist pentru fiecare caz în parte. Riscul de accidentare (deces) multiplă a persoanelor ca urmare a coliziunii a două trenuri accident nuclear sau incendiu sunt exemplu de riscuri deosebite.

Riscul ocupațional (profesional): reprezintă riscul asociat persoanelor în activitățile profesionale desfășurate de aceștia. Riscul de accident pentru persoanele care lucrează în chimie, petrochimie, construcții etc. este un exemplu de risc ocupațional.

Risc public: reprezintă riscul care poate cauza pierderi unui număr mare de persoane. Îmbolnăvirea persoanelor care au consumat alimente cu termen de valabilitate expirat sau contaminarea radioactivă ca urmare a unui accident nuclear sunt exemple de riscuri publice.

Risc social: reprezintă riscul asociat colectivităților specificate de persoane. Lipsa resurselor ca de exemplu apă, energie electrică, căldură sau alte facilități reprezintă riscuri sociale pentru o colectivitate care poate fi locuitorii unui bloc, cartier, oraș, etc. sunt exemple de riscuri sociale.

Riscul rezidual: reprezintă riscurile care sunt rezidente într-o firmă neputând fi eliminate sau transferate .Pentru a putea fi menținute în limite acceptabile aceste riscuri trebuie monitorizate permanent.

Risc specific: reprezintă riscul asociat colectivităților, instalațiilor, echipamentelor, aparatelor, etc. De exemplu riscul de deces asociat căderilor de la înălțime, riscul de îmbolnăvire prin silicoză pentru anumite colectivități, riscul de explozie asociat recipientelor sub presiune de un anumit tip etc.

Risc tehnic: reprezintă riscul asociat sistemelor tehnice simple sau complexe.

Risc tehnologic: reprezintă riscul asociat proceselor tehnologice.

Risc pe termen scurt/lung: reprezintă riscul evaluat pe termen scurt sau lung.

Risc apropiat/îndepărtat: reprezintă riscul asociat depărtării temporale sau spațiale (apropiate sau îndepărtate) dintre factorii de risc și momentul sau distanța față de realizarea pierderii.

De exemplu riscul de contaminare radioactivă în caz de incendiu nuclear la o centrală nucleară electrică este apropiat (în spațiu și timp) pentru populația din imediata vecinătate a C.N.E. și depărtat (în timp și spațiu) pentru populația aflată la distanțe mari față de C.N.E.

Risc asumat (voluntar): reprezintă riscul asumat în mod voluntar de entitate. De exemplu lucrul într-un mediu periculos (exploziv, toxic etc.) sau călătoria cu un mijloc de transport (avion, tren, auto etc.) din proprie inițiativă.

Risc obligat (impus): reprezintă riscul suferit de entitate ca urmare a obligării acesteia de al suporta.

Risc de acțiune imediată: reprezintă riscul ale cărui consecințe sunt imediate față de momentul realizării factorului de risc. De exemplu explozia unui recipient în care sunt stocate gaze toxice, ca urmare a suprapresiunii, produce victime imediat ce fazele toxice sunt împrăștiate în mediu.

Risc cu acțiune retardă: reprezintă riscul ale cărui consecințe se manifestă după o anumită durată de expunere la factorul de risc. De exemplu riscul de îmbolnăvire profesională se manifestă, de regulă, după o perioadă îndelungată de lucru în condiții de mediu neprielnice (activități de minerit în subteran, producerea acumulatorilor pe bază de plumb, sau a țesăturilor de azbest, etc.)

Risc acceptabil: reprezintă riscul al cărui nivel maxim nu depășește nivelul maxim stabilit fie prin reglementări fie prin negocieri între diverși factori care sunt acceptate oficial și care sunt deduse pe baza unor considerate (nu neapărat științifice), de regulă, în raport cu consecințele (pierderile) potențiale. Încadrarea unui anume tip de risc în acceptabil sau neacceptabil se face, de regulă, pe baza nivelelor de risc din matricile de risc.

Risc acceptat: reprezintă riscul al cărui nivel depășește valorile maxime acceptabile. Aceste tipuri de riscuri, deși au nivele inacceptabile sunt totuși acceptate deoarece activitățile (procesele) cărora le sunt asociate prezintă o importantă utilitate. socială, economică, strategică, etc. la care nu se poate renunța. Emisia de produse (gaze de ardere, gaze toxice, pulberi, etc.) provenite de la combinatele chimice și petrochimice, centrale termoelectrice, fabrici de ciment, etc. deși au, în unele situații, valori mai mari decât cele maxim acceptabile sunt exemple de riscuri acceptate (și nu acceptabile).

4.4. Hazardul/riscul tehnic/tehnologic

Riscul tehnic caracterizează un eveniment nedorit – specific exploatării sistemului tehnic/tehnologic și asociat unei stări potențiale de pericol a acestuia-prin probabilitatea de producere a evenimentului, prin gravitatea consecințelor acestuia și prin nivelul de acceptabilitate a acestor consecințe

Numeroase procese tehnologice conțin în exploatarea lor un risc implicit. Astfel, de exemplu, în industria chimică sunt utilizate materiale și substanțe periculoase care, prin natura lor inflamabilă, toxică, corozivă și explozivă, induc un anumit grad de risc intrinsec asociat proceselor tehnologice.

Creșterea dimensiunilor și complexității proceselor tehnologice, dezvol-tarea de noi procese tehnologice și tehnologii de fabricație din diverse industrii, pe lângă multiple și importante beneficii aduse generează și efecte negative. Pierderile generate de aceste procese pot apărea atât în funcționarea normală cât și în caz de accident sau funcționare anormală a sistemelor tehnice și tehnologice. Astfel, unele dintre posibilele expuneri la riscuri care pot apărea în activitățile industriale, în condiții normale de operare, constau din: scăpări și/sau mici emisii de substanțe; degajări permanente de substanțe; degajări de materiale și substanțe periculoase; degajări de substanțe și materiale radioactive în mediu; degajări de poluanți atmosferici; producerea deșeurilor; zgomote, vibrații; efecte termice; transporturi; alte cauze nocive pentru om și mediu.

Întreruperile care apar în funcționarea sistemelor tehnice sunt datorate accidentelor tehnice survenite în exploatarea lor. Prin accident tehnic se înțelege evenimentul întâmplător și neprevăzut, întotdeauna nedorit, survenit în timpul funcționării normale sau anormale a sistemului tehnic/tehnologic care cauzează o cedare sau o avariere a acestuia .

Cedarea, termen sinonim pentru defectare, reprezintă încetarea aptitudinii unui sistem tehnic de a-și îndeplini corect cerința funcțională pentru care a fost realizat.

Prin avarie se înțelege degradarea semnificativă a caracteristicilor sistemu-lui tehnic. Avarierea unui sistem tehnic presupune:

încetarea sau alterarea îndeplinirii cerinței (cerințelor) funcționale a sistemului tehnic;

dispariția sau degradarea integrității fizice a sistemului tehnic.

Dintre avariile potențiale care pot apărea în exploatarea sistemelor tehnice, o atenție deosebită trebuie acordată avariilor majore. Aceste tipuri de accidente produc pierderi și daune materiale, umane și de mediu cu consecințe deosebit de grave. Caracteristic pentru aceste tipuri de accidente este faptul că, de regulă, frecvența de realizare este foarte scăzută.

Cu privire la posibilele expuneri la riscuri care pot apărea în activitățile industriale, în condiții de avarie, pot fi enumerate următoarele evenimente și consecințe: pierderi și daune de proprietate (bunuri); întreruperi în funcționare; incendii; explozii; căderi, surpări; degajări de substanțe chimice periculoase; degajări de materiale radioactive; alte degajări periculoase; radiații termice; alte tipuri de radiații nocive; vaporizare; presiune; pierderi și daune de mediu; pierderi și daune pentru angajați; pierderi și daune pentru populație; pierderi de transporturi.

Pentru a se putea evalua contribuția sistemelor tehnice și tehnologice la producerea efectelor negative, respectiv a pierderilor pentru individ, comunitate și mediu, au fost introduse conceptele de securitate tehnică și risc tehnic.

Cantitativ, conceptul de securitate tehnică al unui sistem tehnic reprezintă probabilitatea ca, într-un interval de timp dat, să nu se producă o defectare periculoasă – respectiv la nivelul sistemului în cauză să nu se producă o avarie sau un eveniment generator de avarie.

Mărimea complementară securității tehnice este reprezentată de riscul tehnic. Din punct de vedere calitativ, riscul tehnic al unui sistem tehnic sau tehnologic reprezintă posibilitatea producerii unei avarii sau unui eveniment generator de avarie.

Cantitativ, conceptul de risc tehnic al unui sistem tehnic reprezintă probabilitatea ca, într-un interval de timp dat, să se producă o defectare periculoasă – respectiv la nivelul sistemului în cauză să se producă o avarie sau un eveniment generator de avarie[168,178].

Trebuie făcută precizarea că, modul anterior de definire a riscului tehnic printr-o probabilitate, reprezintă o semnificație particulară a modului general de definire a noțiunii de risc. În acest caz particular este vorba, în realitate, doar despre probabilitatea realizării evenimentului generator de pierderi.

În analizele de risc tehnic se au în vedere, de regulă, trei tipuri principale:

riscuri ocupaționale: reprezintă riscurile la care sunt expuși angajații fabricii;

riscuri pentru comunitate: reprezintă riscurile asociate populației care trăiește în vecinătatea fabricii și riscurile pentru mediul ambiant;

riscuri economice: reprezintă valoarea financiară a pierderilor.

Riscul de incendiu a fost menționat, pentru prima dată, într-o reglemen-tare românească în anul 1994, cu prilejul intrării în vigoare a Normelor generale de prevenire și stingere a incendiilor, aprobate cu Ordinul comun al miniștrilor de interne și lucrărilor publice și amenajării teritoriului nr.381/1219, ca fiind principalul element care determină performanțele privind protecția antiincendiu (în literatura de specialitate „securitate la incendiu”) ce trebuie asigurate pe întreaga durată de utilizare a construcțiilor.

Potrivit Anexei nr.1 la „Normele generale de prevenire și stingere a incendiilor”, factorii de determinare ai riscului de incendiu sunt: densitatea sarcinii termice; clasele de combustibilitate sau de periculozitate a materialelor și substanțelor existente; sursele de aprindere existente; condițiile (împrejurări-le) preliminare care pot determina sau favoriza aprinderea; măsurile stabilite pentru reducerea sau eliminarea factorilor determinanți.

În conformitate cu normativul P 118/1999, riscul de incendiu poate fi:

risc foarte ridicat (foarte mare) de incendiu (categoriile A și B de pericol de incendiu/explozie);

risc ridicat (mare) de incendiu, când densitatea sarcinii termice este mai mare de 840 MJ/m.p. (categoria C de pericol de incendiu);

risc mediu (mijlociu) de incendiu, când densitatea sarcinii termice este cuprinsă între 420 și 840 MJ/m.p. (categoria D de pericol de incendiu);

risc redus (mic) de incendiu, când densitatea sarcinii termice este mai mică decât 420 MJ/m.p .(categoria E de pericol de incendiu).

Prin risc de incendiu se înțelege criteriul de performanță care reprezintă conexiunea dintre probabilitatea globală de izbucnire a incendiilor, determinată de interacțiunea proprietăților specifice materialelor și substanțelor combustibile cu sursele potențiale de aprindere, în anumite împrejurări, în același timp și spațiu, și consecințele producerii acestora (SR EN ISO 13943 – Siguranță la foc – Vocabular).

În conformitate cu S.R. EN 12845 riscurile de incendiu se împart în:

risc mic (LH) – materiale cu sarcina termică mică, combustibilitate mică și cu nici un compartiment de incendiu mai mare de 126 m2 cu o rezistență la foc de cel puțin 30 minute;

risc mediu (OH) – utilizări unde sunt procesate sau fabricate materiale combustibile cu o sarcină termică medie și combustibilitate medie. Riscul mediu se împarte în 4 subgrupe:

risc mediu grupa 1 – OH1;

risc mediu grupa 2 – OH2;

risc mediu grupa 3 – OH3;

risc mediu grupa 4 – OH4;

risc mare (HH):

procese tehnologice cu risc mare (HHP); procesele tehnologice cu risc mare acoperă activitățile unde materialele implicate au o sarcină termică mare și combustibilitate mare și incendiile au o dezvoltare rapidă sau intensă. HHP se împarte în 4 subgrupe:

procese tehnologice cu risc mare grupa 1 HHP1;

procese tehnologice cu risc mare grupa 2 HHP2;

procese tehnologice cu risc mare grupa 3 HHP3;

procese tehnologice cu risc mare grupa 4 HHP4;

depozite cu risc mare – (HHS); depozitele cu risc mare acoperă depozitele de bunuri unde înălțimea de depozitare depășește anumite limite. HHS se împarte în 4 subgrupe:

depozite cu risc mare grupa 1 – HHS1;

depozite cu risc mare grupa 2 – HHS2;

depozite cu risc mare grupa 3 – HHS3;

depozite cu risc mare grupa 4 – HHS4.

Managementul riscului este un proces complex care utilizează atât resurse fizice cât și resurse umane pentru atingerea anumitor obiective care vizează reducerea expunerii la pierderi. Persoana din cadrul firmei care răspunde de această activitate este managerul de risc.

Pentru a fi la curent cu noile tipuri de expuneri la pierderi induse de noi tehnologii, procese, substanțe și materiale managerul de risc al firmei trebuie să fie la curent cu literatura de specialitate și să facă schimburi de experiență cu alți specialiști care activează în acest domeniu din firme care au același profil de activitate cât și firme din alte domenii de interes.

Obiectivele care trebuiesc atinse în procesul de managementul riscului pot fi împărțite în două mari categorii și anume obiective pre- și post-eveniment. Obiectivele din prima categorie – înainte de producerea pierderii – vizează, în principal, costurile și economiile legate de tratarea expunerii la risc. Obiectivele din a doua categorie – după producerea pierderii – vizează, în principal, continuitatea funcționării firmei.

De regulă, în cazul expunerii la risc a unei firme nu este afectat numai proprietarul ci și salariații și familiile acestora, cumpărătorii și clienții beneficiari ai produselor și serviciilor prestate de firmă și chiar populația din zonă. Din aceste considerente obiectivul care vizează „responsabilitatea socială” trebuie avut în vedere ca să aparțină atât obiectivelor pre- cât și obiectivelor post-eveniment.

Procesul de management al riscului industrial include următoarele patru faze:

identificarea riscului;

analiza riscului;

controlul riscului;

finanțarea riscului.

Identificarea riscului este prima și cea mai importantă fază a procesului de managementul riscului constă în identificarea pericolelor potențiale care există în obiectivul industrial analizat. Etapa preliminară acestei faze constă în modelarea sistemului tehnic investigat. Modelarea sistemului tehnic are drept scop evidențierea aspectelor esențiale referitoare la sistem și trebuie să asigure punerea în evidență a legăturilor și interacțiunilor cu alte sisteme cu care acesta este conectat precum și a influenței factorilor de mediu.

Activitatea de identificare a pericolelor depinde atât de tipul de industrie cât și de complexitatea activităților specifice care se desfășoară în obiectivul investigat. Identificarea factorilor de risc este un proces complex de a cărui acuratețe vor depinde eventualele expuneri la pierderi ale obiectivului în chestiune. Activitatea de identificare a pericolelor trebuie să se finalizeze cu depistarea, dacă este posibil, a tuturor factorilor de risc existenți.

Identificarea factorilor de risc are avantajul că permite, pe de o parte, tratarea acestora într-un mod eficient deoarece sunt cunoscuți și, de pe altă parte, de a stabili riscurile latente.

Activitatea de identificare a pericolelor nu este doar un proces deosebit de complex, el este totodată și un proces dificil având în vedere că expunerea la pierderi nu rămâne constantă ci se modifică o dată cu trecerea timpului. Pentru aceste considerente se impune ca procesul de identificare a pericolelor din firmă să fie sistematic și continuu.

Tot în această fază trebuie să se identifice potențialele entități și condițiile în care acestea sunt supuse pierderilor. Pentru sistematizarea activității de identificare pot fi utilizate mai multe metode de lucru cum sunt de exemplu: liste cu întrebări; indexuri de pericole; tehnici speciale de identificare a pericolelor; metode de analiză cantitativă și calitativă.

Pentru un obiectiv industrial, chiar și de dimensiuni modice, numărul pericolelor potențiale poate fi destul de ridicat. Pericolele din obiectivele industriale pot fi cunoscute din experiența anterioară, deci pot fi controlabile în timp ce pericolele induse de tehnologii și procese noi pot să nu fie cunoscute în totalitate deci nu pot fi controlabile.

Principalele elemente care se au în vedere în activitatea de identificare a pericolelor industriale sunt:

ramura de industrie din care face parte;

tipul activităților industriale (aprovizionare, producție, depozitare, transport, vânzare) care se desfășoară;

structuri și tipuri de construcții existente în obiectiv;

instalații, echipamente, aparate etc. pentru activități tehnologice și auxiliare;

conducte și instalații pentru transportul fluidelor și a materialelor pulverulente;

energia (surse și tipuri, putere consumată, surse de rezervă);

instalații de securitate tehnologică și protecție;

calitate și instruire personal.

Identificarea și clasificarea pericolelor din obiectivele industriale conduce la următoarele trei mari categorii de factori de risc:

factori de risc intrinseci; acești factori sunt asociați atât fazelor de concepție cât și de realizare ale sistemelor și exprimă, în principal, viciile cu care sistemele tehnice sunt exploatate de utilizatori;

factori de risc asociați condițiilor de exploatare și de amplasare teritorială; factorii de risc asociați condițiilor de exploatare și amplasare teritorială se pot grupa în următoarele cinci grupe:

acțiunea presiunii care poate genera următoarele efecte;

regimul termic de solicitare care poate genera următoarele efecte;

mediul de lucru tehnologic care poate iniția;

durata de serviciu care poate genera următoarele efecte;

factori climatici și tectonici.

factori de risc umani implicați în faza de exploatare; acest factor însumează toate erorile umane care au loc în activitățile de exploatare și mentenanță pe întreaga durată de viață a sistemelor tehnice.

Eroarea umană data prin prezența factorului uman în structura sistemelor complexe socio-tehnice, formate din om-mașină, constituie un factor suplimentar de risc față de riscul propriu asociat doar sistemelor tehnice.

Factorul uman, indiferent de forma de participare la activități și procese industriale, condiționează fie direct fie indirect nivelurile riscurilor potențiale asociate sistemelor tehnice din care fac parte.

În condițiile exploatării normale a sistemelor tehnice factorul uman se manifestă ca factor de risc prin comiterea erorilor umane de operare.

Metodele de studiere a erorilor umane au fost dezvoltate în scopul prevenirii acestora, fiind luat în calcul fenomenul ARSON – ce analizează cauza intenționată.

Tehnicile de investigare utilizate vizează analiza cauzele și a consecințe-lor, posibilităților de recuperare (remedierea erorii înainte ca aceasta să-și producă efectul) și a strategiilor speciale de reducere a acestora.

Fiabilitatea factorului uman determină numărul erorilor produse de acesta. Deși fiabilitatea umană a fost și rămâne un subiect larg discutat de specialiști acesta nu poate fi încă previzionată cu destulă precizie. Acesta depinde, chiar pentru același individ și aceeași operație, de un număr ridicat de factori care nu întotdeauna pot fi modelați cât mai veridic. Cercetările efectuate în acest domeniu au evidențiat faptul că rata greșelilor umane crește semnifica-tiv atât cu complexitatea tehnică a sistemului din care face parte cât și de complexitatea sarcinii care trebuie îndeplinită de acesta.

Erorile umane pot fi active și au un efect imediat în sistem și latente care pot deveni active (se activează) atunci când sunt întrunite anumite condiții.

Erorile umane pot fi intermitente și permanente.

Eroarea umană se poate produce atât la nivel de individ cât și la nivel de grup sau de organizație. În acest sens, cercetările contemporane care vizează tratarea globală a fiabilității și securității sistemelor avansează ideea cauzalității multiple, respectiv sursele de eroare se constituie din:

factori manageriali și organizaționali, denumiți și deficiențe latente;

contribuții individuale ale comportamentului uman, denumite și deficiențe active.

Eroarea umană se poate produce atât în condiții normale cât și în condiții de urgență și de asemenea în situații de rutină și în situații necunoscute.

Eroarea umană se manifestă în toate fazele în care factorul uman este prezent: concepție, proiectare, realizare, implementare, producție, mentenanță, depozitare distribuție, etc.

Evenimentele apărute în sistemele socio-tehnice, ca urmare a existenței erorilor umane, pot conduce la:

incendii;

explozii;

stricăciuni (daune) mecanice;

pierderi de proprietate;

întreruperi procese de producție;

calitate neconformă a produselor;

răniri, accidentări, decese;

pierderi aduse mediului;

pierderi aduse societății.

Un alt element caracteristic factorului uman constă în aceea că eroarea odată comisă poate fi îndreptată (corectată). Această caracteristică poartă numele de recuperarea erorii și este foarte important de a fi estimată deoarece, după cum se va vedea ulterior, este un termen al expresiei de calcul a riscului uman.

Analiza de risc reprezintă cea de-a doua fază în procesul de manage-mentul riscului. Premergător începerii acestei analize trebuie să fie dezvoltate scenariile posibile de producere a accidentelor de către factorii de risc identificați. Pe baza acestor scenarii pot fi efectuate evaluări cantitative și calitative. De asemenea, analistul trebuie să definească în mod clar tipurile de pierderi care vor fi evaluate.

Obiectivele principale ale acestei faze constau în a cuantifica probabili-tățile și mărimea pierderilor produse de factorii de risc.

Estimarea probabilității sau a frecvenței anuale de realizare a factorilor de risc poate fi deseori o problemă dificilă. Acest lucru poate fi cauzat de lipsa sau insuficiența de date fiabile din istoricul firmei și numărul mare de cauze care contribuie la această probabilitate. Dacă riscurile sunt produse de evenimente (factorii de risc) independente atunci, în relația de calcul a riscului, vor interveni probabilitățile acelor evenimente. În caz contrar, dacă factorii de risc sunt evenimente dependente atunci vor interveni probabilități condiționate, ceea ce complică calculele în determinarea riscului global pentru firma analizată. Elementele posibile care afectează probabilitatea de realizare a factorilor de risc dintr-un obiectiv industrial pot fi:

fiabilitatea mecanică a echipamentelor, aparatelor, elementelor, etc.;

complexitatea și periculozitatea proceselor tehnologice;

fiabilitatea umană (erori de operare, mentenanță);

factori de mediu (interni, externi);

cauze externe (cunoscute și necunoscute, imprevizibile);

alte cauze.

Cauzele mai puțin cunoscute fie din insuficiența datelor statistice fie din alte motive pot afecta în mod major acuratețea evaluării probabilității de realizare a factorilor de risc. De exemplu, contribuția erorilor umane poate induce o mare doză de incertitudine în evaluarea probabilității producerii unui eveniment periculos.

Evaluarea mărimii pierderilor potențiale reprezintă cel de-al doilea pas în analiza de risc. Pierderile potențiale pentru o firmă pot fi exprimate în foarte multe modalități, așa cum s-a arătat anterior.

La fel, tipurile de risc, caracteristice activităților industriale pot fi clasi-ficate și ele în diverse moduri. O posibilă cartă a riscurilor industriale în care se au în vedere riscurile de proprietate, de funcționare, de persoane (angajați) și de afaceri este prezentată în continuare:

Riscuri de proprietate (factori de risc):

incendii;

explozii;

degajări de materiale periculoase;

prăbușiri;

riscuri criminale;

riscuri de transport;

poluare;

fenomene naturale;

altele.

Riscuri de funcționare (consecințe):

întreruperi ale activităților;

pierderi ulterioare;

dependența de terți;

procese periculoase;

expuneri la risc;

răspundere legală pentru calitatea produselor;

altele.

Riscuri pentru personal (consecințe):

decese;

îmbolnăviri;

răniri;

boli profesionale;

invalidități permanente;

altele.

Riscuri de afaceri (cauze):

pierderi economice;

inflație;

concurență;

decizii politice;

restricții de fabricație;

modificarea șanselor de consum;

greve;

lipsă de cunoștințe;

riscuri contractuale;

pierderi credite;

altele.

Controlul riscului este cea de a treia fază în managementul riscului, ce are ca scop eliminarea sau dacă acest lucru fie nu este posibil fie nu este de dorit, cel puțin reducerea consecințelor expunerii la pierderi. Altfel spus această fază poate fi denumită controlul riscului. Principiul fundamental adaptat în activitatea de managementul riscului constă în a încerca mai întâi de a reduce riscul și apoi ceea ce nu putem elimina sau suficient de al transfera.

Tehnicile utilizate în tratarea expunerii la pierderi se pot împărți în două mari categorii: tehnici de control și tehnici de finanțare.

Din categoria tehnicilor de control fac parte tehnicile de:

evitarea riscurilor;

controlul pierderilor;

transferul riscurilor;

Din categoria tehnicilor de finanțare a riscurilor fac parte tehnicile de:

transferul riscurilor;

reținerea riscurilor.

Evitarea riscului expunerii la pierderi constituie o tehnică de control deosebit de eficientă, atunci când ea se poate aplica, deoarece fie menține fie reduce la zero riscul. Expunerea la pierderi poate fi evitată fie prin ne-achiziționarea factorului de risc asociat ei fie prin abandonarea activităților din firmă care implică existența acestui factor de risc asociat ei.

De exemplu, firma poate evita de la începutul funcționării expunerea la pierderi prin neintroducerea în fabricație a produselor periculoase cum ar fi explozibili.

De asemenea, firma poate evita expunerea la pierderi prin stoparea și abandonarea definitivă a fabricației existente de produse periculoase. În acest din urmă exemplu se constată că firma nu poate evita deodată și în totalitate expunerea la pierderi. Astfel, dacă inițial se înlătură doar expunerea la pierderi cauzată de procesul de fabricație mai poate exista expunere la pierderi cauzată fie din existența stocurilor de materii prime periculoase utilizate fie chiar de existența stocurilor de produse finite periculoase depozitate și nevândute. Expunerea la pierderi a firmei legată de fabricarea materialelor periculoase va înceta să mai existe doar atunci când stocurile de materii prime și de produse periculoase sunt complet lichidate. Avantajul utilizării acestei tehnici de control a expunerii la pierderi constă în faptul că probabilitatea pierderii fie este zero fie poate fi adusă la zero. Această tehnică dacă este corect aplicată nu mai necesită combinarea cu alte tehnici de controlul riscului.

Tehnicile de controlul pierderilor reprezintă activitățile cele mai frecvent întâlnite în practica curentă și au drept scop reducerea frecvenței și/sau a severității pierderilor. În esență, prin aceste tehnici sunt schimbate caracte-risticile inițiale ale expunerii la pierderi astfel încât acestea să devină mai acceptabile pentru entitatea care nu dorește să le evite sau să le transforme.

Controlul pierderilor și evitarea sunt tehnici exclusive utilizate în controlul riscurilor. Dacă o expunere la pierderi este evitată este evident că nu va mai exista necesitatea ca aceasta să fie controlată.

Tehnicile utilizate pentru controlul pierderilor pot fi clasificate în funcție de diverse criterii cum ar fi de exemplu:

obiectivele care trebuie atinse;

modul de implementare;

timpul când sunt aplicate.

Transferul riscului poate fi considerat ca fiind atât o tehnică de control – verficabil, cât și în anumite cazuri o tehnică de finanțare a pierderilor. Transferul ca tehnică de control a pierderilor implică:

fie transferul către o altă entitate a tuturor elementelor specifice expunerii la pierderi, respectiv entitatea supusă pierderii, pericolele și impactul financiar;

fie transferul numai celui de al treilea element al expunerii la pierderi, respectiv impactul financiar.

De exemplu vânzarea unui obiectiv tehnologic în care se desfășoară procese tehnologice cu un grad ridicat de pericol către o altă entitate constituie o formă de transfer a riscului. De asemenea, închirierea sau darea în locație a unei clădiri, instalații, linii tehnologice, etc. constituie tot o altă formă de transfer a riscului. Se poate observa că prin aceste modalități de transferare a riscurilor, riscul nu mai există pentru entitatea inițială, el a fost transferat altei entități.

Spre deosebire de tehnica de evitare a riscului în care riscul este sau devine nul, în acest caz riscul rămâne în continuare fiind însă problema altcuiva. Sau cu alte cuvinte, prin transferul riscului nu se modifică elementele expunerii la pierderi ci pur și simplu acestea se expediază altcuiva.

Altă tehnică de control a expunerii la pierderi este constituită de polița de asigurare. Prin această tehnică sunt transferate numai consecințele financiare ale riscurilor potențiale suportate de o entitate către o altă entitate. Entitatea care transferă impactul financiar al pierderii se numește asigurat iar entitatea care preia impactul financiar se numește asigurator. Asigurarea implică existența unui contract juridic între asigurat și asigurator, în care sunt stipulate obligațiile celor două părți contractante.

Transferul prin asigurare implică pentru entitatea asigurată menținerea până în momentul producerii riscului a tuturor elementelor constituente ale acestuia. Ulterior acestui moment, entitatea asigurată poate recupera parțial sau în totalitate pierderile (numai pierderile materiale nu și cele de vieți omenești) de la asigurator. Recuperarea pierderilor este posibilă în baza unor plăți efectuate periodic (prime de asigurare) de către asigurat, înainte de producerea accidentului, către asigurator. Datorită faptului că asiguratul plătește anumite sume de bani, în avans de producerea accidentului, pentru potențialele pierderi ulterioare, care pot avea loc pe durata sau în afara duratei contractului de asigurare, această tehnică este și o tehnică de finanțare a riscurilor.

Spre deosebire de transferul prin asigurare o altă tehnică de control a expunerii la pierderi este constituită de transferul prin neasigurare. Această tehnică de control constă în transferul impactului financiar al pierderii la care este expusă o entitate, denumită în general vânzător, către o altă entitate, denumită în general fabricant sau furnizor. Deosebirea esențială față de transferul prin asigurare constă în faptul că între cele două entități nu intervine nicio plată sub formă primelor de asigurare. De exemplu, firma “A” producător de aparate electrocasnice cu durată mare de utilizare vinde produsele sale prin intermediul firmei “B” (ce are calitatea de vânzător). Toate aparatele vândute clienților constatate cu defecte din fabricație sunt înlocuite cu altele funcționale iar cheltuielile de reparare sunt suportate de firma A și nu de firma B.

Reținerea constituie o tehnică frecvent folosită în managementul riscuri-lor. Utilizarea acestei tehnici implică reținerea tuturor elementelor asociate riscurilor.

Reținerea comportă două caracteristici esențiale și anume este o tehnică de finanțare a riscurilor și reprezintă o metodă reziduală.

Ca și asigurarea, reținerea reprezintă o tehnică de finanțare a riscurilor. Dacă firma a decis reținerea unui anumit tip de risc atunci firma trebuie să fie pregătită și aptă de a suporta pierderile.

Reținerea este diferită față de celelalte tehnici de control a riscurilor prin aceea că ea nu modifică elementele expunerii la pierderi.

De cele mai multe ori reținerea se utilizează împreună cu alte tehnici de managementul riscurilor cu excepția tehnicii de evitare.

Utilizarea combinată a tehnicilor de control și de reținere face posibilă o mai bună predictibilitate a costurilor pentru riscurile reținute. Astfel, funcție de impactul financiar al pierderilor pentru continuitatea activității firmei se poate adopta reținerea pierderilor până la o anumită valoare (materială sau financiară) și transferul acestora dacă valoarea maxim reținută este depășită.

O a doua caracteristică a reținerii este reprezentată de faptul că aceasta este o metodă reziduală. După ce expunerile la pierderi au fost păstrate în totalitate, fie controlate prin diverse tehnici de control ceea ce rămâne și nu a fost transferat sau evitat este reținut de firmă. Riscurile păstrate de firmă sunt denumite riscuri la expuneri la pierderi reziduale.

Metoda reținerii poate fi un act conștient sau inconștient.

Reținerea planificată (sau conștientă) reprezintă actul conștient prin care managerul de risc evaluează expunerea la pierderi, compară avantajele și dezavantajele altor tehnici de control care se pot aplica după care decide că reținerea, în totalitate sau în parte a expunerii la pierderi, este cel mai indicat mod de a o implementa.

Reținerea neplanificată (sau inconștientă) rezultă atunci când expunerea, în totalitate sau în parte, este reținută fără a lua în calcul și alternativa folosirii altor tehnici de managementul riscului. De asemenea tot în această categorie intră și riscurile neidentificate.

Necesitatea utilizării tehnicii de reținere este determinată de cel puțin următoarele condiții:

nu sunt alte tehnici disponibile;

pierderile cele mai grave care pot avea loc nu constituie un mare impact financiar pentru firmă;

pierderile potențiale pe termen scurt sunt ușor predictibile.

Managementul riscului de incendiu reprezintă ansamblul activităților desfășurate și procedurilor utilizate de factorii de decizie, instituțiile și serviciile publice abilitate pentru identificarea și monitorizarea surselor de risc de incendiu, evaluarea, analizarea și cuantificarea acestora, elaborarea de prog-noze, stabilirea variantelor de acțiune și monitorizarea privind reducerea riscului de incendiu.

Prima și cea mai importantă fază a procesului de management al riscului de incendiu, constă în identificarea pericolelor potențiale care există într-un sistem.

Etapa debutează cu modelarea sistemului tehnic investigat. Modelarea sistemului tehnic are drept scop evidențierea aspectelor esențiale referitoare la sistem și trebuie să asigure punerea în evidență a legăturilor și interacțiunilor cu alte sisteme cu care acesta este conectat, precum și a influenței factorilor de mediu.

Activitatea de identificare a pericolelor depinde atât de tipul de sistem cât și de complexitatea activităților specifice care se desfășoară în acesta.

Identificarea factorilor de risc este un proces complex de a cărui acuratețe vor depinde eventualele expuneri la pierderi. Activitatea de identificare a pericolelor trebuie să se finalizeze cu depistarea, dacă este posibil, a tuturor factorilor de risc existenți.

Identificarea factorilor de risc are avantajul că permite, pe de o parte, tratarea acestora într-un mod eficient, deoarece sunt cunoscuți și pe de altă parte, de a se stabili riscurile latente.

Activitatea de identificare a pericolelor nu este doar un proces deosebit de complex, el este totodată și un proces dificil având în vedere că expunerea la pierderi nu rămâne constantă, ci se modifică o dată cu trecerea timpului. Din aceste considerente, se impune ca procesul de identificare a pericolelor să fie sistematic și continuu.

Tot în faza de identificare a riscului, trebuie să se identifice potențialele entități și condițiile în care acestea sunt supuse pierderilor. Pentru sistematizarea activității de identificare, pot fi utilizate mai multe metode de lucru cum sunt, de exemplu: chestionare sau liste cu întrebări; cataloage sau liste cu pericole; tehnici speciale de identificare a pericolelor prin metode de analiză cantitative și calitative.

Principala problemă în identificarea riscurilor o constituie, de obicei, numărul mare de riscuri posibile, faza de identificare fiind o componentă importantă tocmai pentru că acum trebuie găsite toate riscurile semnificative. Este vorba de riscurile privind sistemul, utilizatorii, mediul etc.

Identificarea riscului de incendiu reprezintă procesul de apreciere și stabilire a nivelului de pericol de incendiu, în anumite împrejurări, în același timp și spațiu.

Prin pericol de incendiu, se înțelege, o stare normală de existență a unui mediu, sau de funcționare a unui sistem tehnic, care poate permite întrunirea condițiilor necesare inițierii arderii materialelor combustibile din zona respec-tivă.

În această fază de identificare a riscului de incendiu se descoperă sistematic cauzele concrete care pot genera incendii.

Evaluarea riscului de incendiu /Identificarea riscurilor potențiale de incendiu, din mulțimea tuturor riscurilor de incendiu, necesită, în primul rând, evaluarea tuturor consecințelor posibile ale incendiilor. O dată cunoscute, acestea urmează a fi ierarhizate, potrivit unor criterii de evaluare/apreciere a gravității lor.

Aprecierea gravității consecințelor se face pe baza nivelurilor de gravi-tate, care sunt stabilite în mod diferit în funcție de metodele de evaluare de risc utilizate.

Astfel, prin metoda MADS/MOSAR, aplicată și în țara noastră preponde-rent la evaluarea riscurilor tehnice și tehnologice, sunt definite următoarele niveluri de gravitate a consecințelor:

nivelul 1 (consecințe minore);

nivelul 2 (consecințe semnificative);

nivelul 3 (consecințe grave);

nivelul 4 (consecințe foarte grave);

nivelul 5 (consecințe catastrofale).

Metodele grafice de evaluare a riscului de incendiu presupun folosirea sistemului de coordonate probabilitate (P) – gravitate (G), în care sunt determinate zonele acceptabile și inacceptabile. Limita acestor zone poate fi determinată de o curbă sau lineară, în trepte.

Metodologia de evaluare de risc de incendiu din reglementările naționale actuale face trimitere la această clasificare. O astfel de abordare este extrem de largă, cuantificarea consecințelor rămânând la nivel calitativ. Este de dorit ca, pentru fiecare domeniu de activitate sau tip de sistem în parte, să fie stabilite și domenii de valori care să descrie nivelul. Acest lucru este extrem de dificil dacă se ia în considerare, ca motivație principală, doar afectarea factorului uman ca urmare a unui incendiu.

Într-o primă analiză, chiar la nivel de individ, cuantificarea valorică a consecințelor este deja dificilă. Se poate aprecia nivelul de gravitate a conse-cințelor în funcție de gradul de afectare al sănătății (arsuri, intoxicații cu diferite produse ale arderii, răniri survenite pe durata evacuării sau intervenției etc.).

Cuantificarea se poate face în funcție de numărul de zile de spitalizare necesare sau primelor de asigurare primite, dar apar diferențieri sensibile între nivelurile de importanță socială ale diferitelor persoane implicate în evenimente.

O ilustrare a acestor diferențieri o constituie modul de abordare al protecției antiincendiu la hoteluri. Între două hoteluri de aceeași capacitate, în locații similare, măsurile de protecție antiincendiu sunt sensibil diferite în funcție de numărul de stele atribuite, adică de nivelul de importanță acordat utilizatorilor (și al prețurilor plătite, în consecință de aceștia). La nivel de comunități umane sau țări, “prețul vieții sau numărul de morți” au valori diferite în funcție de mediul cultural, economic sau social. Spre exemplu, în țări nedezvoltate economic, producerea unor incendii cu un număr mare de morți nu are aceleași impact sau implicații ca în țările aflate, spre exemplu în Vestul Europei. De fapt, gravitatea consecințelor este apreciată în mod diferit chiar în aceeași țară, în momente diferite ale dezvoltării sale istorice.

Analiza de risc reprezintă cea de-a treia fază în procesul de manage-mentul riscului. Analiza debutează cu dezvoltarea scenariilor posibile de pro-ducere a incendiilor de către factorii de risc identificați anterior. De asemenea, analistul trebuie să definească în mod clar și tipurile de pierderi care vor fi evaluate. Pe baza acestor scenarii, pot fi efectuate evaluări cantitative și calita-tive. Obiectivele principale ale acestei faze constau în a cuantifica probabilitățile de apariție și gravitatea consecințelor.

În general, gravitatea consecințelor descrie chiar valoarea riscului, iar probabilitatea de apariție a evenimentului reprezintă hazardul.

Este necesară definirea tipurilor și mărimilor pierderilor încă din faza de început a analizei de risc.

O dată cu dezvoltarea rapidă a cercetării științifice în domeniul protecției antiincendiu, una dintre cele mai importante activități o constituie analiza riscului de incendiu. Analiza riscului de incendiu asigură un cadru flexibil pentru estimarea impactului oricărui tip de program de protecție antiincendiu sau a oricărei strategii din domeniu în termenii reducerii pierderilor – morți, răniți, daune aduse proprietății – și în termenii în care pot fi comparate costurile acestor programe și strategii.

Expresia „analiza riscului de incendiu” are un caracter general, care încearcă să acopere o multitudine de concepții privind luarea deciziei în cazul posibilelor pierderi datorate unui incendiu. Această structură generală cuprinde atât tehnici calitative cât și tehnici cantitative de analiză a riscului de incendiu.

În principiu, se pot utiliza forme simple, de tip liste de verificare a sistemelor de protecție antiincendiu sau forme de mare complexitate, din punctul de vedere matematic, cum sunt analizele de tip probabilist, teoria fractalilor etc. Concepția utilizată este, însă, strâns legată de natura riscurilor și pericolelor întâlnite, dar și de experiența analistului, fiecare aplicație în parte necesitând luarea unei decizii privind nivelul de sofisticare al calculelor matematice necesare atingerii obiectivului.

Riscul de incendiu are două componente principale: aprecierea gravității evenimentului și distribuția probabilității de producere a evenimentului. Aprecierea gravității evenimentului poate fi de asemenea împărțită în două părți. Prima parte se constituie din determinarea scării pe care se măsoară gravitatea evenimentului, cum ar fi: morți, răniți, pierderi de bunuri materiale în zona afectată de incendiu, zile de întrerupere de activitate etc. Partea a doua o constituie specificarea regulilor de calcul pentru măsurarea gravității specifice care se ia în considerare la un anumit incendiu.

În general, analiza riscului de incendiu va specifica o structură de scenariu de incendiu, care reprezintă un set de reguli de clasificare ce împart domeniul incendiilor posibile într-un număr gestionabil de grupuri relativ omogene. Apoi, probabilitățile pot fi calculate sau estimate pentru fiecare scenariu (un grup de incendii similare) și o mărime a gravității poate fi calculată sau estimată pentru incendiul “mediu” de la fiecare scenariu, adică în mod curent prin examinarea detaliată a unui incendiu tipic sau reprezentativ din fiecare scenariu.

În orice analiză a riscului de incendiu există presupuneri asupra condiții-lor esențiale din zona de interes: unele sau toate sistemele au instalație sprinkler și/sau detectori; unele sau toate acestea sunt construite după un anumit standard de rezistență la foc; unii sau toți ocupanții sunt în mod periodic pregătiți privind regulile de apărare împotriva incendiilor.

Specialiștii în prevenirea incendiilor se concentrează adesea pe diversele variante în legătură cu incendiile, după ce acestea se produc. Astfel, se concepe o analiză care pleacă de la un incendiu dat, analizând performanțele pentru toate elementele sistemului ce operează după declanșarea incendiului.

În acest mod se poate concepe prevenirea incendiilor ca o acțiune ce pornește în mod explicit de la diferite tipuri de incendii inițiale. Un incendiu cu dezvoltare rapidă sau o explozie va modifica substanțial protecția antiincendiu a sistemului, în moduri total diferite, comparativ cu un incendiu “normal” sau cu o ardere mocnită. Un incendiu în spații greu accesibile va prezenta aspecte diferite față de un incendiu dintr-o cameră obișnuită și ambele vor fi categoric diferite de incendiul ce se propagă pe o cale de evacuare.

Analiza de risc ia în considerare toate probabilitățile relevante și, în mod curent, analiza riscului de incendiu evaluează numărul de morți, răniți, pierderile de bunuri materiale mai mult decât stoparea incendiului. Analiza riscului de incendiu face referiri la numărul de camere sau metri pătrați care ating o anumită temperatură sau în care se depășește un anumit prag al nivelului de fum sau de gaze fierbinți.

Analiza riscului de incendiu implică o atenție deosebită acordată ambientului, deciziilor, mișcărilor și vulnerabilității ocupanților, precum și estimarea factorilor care contribuie la siguranța sistemelor, probabilitatea ca echipamentele și sistemele să fie inoperante sau ineficiente ca urmare a neglijențelor și erorilor umane.

Modelarea incendiilor și a consecințelor acestora, constituie o parte inerentă a cercetării în știință și inginerie, iar aplicarea ei la incendiu este la fel de veche ca și cercetarea științifică a incendiului ca atare.

Modelele pot fi clasificate în două mari grupe: modele fizice și modele matematice.

Modelele fizice încearcă să reproducă fenomenul incendiului într-o situație fizică simplificată.

Modelele la scară sunt forme foarte răspândite de modelare, întrucât experimentele la scară integrală sunt costisitoare, dificile și uneori cu totul de nerealizat. Se pot obține noi perspective în înțelegere prin studiul fenomenului incendiului la o scară fizică redusă.

Modelele matematice sunt seturi de ecuații care descriu comportamentul unui sistem fizic.

Cuantificarea riscului de incendiu, reprezintă produsul dintre pericolul de incendiu al sistemului și pericolul de incendiu al activității desfășurate în interiorul acestuia (posibilitatea de apariție a incendiului). Dacă evaluarea riscului de incendiu reprezenta – prevalența calitativă, prin cuantificarea riscului de incendiu se face – prevalența cantitativă.

Pericolul de incendiu, se calculează ca fiind raportul dintre produsul factorilor de pericol și produsul factorilor de protecție, fiecărui factor atribuindu-se o valoare prestabilită, în funcție de varianta de încadrare.

Monitorizarea riscului este cea de a cincea fază din managementul riscului are ca scop eliminarea sau, dacă acest lucru fie nu este posibil, cel puțin reducerea consecințelor expunerii la pierderi. Principiul fundamental adoptat în activitatea de managementul riscului constă în a încerca mai întâi de a reduce riscul și apoi de a transfera ceea ce nu putem elimina sau monitoriza suficient.

Tehnicile utilizate în tratarea expunerii la pierderi se pot împărți în două mari categorii: tehnici de monitorizare și tehnici de finanțare. În timp ce tehnicile de monitorizare a riscului sunt proiectate pentru a minimaliza posturile aferente acelor riscuri la care sistemul este expus, tehnicile de finanțare sunt orientate către identificarea de fonduri pentru a face față la pierderi.

Din categoria tehnicilor de monitorizare a riscurilor, fac parte tehnicile de: evitare a riscurilor și monitorizare a pierderilor.

Din categoria tehnicilor de finanțare a riscurilor fac parte tehnicile de transfer al riscurilor și de reținere a riscurilor.

A șasea fază în procesul de management al riscului este finanțarea riscului care include costuri privind prevenirea pierderilor și monitorizarea riscurilor, costuri de transfer, costuri administrative, costuri privind evaluarea și analiza riscurilor. Principalul scop este de a optimiza distribuția activității de finanțare a riscului pentru a îmbunătăți performanța profitului. Acest proces complex are ca rezultat politica de finanțare a riscului.

În primele cinci faze activitățile se desfășoară preponderent sub coordo-nare tehnică și implică analize ale proiectelor, calcule mai mult sau mai puțin complexe privind comportarea la incendiu a sistemului și utilizatorilor. Ca rezultat al acestor activități apar valorile riscurilor și posibilele variante de reducere a acestora. În faza a șasea, pe baza acestor studii cu caracter tehnic, apare preponderentă activitatea factorilor decizionali (grupul de manageri) care își asumă deciziile privind politicile de finanțare cele mai eficiente.

4.5. Evaluarea pericolului/riscului tehnologic la rezervoarele de

hidrocarburi lichide ale depozitelor strategice

4.5.1. Evaluarea hazardului/riscului tehnic/tehnologic

Evaluarea riscului tehnologic este un studiu complex, care se bazează pe o serie de metode de analize calitative și cantitative, prin care se estimează probabilitatea și gravitatea accidentelor tehnologice și se stabilește necesitatea măsurilor de prevenire a accidentelor. Procesul de evaluare a riscului tehnologic la depozitele strategice de hidrocarburi lichide poate fi împrățit în patru etape majore, și anume: identificarea hazardurilor; evaluarea hazardurilor; analiza riscului; evaluarea riscului.

Fiecare dintre aceste etape conține o serie de metode recunoscute și folo-site cu succes pe plan mondial, cu ajutorul cărora se pot identifica hazardurile existente și se poate estima riscul tehnologic.

Structura analizei de risc tehnologic. Analiza și evaluarea riscului tehnologic poate să fie împărțită în mai multe etape fundamentale. În figura 4.1 prezintă procedeul de evaluare a riscului și metodele folosite.

În domeniul evaluării riscului există diferențe de opinie în ceea ce prive te utilizarea metodelor de analize calitative sau cantitative. Factorul calitativ- -cantitativ este proprietatea de bază a metodelor de analiză a hazardurilor. Majoritatea metodelor de analiză sunt efectuate cu scopul identificării hazardu-rilor și pentru determinarea riscului de transformare a hazardului în accident.

Fig. 4.1. Evaluarea riscului tehnologic.

Pentru determinarea riscului de accident a hazardului identificat, trebuie utilizată o metodologie de caracterizare a parametrilor de probabilitate și magnitudine. Au fost dezvoltate atât metode calitative cât și metode cantitative, care sunt folosite cu succes, fiecare metodă având avantajele și dezavantajele proprii.

Analiza calitativă implică folosirea unor criterii calitative, folosind diferite categorii pentru separarea parametrilor, cu definiții calitative care stabilesc scala pentru fiecare categorie. De asemenea, sunt luate decizii calitative, bazate pe expertiza în domeniu, pentru încadrarea elementelor în categorii. Această abordare este subiectivă, dar permite un grad de generalizare mai ridicat, fiind mai puțin restrictivă.

Analiza cantitativă include folosirea datelor numerice sau cantitative și furnizează rezultate cantitative.

Această abordare este mult mai obiectivă și mai precisă. Trebuie menționat faptul că rezultatele cantitative pot fi afectate foarte mult de precizia și validitatea parametrilor de intrare.

Din acest motiv rezultatele cantitative în cazul analizelor de risc nu ar trebui considerate ca numere exacte, ci estimativ cu o scală variabilă care depinde de calitatea datelor.

4.5.2. Identificarea hazardurilor/riscurilor

Identificarea și selectarea hazardurilor/riscurilor care pot apărea într-un sistem tehnic/tehnologic, poate fi abordată în mai multe moduri, dar − în gene-ral − presupune patru faze [27]:

faza I se descrie sistemul tehnic/tehnologic, care urmează a fi analizat precum și procesele pe care acesta le efectuează, se selectează o metodă pentru documentarea pericolelor potențiale și evoluția scenariilor de incendiu, rezultând o listă amplă a potențialelor scenarii de incendiu );

faza a II-a din ampla listă creată, scenariile sunt extrase și sortate în funcție de expertiza subiectului sau responsabilitatea acțiunii (inginerie, securitatea la incendiu, operațiuni etc.), se analizează și se revizuiesc scenariile, rezultând o grupare reprezentativă; gruparea poate fi bazată pe pericole, pe tipuri de incidente, pe expunere, pe tipuri de consecințe, pe niveluri sau pe categorii;

faza a III-a – vizualizarea și ierarhizarea scenariilor de incendiu, pe baza analizei calitative a riscului de incendiu;

faza a IV-a selectarea și clasificarea scenariilor cu un potențial ridicat de risc, pentru analiza cantitativă.

Termenul “sistem tehnic/tehnologic” asimilează orice linie tehnologică, instalație tehnologică, utilaj, mașină, aparat sau componentă (de utilaj, mașină, aparat etc.) utilizată/utilizat într-un anumit proces tehnologic [186].

Conceptul de sistem tehnic/tehnologic desemnează un ansamblu de elemente de natură materială, umană și/sau informațională , dependente între ele și formând un întreg organizat, care îndeplinește una sau mai multe funcții specificate, în scopul desfășurării corespunzătoare a unui anumit proces teh-nologic. Un sistem tehnic/tehnologic este definit prin următoarele caracteristici: structura sistemului, mediul înconjurător (ambientul), funcționarea (activitatea) sistemului, evoluția (transformarea) sistemului și, respectiv, finalitatea acestuia.

Structura sistemului tehnic/tehnologic desemnează modul de organizare internă − sau de alcătuire − al acestuia, asimilând proprietățile și caracteristicile componentelor sistemului (subsisteme sau elemente), conexiunile dintre componente și modul de asociere al acestora. Ambientul (mediul înconjurător, al) sistemului reprezintă ansamblul sistemelor aflate în interacțiune cu sistem tehnic/tehnologic dat, prin intermediul conexiunilor externe ale acestuia. Funcționarea (activitatea) sistemului tehnic/tehnologic cuprinde totalitatea pro-ceselor desfășurate la nivelul componentelor sistemului. Evoluția (transfor-marea) sistemului desemnează totalitatea proceselor de modificare a structurii și activității acestuia. Finalitatea sistemului tehnic/tehnologic reprezintă totalitatea funcțiilor specificate pe care le îndeplinește sistemul [186].

Definițiile precedente pot fi sintetizate într-una singură. Astfel, un sistem tehnic/tehnologic reprezintă o entitate alcătuită din mai multe elemente – − materiale, umane și/sau informaționale , asociate într-un anumit mod (structură), situată într-un mediu dat (ambientul), caracterizată prin desfășurarea anumitor procese la nivelul elementelor componente (funcționarea sau activitatea), aflată într-un continuu proces de transformare (sau evoluție) și destinată unei anumite finalități (respectiv, îndeplinirii anumitor funcțiuni).

4.5.3. Identificarea și structurarea unei liste ample de scenarii

Conform definiției consacrate, fiecare scenariu de incendiu reprezintă o combinație unică de evenimente și împrejurări care caracterizează incendiul respectiv: sursa de aprindere, împrejurarea favorizantă, locul focarului, distri-buția și tipul de material combustibil, densitatea sarcinii termice, tipul incendiu-lui, condițiile de ventilare, starea instalațiilor de protecție active/pasive (neautomateautomate), starea ușilor și a ferestrelor/spațiilor vitrate, comporta-mentul factorului uman care desfășoară activități în locațiile respective etc.

Interacțiunea dintre incendiu, sistemul tehnic/tehnologic și utilizatori generează un sistem complex, cu un număr deosebit de mare de posibile scenarii de incendiu; din punctul de vedere practic, este imposibilă identificarea și analizarea tuturor scenariilor.

Pentru identificarea scenariilor de incendiu, dintr-un sistem tehnictehno-logic este nevoie de o echipă multi-disciplinară cu specialiști, din domeniul managementului securității la incendiu și domenii conexe, care cunosc foarte bine procesul tehnologic.

Procedura de lucru cea mai des utilizată, pentru identificarea pericolelor, poartă denumirea „What-If” (Și dacă ?) – fundamentată pe mulțimea de întrebări spuse spontan de grupul de studiu al cazului în discuție.

Fiecare proces din fluxul tehnologic de fabricație trebuie să fie analizat, inclusiv sistemul de ventilație, gestionarea deșeurilor, operațiunile de încărcare- -descărcare a materiei prime, respectiv a produsului finit, chiar dacă acestea − − luate separat − nu prezintă pericol potențial de incendiu.

În urma unei astfel de analize, rezultă numeroase scenarii (moduri de defectare) ale sistemului tehnic/tehnologic, precum și ale subsistemelor acestuia. Dintre acestea, se selectează acele scenarii, care implică incendiile sau care duc la incendii pentru o analiză mai detaliată.

Analizele de tip “What-If” sunt aplicabile pentru procese simple, care necesită un grad mediu de monitorizare și intervenție. Pentru procese mai complexe, se folosesc Hazard and Operability Study (HAZOP – Studiul de hazard și operare), Fault Mode and Effect Analysis (FMEA – Analiza modurilor de defectare și a efectelor acestora) sau Faults Tree Analysis (FTA – Analiza cu arborele defectărilor) [190].

În analiza “What-If” se identifică evenimentele importante, care pot duce la defectarea sistemului tehnic/tehnologic investigat. Termenul “important” se referă la modalitățile de defectare, care ar putea fi rezonabil așteptate să apară, cum ar fi:

evenimente care au avut loc la sisteme tehnice/tehnologice simi-lare;

evenimente care pot apărea datorită defectării sistemelor de preve-nire;

alte posibilități de defectare, care nu au apărut încă în sistemele existente, dar care pot fi considerate posibile probleme.

Informații despre evenimentele care au apărut sau care în mod rezonabil se pot iniția în viitor, pot fi obținute din:baza de date specifică a sistemului; fabricant și producător de echipament; surse de date de încredere; date de la alți utilizatori ai aceluiași echipament; expertize elaborate de specialiști; date istorice.

În urma analizei făcute de echipa multi-disciplinară cu specialiști va rezulta o amplă listă cu scenarii de incendii posibile să apară în structura tehnică/tehnologică investigată.

4.5.4. Gruparea scenariilor

În a doua fază, membrii individuali ai echipei extrag pericolele și modurile de defectare ale sistemelor și subsistemelor din scenariile care sunt în domeniul lor de expertiză. De exemplu, membrul echipei “Managementul securității la incendiu” se va concentra pe acele probleme (defecte, consecințe și controale) care pot duce la incendiile și/sau explozii.

Sunt mai multe metode pentru gruparea scenariilor. O metodă implică gruparea după pericol, după modul de defectare și după tipul de expunere [14].

Scenariile de incendiu, care se încadrează în categoriile de expuneri moderate și majore, sunt selectate pentru a treia fază a analizei, în care potențialul probabilității de producere este calitativ evaluat.

4.5.5. Vizualizarea și ierarhizarea scenariilor

Scenariile de incendiu, selectate pentru analiza, sunt evaluate folosind o metodă de vizualizare bazată pe riscul calitativ. În tabelele 4.1-5 sunt prezentate exemple de evenimente probabile și categorii de consecințe, care pot fi folosite pentru vizualizarea și redarea scenariilor de incendiu [14].

Tabelul 4.1

Nivelul de probabilitate pentru inițierea unor evenimente

generatoare de incendii

Inițierea unui eveniment este definită ca probabilitatea de a atinge condi-țiile necesare (comburant, carburant, sursă) pentru a se iniția un incendiu sau o explozie.

În tabelul 4.6 se prezintă un exemplu de matrice de analiză calitativă și clasificare a riscurilor. Aceasta este o matrice de tip 5 5, pentru analiză calitativă a riscurilor, care are în vedere inițierea unor evenimente nedorite, cu consecințe asupra securității vieții și asupra proprietății. Matrici similare se pot construi și pentru pierderi financiare datorate întreruperii procesării, impactului negativ asupra mediului și altor consecințe, care pot fi luate în considerare.

Tabelul 4.2

Categoriile de consecințe asupra securității vieții, ca

urmare a apariției unor incendii

Tabelul 4.3

Categoriile de pagube materiale, ca urmare a apariției unor incendii

Tabelul 4.4

Categoriile de pierderi, datorate întreruperii procesării

tehnologice ca urmare a apariției unor incendii

Tabelul 4.5

Categoriile de impact negativ asupra mediului, în cazul unui eveniment negativ (scurgeri, deversări, spărturi în pereții rezervoarelor cu materiale

combustibile etc.), ca urmare a apariției unor incendii

Tabelul 4.6

Matrice de analiză calitativă a hazardurilor/riscurilor

generate de factorul uman, de tip incendii

Tabelul 4.7 prezintă exemple de acțiuni care trebuie să fie declanșate, avându-se în vedere clasificările de hazard/risc generat de factorul uman prezentate în tabelul 4.6.

Tabelul 4.7

Clasificarea acțiunilor întreprinse, asociate cu scenariile de incendiu,

prezentate în tabelul 4.6

4.6. Selectarea și clasificarea scenariilor de incendiu pentru

analiza cantitativă a acestora

În faza a IV-a, scenariile de incendiu cu risc moderat și mare sunt selectate și clasificate, pentru a fi analizate cantitativ în funcție de probabilitate și consecințe.

Grupurile de evenimente, generatoare de incendii clasificate ca având un nivel moderat și un nivel mare de risc, trebuie să fie selectate în termeni de clasificare a riscului. Evenimentele generatoare de incendii pot fi clasificate astfel:

evenimente elementare (reprezintă cazurile de inițiere a incendiilor, care pot surveni ușor și cu potențial de distrugere redus);

evenimente cu o solicitare înaltă (reprezintă cazurile de aprindere considerate posibile dar care apar foarte rar și cu potențial de distrugere mare);

evenimente dezastruoase (reprezintă cazurile de defectări cu o probabilitate de inițiere extrem de mică și cu potențial de distrugere foarte mare).

Figura 4.2 reprezintă compatibilitatea clasificării evenimentelor genera-toare de incendii în perspectiva riscului de incendiu [13].

Selectarea și clasificarea evenimentelor generatoare de incendii facili-tează ierarhizarea scenariilor de incendiu care urmează să fie analizate în detaliu prin modelare și simulare computerizată a incendiilor.

În general, în scenariile de securitate la incendiu se analizează doar evenimentele elementare, cu o probabilitate rezonabilă de apariție și pentru care se pot instala sisteme și instalații de protecție la incendiu. Totuși, pentru o analiză riguroasă și completă a securității la incendiu a unui sistem tehnic/tehno-

Fig. 4.2. Clasificarea evenimentelor generatoare de incendii.

logic, trebuie să se evalueze și potențialul evenimentelor cu o solicitare înaltă sau dezastruoasă.

O bună analiză a scenariilor de incendiu ar trebui să cuprindă:

metodă pentru selecția calitativă și ierarhizarea evenimentelor genera-toare de incendii; grupurile de evenimente generatoare de incendii, clasificate ca având un nivel moderat și mare de risc, trebuie să fie selectate în termeni de clasificare a riscului (evenimente elementare, cu o solicitare înaltă sau dezastruoase); aceasta permite focalizarea pe modalitatea alternativă de securitate la incendiu, pentru a proteja sistemul tehnic/tehnologic;

Procesul analizei scenariilor de incendiu, care trebuie să asigure identificarea acelora ce urmează să fie evaluate în detaliu prin modelare, simulare și analiză numerică; la această etapă, evaluarea calitativă a riscului de incendiu, prezentat de fiecare scenariu în parte, se bazează de cele mai multe ori pe gândirea și experiența echipei de specialiști; ignoranța sau eroarea de judecată poate duce la o analiză incompletă sau inexactă a incendiului.

Este imperativ necesar ca analiza securității la incendiu a unui sistem tehnic/ /tehnologic să se facă și prin măsurare în teren, pentru a observa specificul acesteia sau a fluxului tehnologic. Nu se pot elabora scenarii de incendiu credibile, bazate pe analiza pericolelor potențiale, stând într-un birou și exa-minând schemele sistemelor tehnice/tehnologice și procedurilor.

Pentru dezvoltarea unor scenarii de incendiu credibile, este necesar să se cerceteze și să se revizuiască informațiile istorice accesibile despre pagube provocate de incendii sau studii de caz referitoare la incendii, similare cu cele analizate.

Amplasamentele care pot cauza accidente majore în anumite condiții, cu consecințe ce se pot extinde dincolo de limitele acestor amplasamente, trebuie separate de zonele rezidențiale și ariile comerciale prin distanțe adecvate, suficient de mari pentru a asigura securitatea populației și mediului. Totuși, pământul este un bun economic, în general considerat deficitar în Europa (și nu numai) și de aceea este necesară stabilirea unor distanțe de separare adecvate care să satisfacă într-o măsură adecvată principiile dezvoltării durabile.

Deci este necesară asigurarea unei securități maxime pentru populația din vecinătatea obiectivelor cu risc potențial în corelație cu utilizarea terenului în modul cel mai eficient, adică obținerea beneficiului maxim din exploatarea acestuia (inclusiv beneficii pentru comunitatea locală, importanța amplasa-mentului pentru economia națională, avantaje socio-economice-locuri de muncă).

Distanțele de siguranță sunt corelate cu conceptul de risc practic “zero". În conformitate cu acest principiu nici un fel de risc (rezidual) nu este permis în afara limitelor de amplasament a unităților de producție (chimice). Cu alte cuvinte se presupune că măsurile luate de operator și supervizate de autorități creează un număr suficient de bariere care fac practic imposibilă producerea unor accidente majore cu consecințe în afara limitelor amplasamentului.

PARTEA A DOUA

FUNDAMENTELE ANALIZELOR DE HAZARD/RISC TEHNIC ȘI TEHNOLOGIC, ÎN SITUAȚII DE URGENȚĂ, LA DEPOZITELE DE HIDROCARBURI LICHIDE ALE REZERVELOR STRATEGICE

5. Modelul semiempiric pentru analizarea efectelor

incendiilor de lichide combustibile

5.1. Modelele matematice de incendiu

Modelele matematice privind incendiul pot fi clasificate în probabiliste și deterministe [14, 15, 22, 28]. Seturile de ecuații și condiții, care constituie modelele matematice, se deduc aplicând legile generale ale Fizicii și Chimiei. Dacă în calcule se introduc diferite date cu caracter statistic, atunci se ajunge să se vorbească despre modele probabiliste ale incendiilor.

Categoria probabilistă a modelelor de incendiu cuprinde acele modele care, în mod direct, nu se folosesc de principiile Fizicii și Chimiei, dar fac predicții statistice despre evoluția incendiului.

Modele deterministe de incendiu. Modelele deterministe de incendiu pot merge de la corelări simple de date și până la cele foarte complexe, bazate pe principiile fizice ale dinamicii fluidelor și legilor de conservare a energiei și masei [76, 82, 83].

Modelele deterministe existente, utilizate pentru studiul incendiilor de fluide lichide combustibile, pot fi clasificate progresiv în [83]:

− modele empirice – bazate pe corelări simple și aproximări de date, fără substrat teoretic, identificate prin observarea și abstractizarea unor experimente de incendiu sau a incendiilor reale așa-zise istorice;

− modele semiempirice – bazate pe legile fizice, dar care folosesc și date empirice;

− modele analitice – bazate pe principiile din unele ramuri ale Fizicii (termodinamică fizică, mecanică/dinamică a fluidelor, transfer de masă și căldură) și Chimiei (termodinamică chimică); din acest ultim motiv, unii cercetători utilizează termenul de „model de termodinamică chimică”, în locul termenului de „model analitic” [83];

− modele numerice – bazate pe metode numerice de rezolvare a ecuațiilor modelului analitic în care se regăsesc și anumiți parametri empirici; de obicei, se folosește metoda diferențelor finite pentru calculul numeric al incendiilor datorită complexității fenomenului.

Modelele empirice și semiempirice pentru studiul incendiilor de fluide lichide combustibile se tratează împreună, pentru că se întrepătrund foarte mult, iar separarea lor strictă ar duce la pierderea esenței problemei studiate.

5.2. Estimarea diametrului echivalent al scurgerii

Pentru scurgeri necirculare, diametrul echivalent (fig. 5.1) este definit ca

Fig. 5.1. Modelul matematic (static) simplificat al incendiilor de scurgeri de lichide

combustibile în aer liber.

fiind diametrul scurgerii circulare cu o arie de suprafață egală cu aria suprafeței scurgerii efective și este dat de ecuația:

, (5.1)

unde:

este diametrul echivalent al scurgerii, în m;

A – aria suprafeței scurgerii necirculare, în m2;

– debitul volumic de combustibil, în m3/s;

υ – viteza de ardere (combustie), în m/s.

5.3. Estimarea ratei de pierdere masică

Rata de pierdere masică sau rata de ardere reprezintă cantitatea de combustibil care participă la incendiu, raportată la durata arderii și la suprafața scurgerii combustibilului pe sol. Ecuația următoare corelează rata de pierdere masică și viteza de ardere lineară a unei scurgerii/vărsării:

, (5.2)

unde:

este rata de pierdere masică pe suprafață, în kg/(m2·s);

υ – viteza de ardere, în m/s;

ρ – densitatea combustibilului, în kg/m3.

Rata de pierdere masică a unui combustibil depinde, în mod firesc, de caracteristicile fizico-chimice ale lichidului combustibil, dar în egală măsură și de diametrul flăcării (figura 5.2), de asemenea de alimentarea cu oxigen a incendiului.

Fig. 5.2. Viteza de ardere, în funcție de diametrul flăcării, pentru câteva lichide combustibile.

De obicei, rata de pierdere masică tinde către o valoare constantă pentru incendii mari. Această remarcă este corelată cu rezultatele obținute de Blinov și Kzudzakov [9], după cum se poate observa în figura 5.2, unde este prezentată evoluția vitezei de ardere în funcție de diametrul scurgerii pentru câteva lichide combustibile.

Pentru estimarea ratei de pierdere masică, (simbolul indică o valoare pe unitatea de suprafață), a unui incendiu mare de scurgere în aer liber, Babrauskas [16, 17] propune următoarea corelație:

, (5.3)

în care:

este rata de pierdere masică pe suprafață pentru o scurgere cu

diametru infinit, în kg/(m2·s);

– coeficientul de absorbție-extincție al flăcării, în m−1;

– „corectorul lungimii razei intermediare”;

– diametrul echivalent al scurgerii (v. fig. 5.1), în m.

Valori numerice pentru și () se regăsesc în tabelul 3.1. A se avea în vedere că reacția la ardere a scurgerilor de alcool este diferită de cea a altor combustibili pe bază de hidrocarbon, a căror rată de ardere nu variază considerabil în raport cu diametrul când ; acest lucru se datorează faptului că alcoolul arde foarte „curat” și produce puțină funingine.

5.4. Estimarea ratei eliberării de căldură

Rata eliberării de căldură Q a unui incendiu de scurgere poate fi estimată folosind ecuația 5.4, dacă se cunoaște căldura netă de combustie a lichidului () și dacă se poate preciza valoarea eficienței combustiei, (componenta radiativă și cea convectivă):

(5.4)

în care:

este rata totală a eliberării de căldură, în kW;

– rata de pierdere masică pe suprafață, în kg/(m2·s);

– căldura netă de combustie, în kJ/kg;

– aria suprafeței de la baza flăcării, în m2;

– eficiența combustiei.

Valori numerice pentru și se regăsesc în tabelul 3.2.

5.5. Estimarea duratei de ardere

Pentru o anume cantitate sau volum de combustibil lichid inflamabil, durata de ardere () se estimează folosind relația următoare:

, (5.5)

în care:

este durata de ardere, în s;

V – volumul de lichid, în m3;

– diametrul echivalent al scurgerii, în m;

υ – viteza de ardere, în m/s.

5.6. Calculul înălțimii flăcărilor

Înălțimea flăcărilor este o caracteristică importantă din punctul de vedere cantitativ a incendiilor de scurgeri de lichide combustibile. Înălțimea flăcărilor depinde fie de caracteristica laminară a flăcărilor, fie de cea turbulentă. De obicei, flăcările laminare sunt scunde, iar cele turbulente sunt înalte. Dintre principalele modele privind calculul înălțimii flăcărilor, descrise în literatura de specialitate, în mod frecvent sunt folosite − pentru incendiile de scurgeri de lichide combustibile − corelațiile prezentate în paragrafele următoare.

Corelația lui Thomas [87]. În condiții de calm atmosferic (viteză nulă a vântului), înălțimea medie a flăcărilor turbulente de difuzie poate fi calculată folosind relația:

, (5.6)

unde:

Hf este înălțimea flăcărilor, în m;

– rata de pierdere masică pe suprafață, în kg/(m2·s);

– diametrul echivalent al scurgerii, în m;

– densitatea aerului ambiant, în kg/m3;

g – accelerația gravitației, în m/s2.

De asemenea, termenul poate fi scris sub forma:

, (5.7)

în care:

este numărul lui Froude;

– densitatea combustibilului în fază lichidă, în kg/m3;

υ – viteza de ardere, în m/s.

Această ultimă corelație este validă pentru incendii în care raportul Hf/D este cuprins între 3 și 10.

Corelația lui Heskestad [88]. Această corelație, relativ recentă (1984), se poate aplica cu succes la incendiile de hidrocarburi lichide:

, (5.8)

unde:

; (5.9)

, (5.10)

în care:

Hf este înălțimea flăcărilor, în m;

– diametrul echivalent al scurgerii, în m;

C – capacitatea calorică a gazului de referință (aer), în J/(kg∙K);

T – temperatura aerului, în K;

– eficiența combustiei;

– rata de pierdere masică, în kg/s;

g – accelerația gravitației, în m/s2;

– căldura netă de combustie, în kJ/kg;

ρa – densitatea aerului ambiant, în kg/m3;

– raportul stoechiometric aer/combustibil;

– numărul de atomi de C, H și, respectiv, de O din hidrocarbură.

Această corelație este valabilă pentru valori ale lui N, cuprinse între 10−5 și 105, pentru hidrocarburi lichide de forma .

Heskestad propune, de asemenea, o formulă simplificată, care constituie o aproximare rezonabilă a ultimei corelații pentru lichide combustibile uzuale în condiții atmosferice normale:

, (5.11)

în care:

este rata totală a eliberării de căldură, în kW;

– diametrul echivalent al scurgerii, în m.

Corelația lui Hofmann [207]. În urma experimentelor la scară mare, realizate de către Hofmann la incendii de kerosen, motorină și benzină, a rezultat că raportul Hf/D tinde către o valoare constantă egală cu 1,7.

5.7. Estimarea efectului vântului asupra flăcării

Vântul poate avea următoarele efecte asupra formei geometrice a flăcări-lor:

− înclinarea față de verticală a flăcării;

− reducerea (diminuarea) înălțimii flăcării;

− creșterea (alungirea) bazei flăcării în direcția predominantă a vântului.

Este lesne de înțeles că estimarea acestor fenomene este dificilă, având în vedere caracterul intermitent al vântului, însă se pot structura câteva corelații simple pentru a caracteriza aceste efecte.

Înclinarea față de verticală a flăcării. Înclinarea flăcărilor se poate repre-zenta prin unghiul de înclinare al flăcărilor (θ) față de verticală, reprezentat grafic în figura 5.3.

Fig. 5.3. Înclinarea flăcărilor, de la incendii în aer liber, sub efectul vântului.

Unghiul de înclinare al flăcărilor poate fi estimat, în funcție de viteza vântului, cu corelația dată de Asociația Americană a Gazelor [98], stabilită pe baza unor teste de incendiu cu gaz natural:

, (5.12)

unde

u* este viteza adimensională a vântului;

– viteza vântului, măsurată la o înălțime de 1,6 m, în m/s;

– viteza caracteristică a vântului, în m/s.

Unghiul de înclinare al flăcărilor (θ), față de verticală, este dat de urmă-toarele condiții:

(5.13)

Reducerea (diminuarea) înălțimii flăcării. În prezența vântului, pentru estimarea diminuării înălțimii flăcărilor, se folosește următoarea corelație, obținută din date experimentale de către Thomas [23]:

(5.14)

în care:

D este diametrul incendiului de scurgeri, în m;

u* – viteza adimensională a vântului;

– rata de pierdere masică pe suprafață, în kg/(m2·s);

– densitatea aerului ambiant, în kg/m3;

g – accelerația gravitației, în m/s2.

Creșterea (alungirea) bazei flăcării în direcția predominantă a vântului. Sub efectul vântului, baza flăcării are tendința să se deformeze în direcția impusă de vânt. Acest efect este reprezentat în maniera schematizată în figura 5.4.

a b

Fig. 5.4. Alungirea bazei flăcării, în direcția predominantă a vântului, la incendii în aer liber:

a scurgere circulară; b scurgere rectangulară.

Pentru determinarea alungirii flăcărilor, Welker și Sliepcevich [98] au stabilit următoarea corelație:

(5.15)

în care:

este numărul lui Froude în funcție de viteza vântului, u, în m/s;

;

D – diametrul incendiului de scurgeri, în m;

– densitatea aerului ambiant, în kg/m3;

– densitatea vaporilor combustibili, în kg/m3;

g – accelerația gravitației, în m/s2.

Mudan [9] a propus o altă corelație, bazată pe date de la incendii de gaze naturale lichefiate, modificată pentru a se putea aplica la toate hidrocarburile lichide:

(5.16)

în care:

este numărul indexat 10 a lui Froude, în funcție de viteza vântului la

o înălțime de 10 m, (m/s);;

D – diametrul incendiului de scurgeri, în m;

– densitatea aerului ambiant, în kg/m3;

– densitatea vaporilor combustibili, în kg/m3;

g – accelerația gravitației, în m/s2.

5.8. Estimarea fluxului termic prin radiație de la

incendiu către o „țintă”

Radiația unei flăcări, sau a oricărui gaz fierbinte, este caracterizată de temperatură și de emisivitate. Emisivitatea este modalitatea de a arăta cât de bine este emisă radiația termică de către un gaz fierbinte (emisivitatea este definită ca fiind raportul dintre energia radiantă emisă de o suprafață și energia radiantă emisă de corpul negru având aceeași temperatură cu suprafața). Emisivitatea are valori cuprinse între 0 … 1, unde 1 reprezintă radiația perfectă. Radiația resimțită de un observator este influențată de temperatura flăcării și de dimensiunea (înălțimea) flăcărilor.

Fluxul termic incident reprezintă cantitatea de transfer termic pe unitatea de suprafață perpendiculară pe direcția fluxului termic. Cantitatea totală de căldură transmisă prin radiație, conducție și convecție, necesară pentru a crește temperatura suprafeței unui combustibil „țintă” la temperatura critică, este cunoscută sub numele de flux termic critic.

Cercetătorii au formulat numeroase metode de calcul al fluxului termic produs de o flacără către o „țintă” ce nu este cuprinsă de flăcări. Flăcările au fost reprezentate de surse cilindrice, conice, plane și punctiforme, în încercarea de a evalua factorii de formă efectivă dintre flacără și „țintă”. Metodele predictive disponibile variază de la cele foarte simple și până la cele complexe, care implică corelații, soluții detaliate pentru ecuațiile de transfer termic prin radiație și calcule din mecanica fluidelor.

Modelul sursei punctiforme de radiație, descris inițial de Crocker și Napier în anul 1986 [24]. O sursă punctiformă de estimare a fluxului termic este, conceptual, cel mai simplu model de reprezentare configurațională a unei surse radiante, folosite pentru a calcula fluxul termic al unei flăcări către o „țintă” ce nu este cuprinsă de flăcări.

Modelul sursei punctiforme presupune că energia radiantă este eliberată într-un punct situat în centrul incendiului (flăcării). Densitatea fluxului termic prin radiație, la orice distanță față de sursă, este invers proporțională cu distanța de separație (R), așa cu arată ecuația:

(5.17)

unde:

este densitatea fluxului termic prin radiație, în kW/m2;

– rata eliberării de căldură a incendiului, în kW;

R – distanța radială de la centrul flăcării și până la marginea „țintei”, în

m;

– componenta radiativă a eficienței combustiei.

În general, depinde de combustibil, de mărimea flăcărilor și de confi-gurația flăcărilor, putând varia de la aproximativ 0,15, pentru combustibilii cu concentrație mică de funingine (ex. alcoolii) și până la 0,60, pentru combusti-bilii cu concentrație ridicată de funingine (ex. hidrocarburile). Pentru incendiile mari, funinginea rece care învăluie flăcările luminoase poate reduce conside-rabil valoarea . Câteva valori numerice pentru se regăsesc în tabelul 3.1.

Modelul radiației flăcărilor solide [227]. Modelul flăcărilor solide presupune că incendiul poate fi reprezentat sub forma unui corp solid cu o formă geometrică simplă și gazele de ardere, invizibile, nu emit o cantitate mare de radiație.

Densitatea fluxului termic prin radiație de la incendiul de scurgeri către un element din afara flăcărilor, în condiții diferite de ventilare (cu și fără vânt), ia forma următoarei ecuații:

(5.18)

în care:

este densitatea fluxului termic incident prin radiație, în kW/m2;

E – emitanța medie a flăcărilor în kW/m2;

– factorul de transmisivitate atmosferică;

F1→2 – factorul de formă.

Emitanța flăcărilor reprezintă fluxul radiat emis de unitatea de suprafață a unui corp în toate direcțiile și pe toate lungimile de undă. În unele surse bibliografice [227], în loc de emitanța flăcărilor se folosește noțiunea de putere emisivă a flăcărilor (fr. pouvoir émissif de la flamme; engl. emissive power of a flame). Emitanța totală de emisie poate fi calculată folosind legea lui Stefan-Boltzmann: Emitanța totală de emisie a corpului negru este proporțională cu temperatura absolută a acestuia la puterea a patra. Deoarece flacăra de la incendiu nu este un corp negru perfect (corpul negru este un radiator perfect: suprafața are emisivitatea egală cu unitatea și reflexia zero), emitanța flăcărilor este o fracție (ε) din radiația corpului negru:

, (5.19)

unde:

ε este emisivitatea flăcării (factorul de emisie total al flăcării);

σ – constanta lui Stefan-Boltzmann [5,67·10-11 kW/(m2·K4)];

T – temperatura flăcării de la incendiu, în K.

Folosirea constantei lui Stefan-Boltzman în calculul transferului de căldură prin radiație necesită cunoștințe legate de temperatura și de emisivitatea flăcării incendiului; totuși, amestecul turbulent face ca temperatura flăcării să varieze.

Rezultate experimentale (tab. 5.1) relative la emitanța flăcărilor de la incenincendii de fluide combustibile sunt disponibile în literatura de specialitate pentru cele mai uzitate produse [226, 227].

Tabelul 5.1

Determinări experimentale privind emitanța flăcărilor

incendiilor de fluide lichide combustibile

Mudan și Croce [226] au structurat o corelație între datele experimentale (incendii de gazolină, kerosen și JP-5 cu diametre între 1 și 80 m) legate de radiația flăcărilor către „ținte” din afara zonei flăcărilor în termeni de emitanța medie a flăcărilor. Pentru această corelație, se presupune că flăcările sunt cilindrice, sunt asimilate cu corpul negru și radiază omogen cu o putere de emisie medie. Astfel, emitanța medie a flăcărilor de scurgeri de lichide combustibile în funcție de diametrul echivalent (D) este dată de relația:

(5.20)

unde:

E este emitanța medie a flăcărilor, în kW/m2;

D – diametrul echivalent al scurgerii, în m.

Aceasta reprezintă emitanța medie a întregului incendiu și este semnifica-tiv mai mică decât emitanța flăcărilor ce poate fi atinsă local. Relația empirică (5.20) este o aproximare bună a modelului fizic al incendiilor de scurgeri de lichide combustibile; emitanța flăcărilor se reduce odată cu creșterea dia-metrului scurgerii, ca rezultat al creșterii cantității de funingine în afara regiunii flăcărilor, ceea ce separă radiația de flacăra luminoasă.

Factorul de transmisivitate atmosferică. Acest factor permite luarea în calcul a influenței aerului asupra fluxului radiativ emis de incendiu. Adică, o parte din fluxul termic prin radiație este absorbit de către aer (în special de vaporii de apă și CO2), între frontul flăcării și țintă. La o temperatură atmo-sferică dată, această atenuare depinde de distanța între sursa de incendiu și țintă și de umiditatea relativă a aerului. Diferiți cercetători au propus metode de evaluare a factorului de transmisivitate a aerului ambiant.

Corelația lui Brzustowski și Sommer [9]:

(5.21)

unde:

R este distanța de la centrul flăcării și până la marginea „țintei”, în m;

– presiunea parțială a vaporilor de apă în aer, în Pa.

Corelația lui Bagster [9]:

(5.22)

unde:

este temperatura vaporilor de apă în aer, în oC;

– umiditatea relativă a aerului, în %.

Corelația lui Lannoy [206]:

(5.23)

unde:

R este distanța de la centrul flăcării și până la marginea „țintei”, în m;

– umiditatea absolută a atmosferei ambiante, în g/kg (de aer uscat).

Factorul de formă (factorul de vedere) este o valoare numerică a unei suprafețe geometrice, ce oferă măsura fracției radiației cedate de o suprafață și care „lovește” direct altă suprafață [226]. Factorul de formă aste o funcție de locul „țintei” și de diametrul incendiului, având valori cuprinse între 0 și 1. Când o „țintă” este situată foarte aproape de flăcări, factorul de formă se apropie de valoarea 1, deoarece tot ceea ce „se vede” de către țintă este flacăra. Flacăra este idealizată ca având diametrul egal cu diametrul scurgerii D și înălțimea egală cu înălțimea flăcărilor, Hf. În cazul scurgerilor necirculare dacă raportul lungime/lățime al scurgerii este aproape de 1, se poate folosi echivalentul unei arii de suprafață circulară a sursei, pentru a determina înălțimea flăcărilor, Hf.

Factorul de formă F1→2 în condiții fără vânt depinde de forma flăcărilor, de distanța relativă dintre incendiu și elementul receptor (țintă) și de orientarea relativă a elementului. Flăcările de difuzie turbulente pot fi aproxi-mate sub forma unui cilindru vertical, în cazul în care viteza vântului este nulă. Dacă ținta este la nivelul solului sau la înălțimea flăcării, aceasta din urmă este reprezentată de un singur cilindru. Totuși, dacă ținta este deasupra nivelului solului, pentru reprezentarea flăcării ar trebui folosiți doi cilindrii .

Pentru „ținte” orientate orizontal și vertical, la nivelul solului și în condiții fără vânt, fiind dat diametrul și înălțimea flăcării, factorul de formă F1→2 în condiții fără vânt se determină folosind următoarea ecuație pentru surse de radiație cilindrice:

arc tgarc tg; (5.24)

arc ctgarc ctgarc ctg, (5.25)

în care s-au făcut substituțiile:

unde:

L este distanța dintre centrul cilindrului (flăcării) și „țintă”, în m;

Hf – înălțimea cilindrului (flăcării), în m;

D – diametrul cilindrului (flăcării), în m.

Factorul de formă maxim într-un punct este dat de suma vectorială a factorilor de formă pe verticală și pe orizontală:

(5.26)

unde:

este factorul de formă pentru „ținte” orientate orizontal;

– factorul de formă pentru „ținte” orientate orizontal;

– factorul de formă maxim într-un punct în condiții fără vânt.

Pentru „ținte” situate deasupra nivelului solului (v. fig. 4.4,6) și pentru estimarea factorului de formă în condiții fără vânt, se folosesc următoarele expresii:

arc tgarc tgarc tg, (5.27)

în care s-au făcut substituțiile:

arc tgarc tgarc tg, (5.28)

Factorul de formă total într-un punct este dat de suma vectorială a celor doi factori de formă:

(5.29)

Factorul de formă F1→2 în prezența vântului. În condiții fără vânt, cilindrul este vertical; în prezența vântului, este posibil ca flăcările să nu rămână verticale, iar radiația termică către obiectele din jur se va schimba în prezența vântului cu intensitate semnificativă. Flăcările urmează, de fapt, un traseu curbat și formează un unghi de înclinare sau un unghi de deflecție – configurația flăcărilor pentru vânt ce bate cu viteza uw în cazul „țintelor” situate la nivelul solului, respectiv pentru cele situate deasupra nivelului solului.

Estimarea factorilor de formă pentru „ținte” cu orientare orizontală și verticală la nivelul solului, în prezența vântului, se face folosind următoarele ecuații:

arc tgarc tg

; (5.30)

arc tgarc tg

arc tg

, (5.31)

arc tg+ arc tg −arc tg

în care s-au operat substituțiile:

unde:

Hf este înălțimea cilindrului înclinat (flăcării), în m;

r – raza cilindrului (flăcării), în m;

R – distanța dintre centrul incendiului de scurgeri și „țintă”, în m;

θ – unghiul de înclinare al flăcărilor [rad].

Valoarea maximă a factorului de formă într-un punct, pentru o „țintă” la nivelul pământului în prezența vântului, este dată de suma vectorială a factoru-lui de formă orizontal și cel de formă vectorial:

(5.32)

Pentru a estima factorul de formă pentru „ținte” situate deasupra nivelu-lui solului în prezența vântului, se folosesc următoarele expresii:

arc tg

; (5.33)

arc tg+ arc tg −arc tg

arc tg

, (5.34)

arc tg+ arc tg −arc tg

în care s-au operat substituțiile:

unde:

H1 = Hf1 este distanța verticală dintre țintă și nivelul solului, în m.

Valoarea totală a factorului de formă, într-un punct, este dată de suma celor doi factori de formă, astfel:

(5.35)

5.9. Concluzii

În prezentul capitol s-au prezentat metode semiempirice de calcul pentru estimarea efectelor termice radiative asociate cu un incendiu de scurgere de lichide combustibile.

După cum a fost evocat în capitolul precedent, radiația este modul „privilegiat” de transfer termic al căldurii într-un plan orizontal pentru incendii de talie mare. De aceea, interesul primordial a fost asupra acestei modalități de transfer termic al căldurii în special pentru determinarea densității fluxului termic prin radiație recepționat de o țintă aflată la o anumită distanță.

Au fost analizate în detaliu două modele simple:

− modelul sursei punctiforme presupune că energia radiantă este eliberată într-un punct situat în centrul incendiului (flăcării);

− modelul flăcărilor solide presupune că incendiul poate fi repre-zentat sub forma unui volum de geometrie simplă (cilindrică) și radiază de manieră uniformă pe toată suprafața sa.

În metodele descrise intervin un număr mare de corelații stabilite plecând de la diferite teste de incendiu adaptate mai mult sau mai puțin la natura și la diametrul scurgerii fluidului combustibil considerat.

Din cauza abstractizărilor repetate modelul sursei punctiforme de radiație are anumite limitări:

− scurgerea este circulară sau aproape circulară;

− cu excepția zonei de la baza incendiilor de scurgeri, radiația către mediul înconjurător poate fi aproximată ca fiind izotropă sau emanată de o sursă punctiformă;

− intensitatea radiației termice în punctul în care se află ținta este supra-estimată; aceasta deoarece câmpul radiațiilor de lângă incendiu este influențat, în mare măsură, de amploarea flăcărilor, forma și înclinarea lor, cât și de orientarea relativă a observatorului;

− energia radiată de flacără este o fracție specificată a energiei eliberate pe timpul arderii.

6. Modelul analitic pentru incendiile de

lichide combustibile

6.1. Introducere

Modelarea incendiilor de scurgere este complexă și complicată [12, 13, 226]. Comportamentul general al conului de fum al incendiului este influențat de răspândirea turbulentă a flăcărilor, dar și de cuplajul ulterior al proceselor de: turbulență, combustie și radiație. În cazul scurgerilor, există și o complexitate suplimentară, datorată faptului că rata de volatilizare a combustibilului este controlată, în principal, de conul de fum instabil, care duce la reducerea radiației de la incendiu, prin procesul de absorbție a căldurii radiate de la incendiu. O parte din funingine, însă, radiază înapoi către focar căldură, pe măsură ce crește temperatura din conul turbulent crește. Această radiație este parțial atenuată prin absorbția căldurii de către vaporii de combustibil de deasupra suprafeței combustibilului. Aceste aspecte particulare ale incendiilor de lichide combusti-bile sunt greu de modelat.

6.2. Oxidarea amestecului vapori-aer

6.2.1. Difuzia directă a combustibilului și oxigenului

Există numeroase mecanisme atomice și moleculare, pentru a descrie producerea unei reacții chimice [21]. Temperatura este legată în mod direct de energia cinetică a moleculelor și de viteza lor de coliziune. Cu foarte puține excepții, vitezele de reacție se măresc odată cu creșterea temperaturii. Această descriere microscopică este aproximată printr-o ecuație obținută empiric. Baza pentru această ecuație îi este atribuită lui Arhennius [226], care a arătat faptul că viteza de reacție este proporțională cu , unde R este constanta universală a gazelor, iar E este energia de activare exprimată în kJ/mol. Cu cât energia de activare are o valoare mai mică, cu atât este mai ușor pentru o reacție chimică să fie inițiată din punctul de vedere termic. În ciuda aparentei restricții a lui R, referitor la legea gazelor perfecte, relația este de asemenea utilizată pentru a descrie cinetica chimică a lichidelor combustibile.

Se intuiește faptul că viteza de reacție chimică trebuie să depindă de concentrațiile combustibilului și oxidantului din amestec. Se consideră reacția chimică dintre oxigen și o hidrocarbură, într-o singură etapă relativ simplă [21, 226]:

. (6.1)

Viteza de reacție este dată de expresia:

. (6.2)

Valorile numerice, obținute experimental, ale exponenților B, E, n și m, pentru diverse hidrocarburi lichide, sunt date în tabelul 6.1. Suma (m + n) este denumită ordinul de reacție.

Tabelul 6.1

Viteza globală de reacție a unor lichide combustibile în aer [78,80]

O expresie generală a vitezei de reacție, care este deseori folosită pentru a potrivi efectul pașilor necesari pentru reacțiile complexe, este dată de ecuația lui Arhennius:

. (6.3)

În ecuația (6.3), este luat ca valoare pozitivă pentru rata de pierdere a masei pe unitatea de suprafață. Pentru o reacție de ordinul zero (m + n = 0), factorul preexponențial (A) are valoarea de 1013 g/(m2·s) și energia de activare (E) are valoarea de 160 kJ/mol.

6.2.2. Modelul bazat pe fracția de amestec

Fiind dat un volum ce conține un amestec din mai multe gaze, fracția de amestec poate fi definită ca fiind raportul dintre masa unui subset de specii și masa totală prezentă în volum [21]. Fracția de amestec a combustiei este o cantitate definită tradițional ca fiind fracția (de masă) a amestecului de gaz având originea în curentul de combustibil. Așadar, la suprafața de ardere, fracția de amestec are valoarea 1, iar în aerul curat este 0. Într-o zonă unde combustia a avut loc, această fracție va cuprinde orice combustibil nears și acea parte din produsele de combustie care au rezultat în urma arderii combustibilului. Fracția de amestec este o funcție de spațiu și de durată, notată comun Z (x,t). Dacă se presupune că, după amestec, reacția dintre combustibil și oxigen are loc rapid și complet, atunci procesul de combustie se poate denumi ca fiind „controlat prin amestec”. Acest lucru implică faptul că toate speciile de interes pot fi descrise doar în termen de fracții de amestec. Corespondența între fracția de masă a unei specii individuale și fracția de amestec pentru o specie individuală este denumită „relația de stare” a speciei respective.

Pentru multe aplicații, „amestecarea înseamnă ardere” reprezintă o presupunere rezonabilă. Oricum, există și scenarii de incendiu unde nu poate fi presupus faptul că oxigenul și combustibilul reacționează complet după amestec, de exemplu la incendiile în spațiu deschis. Însăși fracția de amestec rămâne o cantitate validă, dar nu mai poate fi presupusă a defini complet compoziția amestecului gazos. Dacă oxigenul și combustibilul urmează să se amestece și să nu ardă, cel puțin două variabile scalare sunt necesare pentru a descrie situația în care combustibilul și oxigenul reacționează. În loc să se rezolve o singură ecuație de transport pentru fracția de amestec Z, sunt rezolvate mai multe ecuații de transport pentru mai multe componente ale fracției de amestec . Masa de combustibil este în continuare conservată, din moment ce . De exemplu dacă Z1 reprezintă fracția de masă de combustibil (nears) YF, și se definește Z2 = Z – Z1, atunci Z2 este fracția de masă de combustibil ars și reprezintă componenta din Z care își are originile în produsele de combustie. Cu această abordare este posibil să se considere amestecul de combustibil și oxigen fără ardere.

Se consideră o reacție simplă între combustibil și oxigen într-un singur pas:

. (6.4)

A se nota faptul că azotul din molecula de combustibil se presupune a forma doar N2 după ardere. Pot fi specificate, în plus, alte specii de produse ca număr de moli sau ca specii de masă molară medie M. Se consideră că aceste produse sunt presupuse a nu consuma oxigen în decursul formării lor. Funinginea se presupune a fi un amestec de carbon cu hidrogenul, cu fracția numărului atomic de hidrogen dată de XH. Coeficientul stoechiometric, reprezintă cantitatea de combustibil transformată în funingine, iar relația de legătură cu producția de funingine, , este dată prin:

(6.5)

La fel, coeficientul stoechiometric al lui CO, , este în relație cu producția de CO, , prin:

. (6.6)

Fracția de amestec Z poate fi definită în funcție de fracția de masă a combustibilului și a produselor de combustie purtători de carbon:

. (6.7)

Fracția de amestec satisface ecuația de conservare:

. (6.8)

obținută prin luarea unei combinații liniare a ecuațiilor de transport pentru combustibil și pentru produsele de ardere purtătoare de carbon. Dacă se presupune că arderea are loc atât de rapid, încât combustibilul și oxigenul nu pot coexista, atunci amândouă dispar simultan la suprafața flăcării:

(6.9)

și toate speciile de gaze pot fi explicate în funcție de Z, prin „relațiile de stare” arătate în figura 6.1.

Fig. 6.1. Relațiile de stare pentru metan.

6.3. Aprinderea și arderea lichidelor combustibile

Pentru ca o flacără să se aprindă și să ardă deasupra unei suprafețe a lichidului combustibil datorită unei surse de aprindere, amestecul de aer și vapori trebuie să conțină o cantitate suficientă de combustibil pentru a se găsi deasupra limitei inferioare de inflamabilitate [21].

Presiunea parțială a vaporilor din amestec la suprafața lichidului este aproximativ egală cu presiunea de saturație PVS a combustibilului la temperatura suprafeței T. Eroarea asociată cu presupunerea echilibrului termodinamic (pe suprafața de-a lungul căreia transferul de masă are loc) este destul de mică. Echilibrul este atins când presiunea parțială a vaporilor de combustibil deasupra suprafeței ajunge la presiunea dată de ecuația Clausius-Clapeyron:

, (6.10)

unde T și P sunt temperatura, respectiv presiunea de referință. Indicele s indică suprafața. În cazul în care T este egală cu temperatura normală a punctului de fierbere al lichidului Tb, presiunea de referință a vaporilor, P, va deveni egală cu presiunea totală atmosferică. Ecuația (6.10) este, în general, scrisă sub forma:

ln PVS = -α/Ts + β, (6.11)

unde:

și sunt constante ale lichidului.

Pentru mai multe lichide rar folosite, entropia molară specifică de vaporizare este o constantă universală, consecință a invariației proporției punctului normal de fierbere la temperatura critică, astfel că . Cunoscută ca regula lui Trouton, cu această relație se poate estima entalpia normală de vaporizare hfg cunoscând punctul normal de fierbere Tb și masa molară a lichidului, M.

6.4. Rata de eliberare a căldurii

Combustibilul și O2 reacționează în cadrul unei rețele de celule și eliberează energie în funcție de rata de combustibil consumat [21, 226]:

, (6.12)

unde:

este viteza de transfer a căldurii pe unitatea de masă de oxigen con-

sumat.

6.5. Transferul termic în stratul de lichid combustibil

Pentru calculul transferului termic prin conducție în stratul de lichid combustibil, se consideră acesta ca „solid gros din punct de vedere termic”. Se folosește o ecuație de conducție termică pentru temperatura materialului Ts(n,t) pe direcția n la interfața aer/solid (n = 0):

; , (6.13)

unde ps, cs și ks sunt densitatea (constantă), căldura specifică și conductivitatea materialului; − fluxul de căldură prin convecție și − fluxul (net) de căldură prin radiație la suprafață; − rata de pierdere masică și − căldura de vaporizare. Se presupune că arderea combustibilului are loc la suprafață, astfel încât căldura necesară vaporizării combustibilului este extrasă din fluxul incident de energie. Viteza arderii este dată de ecuația Arhennius (6.3).

6.6. Transferul de căldură prin radiație de la incendiu

Ecuația de transfer de căldură prin radiație (ETR), într-un mediu gazos de emisie/absorbție și de difuzie, este [21]:

, (6.14)

în care este intensitatea radiației la lungimea de undă λ, s reprezintă vectorul direcție al intensității, k(x, λ) și σs(x, λ) sunt coeficienții de absorbție și de difuzie locală a fluxului radiant și este termenul sursă de emisie a radiației. Integrala din partea dreaptă descrie intensitatea câștigată prin difuzia din alte direcții. În cazul unui gaz care nu difuzează, ETR devine :

, (6.15)

în care este termenul-sursă dat de funcția lui Planck.

În simulările practice, dependența spectrală () nu poate fi rezolvată cu precizie. Ca urmare, spectrul radiației este împărțit într-un număr relativ mic de benzi și ETR separat este calculat pentru fiecare bandă. Banda specifică ETR este:

, (6.16)

unde In este intensitatea integrată pe banda n și este coeficientul mediu de absorbție pentru banda respectivă. Termenul sursă poate fi scris ca o fracție din radiația corpului negru:

, (6.17)

în care este constanta lui Stefan-Boltzmann. Valorile factorilor Fn sunt date în [110]. Când se cunosc intensitățile care corespund benzilor, intensitatea totală se calculează prin însumare pentru toate benzile:

. (6.18)

Chiar și în condițiile în care se consideră un rezonabil număr de benzi, rezolvarea multiplă a ETR necesită foarte mult timp [50-52]. În cele mai multe scenarii de incendiu la scară mare, funinginea este cel mai important produs de ardere care caracterizează radiația termică, provenind de la incendiu și de la gazele fierbinți. Când spectrul radiației funinginii este continuu, se poate presu-pune că gazul se comportă ca un mediu gri. Dependența spectrală este cuprinsă în coeficientul de absorbție (N = 1) și termenul sursă este dat de intensitatea radiației corpului negru:

. (6.19)

Acesta este modul implicit al modelului aplicabil pentru incendii mari de fluide lichide combustibile. Într-o flacără de mici dimensiuni, unde cantitatea de funingine este mică, comparativ cu cantitatea de CO2 și de apă, ipoteza de gaz gri poate produce supraevaluări semnificative ale radiației emise.

Printr-o serie de experimente numerice s-a demonstrat că sunt suficiente 6 benzi (N = 6). Limitele benzilor sunt selectate să ofere o reprezentare exactă a celor mai importante benzi de CO2 și de apă. Dacă absorbția de combustibil este cunoscută ca fiind importantă, se pot rezerva benzi separate pentru combustibil și numărul total de benzi crește la 9 (N = 9). Pentru simplificare, combustibilul se presupune a fi CH4. Limitele benzilor sunt prezentate în tabelul 6.2.

Pentru calculul coeficienților de absorbție în gri sau banda medie kn, se folosește un model de bandă îngustă Rad-Cal [9].

Tabelul 6.2

Limitele lungimilor de undă pentru nouă, respectiv șase benzi spectrale

În calculele rezoluției spațiale limitate, termenul sursă Ib, în ETR, impune un tratament special în vecinătatea flăcării, deoarece temperaturile sunt influen-țate de celula rețelei și sunt astfel considerabil mai mici decât ar fi fost de așteptat într-o flacără de difuzie. Deoarece dependența de temperatură crește cu patru ordine de mărime, termenul-sursă trebuie să fie modelat în acele celule de rețea intersectate de flacără.

În caz contrar, termenului-sursă i se poate atașa valoarea sa ideală:

(6.20)

în care este viteza de propagare a căldurii chimice pe unitatea de volum și χr este componenta radiativă a eficienței arderii.

7. Modelul numeric al incendiilor de lichide combustibile

7.1. Aspecte generale

Baza oricărui model numeric de incendiu de scurgere este reprezentată de o formă discretizată a ecuațiilor Navier-Stokes, utilizate pentru fenomenele de curgere a fluidului [225, 226]. Se cunosc diferite modele sub denumirea de instrumente de calcul computerizat a dinamicii fluidelor (CFD – Computational Fluid Dynamics). Pentru modelarea turbulenței sunt disponibile diferite tehnici, inclusiv RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes – Forma mediată în timp a ecuațiilor Navier-Stokes) și LES (Large Eddy Simulation – Simularea turbulențelor mari la limită largă). O caracteristică utilă, dar nu critică, a ultimei variante, pentru incendiile de scurgere, este reprezentarea explicită a fluctuații-lor turbulente în conul de fum al incendiului; acestea sunt aproximate cu ajutorul codurilor RANS, folosind modele de turbulență, de exemplu: modelul k-ε modificat. Reprezentarea directă a vârtejurilor turbulente de mari dimensiuni furnizează o bază potrivită pentru previzionarea ratelor de intrare, cu mențiunea ca rețeaua numerică să fie rezolvabilă [218, 219].

Lucrările incipiente s-au bazat pe modelarea RANS, deși aceasta are restricții și presupuneri variate care limitează generalizarea modelelor [217]. Capacitatea acestor coduri de a prezice comportamentul conului de fum de la incendii de scurgere în condiții atmosferice reale (de exemplu: vânt dintr-o direcție perpendiculară pe incendiul de scurgere) a fost clar demonstrată [218]. Totuși, în acest scenariu, calculele sunt simplificate de faptul că turbulența este introdusă în zona de combustie din împrejurime; mult mai dificilă este previzionarea evoluției conului de fum în condiții calme, care necesită simularea tranziției către turbulența autogenerată. Și acest fapt a fost demonstrat în lucrări-le ulterioare [218, 219], prin predicții de succes ale aparițiilor ciclice și a evoluției ulterioare, pentru structurile de tip vârtej având originea în instabili-tatea Rayleigh-Taylor de la baza incendiului.

Un număr de modele de incendii de scurgere au exploatat metoda LES. De exemplu: modelul Isis-3D [217] a fost dezvoltat ca un cod LES dedicat simulării transferului de căldură dinspre incendii mari către obiecte adiacente. Acesta folosește modele semiempirice pentru combustie și producerea funinginii, respectiv modele analitice de transfer termic prin radiație concepute pentru a prezice exact transferul total de căldură către obiecte adiacente.

Un alt cod LES, special dezvoltat pentru aplicații de incendiu, este programul FDS al NIST [226]. Codul este bazat pe o formă simplificată a ecuațiilor Navier-Stokes [21].

Simulări LES avansate ale incendiilor de scurgere sunt dezvoltate și de grupul C-SAFE din Utah, SUA [218]. S-au realizat simulări folosind calcule paralele pe rețele de calcul puternice, pentru a previziona detaliat transferul de căldură către obiecte adiacente. Metode de calcul eficiente au fost dezvoltate pentru a încorpora mecanisme detaliate ale producerii funinginii și a fost studiată sensitivitatea transferului de căldură radiativă relativ la procesele funinginii.

În acest capitol este descrisă metoda numerică utilizată de programul FDS pentru rezolvarea ecuațiilor modelului de termodinamică chimică a incendiului.

În ciuda progreselor mari, înregistrate în ultimii ani în domeniul tehnologiei computerizate, este nevoie de un compromis între complexitatea dorită (rezoluția modelului, numărul de submodele etc.) și durata de calcul necesară pentru simulări.

7.2. Simplificarea ecuațiilor

Fiecare dintre ecuațiile de conservare pune accent pe divergentul vitezei și pe domeniile de mișcare turbulentă, ca și pe relația strânsă dintre ecuațiile fluidului care se dilată la temperatură [21] și ecuațiile Boussinesq. Toate derivatele parțiale sunt aproximate prin diferențe centrale de ordinul doi și variabilele de curgere sunt actualizate folosind o schemă de previziune de tip predictor-corector de ordinul doi.

7.3. Discretizarea temporală

Toate calculele pornesc cu definirea condițiilor inițiale ale mediului ambiant. La începutul fiecărei etape de timp, termenii ρn, Yin, un, n și sunt cunoscuți. Toți ceilalți termeni pot fi deduși din aceștia cunoscuți. De menționat că indicele (n + 1)e se referă la o estimare a valorii termenilor în etapa de timp (n + 1).

Termenii termodinamici ρ,Yα și sunt determinați, la următoarea etapă de timp, dintr-o schemă Euler explicită.

7.4. Discretizarea spațiului

Derivatele parțiale din ecuațiile modelului de termodinamică chimică a incendiului se scriu ca diferențe finite de ordinul doi pe o celulă rectilinie.

Domeniul complet este o incintă rectangulară, care este împărțită în celule de rețea rectangulare. Fiecare celulă este notată cu indicii i, j și k, reprezentând poziția celulei în direcțiile x, y și z. Termenii scalari sunt desemnați în centrul fiecărei celule. Astfel, ρijkn reprezintă densitatea în al n-lea pas de timp în centrul celulei ai cărei indici sunt i, j și k. Termenii vectoriali, precum și viteza, sunt repartizați pe fețele celulei, astfel încât componenta x a vitezei u este definită pe fețele ale căror normale sunt paralele cu axa x, componenta v este definită pe fețele ale căror normale sunt paralele cu axa y și componenta w este definită pe fețele ale căror normale sunt paralele cu axa z. Mărimea unijk este componenta pe axa x a vitezei din fața anterioară a celulei i, uni-1,jk este viteza pe fața posterioară a celulei i, j, k.

7.5. Calculul numeric al ratei de eliberare a căldurii

Rata de eliberare a căldurii locale pe unitatea de volum din spațiul discre-tizat se extrage din calculul numeric al fracțiilor de amestec. Fracția amestecului Z, este alcătuită din două componente, Z1 și Z2.

Rata de degajare a căldurii se calculează conform relației:

; , (7.1)

unde este limita superioară a ratei eliberării de căldură în volum. Această rată reprezintă un parametru empiric și depinde de rezoluția rețelei de calcul:

; =200 kW/m2 . (7.2)

Valoarea de 200 kW/m2 reprezintă un parametru de control, fiind estimat ca rata maximă de eliberare a căldurii pe unitatea de arie a suprafeței flăcărilor.

Din moment ce rata de eliberare a căldurii este calculată, variabilele fracțiilor de amestec sunt actualizate după următoarele ecuații:

; . (7.3)

7.6. Discretizarea ecuației de transfer de căldură prin radiație

Ecuația de transport prin radiație prezentată în capitolul precedent (6.16) este rezolvată folosind tehnici similare celor din metodele volumului finit pentru transport prin convecție pentru curgerea fluidelor [218], cu numele metoda volumului finit (FVM). Pentru a obține forma discretizată a RTE, sfera unitară este împărțită într-un număr finit de unghiuri solide. În fiecare celulă a rețelei s-a determinat o ecuație discretizată prin integrarea ecuației (6.16) pe celula ijk și unghiul de control , obținând:

. (7.4)

Integrala de volum din partea stângă este înlocuită de o integrală de suprafață pe fețele celulei utilizând teorema divergenței. Presupunând că intensitatea radiației I(x,s) este o constantă pe fiecare dintre fețele celulei, integrala de suprafață poate fi aproximată printr-o sumă pe fețele celulei.

Presupunând că intensitatea radiației I(x,s) este constantă pe fiecare din fețele celulelor, integrala suprafeței poate fi aproximată prin suma celor șase fețe ale celulei. Presupunând că I(x,s) este constantă în interiorul volumului Vijk și sub unghiul , rezultă:

, (7.5)

în care:

este intensitatea radiației pe direcția l ;

– intensitatea radiației la fața celulei m;

– intensitatea radiației corpului negru în celulă;

– unghiul solid corespunzător direcției l;

– volumul celulei ijk;

– aria feței m a celulei;

nm – vectorul normal la fața celulei m.

Trebuie menționat că, în timp ce intensitatea se presupune a fi constantă sub unghiul , direcția sa acoperă exact unghiul .

În coordonate carteziene, vectorii normalei nm sunt vectori de bază ai sistemului de coordonate și integralele pe unghiul solid nu depind de coordonata fizică, ci numai de direcție. Intensitățile pe limitele celulei sunt calculate utilizând o schemă crescătoare de ordinul întâi. Dacă spațiul fizic este parcurs în direcția , atunci intensitatea se poate calcula direct cu ajutorul unei ecuații algebrice. Aceasta face ca rezolvarea numerică a FVM să fie foarte rapidă. Repetările sunt necesare numai pentru a descrie marginile reflectante. Oricum, aceasta este rareori necesară în practică, datorită etapelor mici de timp implicate în rezolvarea curgerii.

Sistemul de coordonate, utilizat pentru discretizarea unghiului solid, este dat în figura 7.1. Discretizarea unghiului solid se realizează prin împărțirea, mai întâi a unghiului polar θ, în Nθ benzi, unde Nθ este un număr întreg par.

Fiecare bandă θ este apoi împărțită în părți în direcția azimutului (). trebuie să fie divizibil cu 4. Numerele Nθ și sunt alese pentru a da numărul total de unghiuri NΩ cât mai aproape de valoarea definită de utilizator. NΩ este calculat cu relația:

Fig. 7.1. Sistemul de coordonate pentru discretizarea unghiului solid.

. (7.6)

Distribuția unghiurilor este bazată pe reguli empirice, care încearcă să producă egalitatea unghiurilor solide . Numărul de benzi θ este:

, (7.7)

rotunjit până la valoarea întreagă. Numărul de unghiuri pe fiecare bandă este:

, (7.8)

rotunjit până la valoarea întreagă care să fie divizibilă cu 4; θ– și θ+ sunt limitele inferioare și superioare ale bandei θ.

Intensitățile pe fețele celulei , care apar în partea din stânga a ecuației (7.5), se calculează utilizând o schemă crescătoare de ordinul întâi.

În rețeaua rectangulară, vectorii normali nm sunt vectorii de bază ai sistemului de coordonate și integrala pe unghiul solid poate fi calculată analitic. Ecuația (7.5) poate fi simplificată:

, (7.9)

unde:

; (7.10)

; (6.17)

(7.11)

(4.94

; (7.12)

; (7.13)

(7.14)

; (7.15)

(7.16)

În acest caz, i, j, k sunt vectorii de bază ai sistemului cartezian de coordonate; θ+, Ф+, Ф– și θ– sunt limitele maxime și minime ale unghiului de control în direcțiile polară (zenitală) și azimutală și .

7.7. Concluzii

Ideea că dinamica incendiilor poate fi studiată din punct de vedere numeric, nestaționar, a apărut încă de la începutul erei computerizate. Ecuațiile fundamentale de conservare care guvernează dinamica fluidelor, transferul de căldură și arderea, au fost stabilite pentru prima dată încă de acum un secol. În ciuda acestui fapt, modelele numerice sunt relativ recente datorită complexității incendiilor reale caracterizate prin evoluția proceselor de ardere.

Dificultățile modelării matematice identificate sunt: în primul rând este posibil un număr foarte mare de scenarii de incendii, considerate accidente naturale. În al doilea rând performanța calculatoarelor, necesară pentru a realiza toate calculele, pentru majoritatea incendiilor, este limitată. Orice studiu fundamental al incendiilor trebuie să considere cel puțin câteva aspecte ale corpurilor din punct de vedere aerodinamic, al curgerii multifazice, al amestecurilor turbulente și arderii, al transportului prin radiație și transferului conjugat de căldură; fiecare din aceste cercetări este în curs de desfășurare.

Pentru a analiza fenomenele, întrebările ce necesită un răspuns, trebuiesc simplificate. Pentru început, în loc să căutăm o metodologie, ce poate fi aplicată în cazul tuturor incendiilor, începem prin a căuta câteva scenarii potrivite, mai simple, pentru a le analiza în detaliu. Metodele dezvoltate în urma studiilor acestor „simple” probleme pot fi generalizate în timp, în așa fel încât să poată fi analizate și scenarii mai complexe. În al doilea rând, trebuie să învățăm să folosim descrierile ideale ale incendiilor și cu soluțiile aproximate ale modelului teoretic. În cele din urmă metodele trebuie să fie capabile pentru un progres sistematic. Așa cum cunoștințele tehnice ale noastre evoluează și computerele devin din ce în ce mai performant, metodele de analiză pot deveni mai complexe o dată cu ele.

Algoritmul numeric descris în acest capitol formează nucleul modelului de incendiu FDS. Deoarece modelul a fost destinat inițial să analizeze incendiile la scară industrială, el poate fi utilizat cu siguranță când mărimea incendiului este specificată.

PARTEA A TREIA

STUDII DE HAZARD/RISC TEHNIC ȘI TEHNOLOGIC, ÎN SITUAȚII DE URGENȚĂ, LA DEPOZITELE DE HIDROCARBURI LICHIDE ALE REZERVELOR STRATEGICE

8. Programe pentru predicția secvențială și

simularea dinamică a incendiilor

de lichide combustibile

8.1. Programele semiempirice de predicție

secvențială a incendiilor

În scopul modelării matematice rapide a unor aspecte ale incendiilor de lichide combustibile, au fost dezvoltate programe de software care încorporează − − integral sau parțial − modelul semiempiric (cap. 4). Unele dintre programele (sau codurile de calcul) semiempirice, disponibile pentru predicția secvențială a incendiilor de lichide combustibile, sunt cuprinse în tabelul 8.1.

Tabelul 8.1

Unele programe de modelare semiempirică a incendiilor de

lichide combustibile

În capitolul precedent au fost formulate modele empirice și semiempirice ale incendiilor de scurgeri de lichide combustibile pe baza unor abstractizări și aproximări ale modelului fizic prezentat în capitolul 3. Din această cauză modelele și, în mod firesc, programele care incorporează modelele se supun unor limitări, după cum se poate observa în tabelul 8.2.

Tabelul 8.2

Unele limitări și aproximări ale programelor (modelelor)

empirice și semiempirice

Tabelul 8.2 (continuare)

De asemenea, calcule privind aspectele incendiilor de lichide combusti-bile pe baza modelului semiempiric se pot face direct, fără a fi nevoie de un program specializat sau se pot implementa în aplicațiile Microsoft Office Excel sau MathCAD.

8.2. Programele numerice de simulare dinamică a incendiilor

Dezvoltarea rapidă a puterii de calcul a computerelor și maturizarea corespunzătoare a calculului dinamicii fluidelor (CFD − Computational Fluid Dynamics − Calculul Dinamicii Fluidelor) au dus la dezvoltarea programelor „de câmp” aplicate modelelor analitice și numerice descrise în capitolele precedente. În principiu, toată această muncă se bazează pe conceptul lui Reynolds, forma medie a ecuațiilor Navier-Stokes, modelul de turbulență k-ε studiat de Patankar și Spalding [226]. Folosirea programelor numerice de simulare dinamică CFD a permis descrierea incendiilor în geometrie complexă și încorporarea unei game largi de fenomene fizice și chimice [21].

În tabelul 8.3 sunt cuprinse programele de simulare a incendiilor în câmp disponibile și accesibile.

În general, pentru obținerea de rezultate cu programele CFD trebuie să parcurgă următoarele faze:

faza de preprocesare;

faza de procesare sau calcul;

faza post procesare.

Faza de preprocesare. Constă în introducerea datelor de intrare în programul CFD:

definirea domeniului (volumului) de calcul;

generarea rețelei de calcul (gridului): domeniul este împărțită într-un număr de celule (sau volume de control);

selecția fenomenelor fizice și chimice care trebuie să fie modelate;

definirea caracteristicilor fluidului;

specificarea condițiilor la limită corespunzătoare celulelor care coincid sau ating marginile domeniului.

Tabelul 8.3

Unele programe numerice de simulare dinamică a incendiilor

Soluția unei probleme de dinamică a fluidelor (viteză, presiune, tempera-tură etc.) este definită pentru fiecare nod, în cadrul fiecărei celule. Acuratețea unei soluții numerice este guvernată de numărul de celule aflate în rețea. În general cu cât numărul de celule este mai mare, cu atât acuratețea soluției este mai bună. Acuratețea soluției și costul acesteia în termeni de capacitate și durată de calcul (procesare) a computerului sunt dependente de finețea rețelei. Rețelele optime sunt deseori neuniforme: sunt mai fine în zone unde au loc variații largi de la un punct la altul și sunt mai rare în zonele unde schimbările sunt relativ minore.

Faza de procesare sau rezolvare. Există trei căi distincte, respectiv tehnici de rezolvare prin soluții numerice: diferențe finite, element finit și elemente marginale de frontieră. În principiu, metodele numerice care formează baza codului de rezolvare funcționează după următorii pași:

se simplifică ecuațiile de dinamică a fluidelor;

se discretizează domeniul de calcul;

se discretizează ecuațiile de guvernare a dinamicii fluidelor folosind manipulări matematice subsecvente;

se rezolvă ecuațiile algebrice.

Diferențele principale între cele trei metode numerice sunt asociate cu modul de aproximare a variabilelor de curgere și cu procesele de discretizare.

Metoda diferențelor finite a apărut încă din timpul lui Euler și utilizează un model matematic diferențial al fenomenului studiat, model care este apoi adaptat pentru rezolvarea cu ajutorul procedeului de aproximare locală puncti-formă a variabilelor de câmp, precum și a derivatelor lor până la un anumit ordin. Acest procedeu de aproximare locală se realizează cu ajutorul unei rețele rectangulare creată pe domeniul studiat. Sistemul de ecuații diferențiale cu derivate parțiale se transformă astfel într-un sistem de ecuații algebrice, având ca necunoscute valorile variabilei de câmp într-un număr finit de puncte ale domeniului studiat, numite noduri ale rețelei de diferențe finite.

Metoda elementelor finite utilizează un model matematic integral al fenomenului studiat, care se obține cu ajutorul metodelor variaționale sau a metodei reziduurilor ponderate. Spre deosebire de metoda diferențelor finite, această metodă se bazează pe aproximarea locală a variabilei de câmp pe subdomenii (porțiuni) ale domeniului studiat (numite elemente finite). Metodele matematice folosite transformă expresia diferențială a problemei (ecuațiile diferențiale și condițiile la limita domeniului) într-o formă integrală numită forma variațională sau „forma moale”, care include o parte din condițiile la limită ale problemei.

Metoda elementelor marginale de frontieră utilizează de asemenea un model matematic integral al fenomenului studiat. Această metodă a apărut ca o alternativă a metodei elementelor finite pentru soluționarea unor probleme ce nu pot fi rezolvate cu ajutorul metodei elementelor finite, cum ar fi de exemplu: probleme cu gradienți foarte mari pe frontiera domeniului, cu discontinuități și concentratori de tensiuni, probleme cu domenii infinite etc. Spre deosebire de metoda elementelor finite, pentru utilizarea acestei metode nu mai este necesară discretizarea întregului domeniu studiat, ci doar a frontierei sale.

Metoda volumelor finite a fost mai întâi dezvoltată ca o formulare a metodei diferențelor finite. Algoritmul numeric constă în următoarele etape:

se integrează formal ecuațiile de guvernare dinamicii fluidelor prin toate volumele de control (finite) ale domeniului de calcul;

se discretizează spațial domeniul de calcul;

se discretizează ecuațiile de guvernare a proceselor de curgere cum ar fi convecția, difuzia și sursele; acest lucru convertește ecuațiile integrale într-un sistem de ecuații algebrice;

se rezolvă ecuațiile algebrice printr-o metodă iterativă.

Primul pas, integrarea volumelor de control (sau a celulelor) face distincția între metoda volumelor finite și celelalte tehnici CFD. Ecuațiile rezultante exprimă conservarea (exactă) a proprietăților relevante pentru fiecare celulă finită de calcul. Această relație clară dintre algoritmul numeric și principiul de conservare fizică formează una dintre marile atracții ale metodei volumelor finite și îi fac conceptele mult mai simplu de înțeles pentru ingineri decât elementul finit și elementele marginale de frontieră.

Faza de postprocesare. Constă în vizualizarea rezultatelor în urma procesării de către programul CFD pe un scenariu definit în faza de pre-procesare. Programele CFD au capacități grafice deosebite fiind echipate cu unelte de vizualizare foarte versatile. Acestea includ:

geometria domeniului și vizualizarea rețelei;

vizualizarea vectorilor;

vizualizarea contururilor și a liniilor;

vizualizarea suprafețelor bidimensionale și tridimensionale;

vizualizarea particulelor;

posibilități de manipulare (translație, rotație, scalare etc.);

posibilități de modificare a culorilor.

Mai recent, aceste facilități pot de asemenea să includă animații pentru rezultatele dinamice și în plus grafice, rezultate alfanumerice; fiecare cod poate exporta informații pentru diferite manipulări externe în afara codului. O bună înțelegere a algoritmului soluției numerice este crucială. Trei concepte mate-matice sunt folositoare în determinarea succesului, respectiv algoritmii: conver-gență, consistență și stabilitatea.

Convergența este proprietatea unei soluții numerice de a produce o soluție care să apropie de soluția exactă cu cât spațierea rețelei, respectiv dimensiunea volumului de control sau al celulelor este redusă spre zero. Schemele numerice consistente produc sisteme de ecuații algebrice care pot fi demonstrate a fi echivalente cu ecuația de guvernare originală cu cât spațierea rețelei tinde spre zero. Stabilitatea este asociată cu renunțarea la erori pe măsură ce metoda numerică lucrează. Dacă o tehnică nu este stabilă, chiar erori mici în datele inițiale pot cauza oscilații și divergențe puternice.

8.3. Descrierea succintă a programului FDS

Programul Fire Dynamics Simulator (FDS), dezvoltat de NIST, folosește limbajul de înaltă definiție Fortran 90, care rezolvă ecuațiile ce guvernează dinamica fluidelor, iar Smokeview este un program însoțitor scris în C/OpenGl ce produce imagini și animații ale rezultatelor [9]. Programul FDS are implementați parametri empirici și semiempirici (cap. 3 și 4), modele analitice (cap. 5) și algoritmi numerici (cap. 6) pentru rezolvarea codului numeric. Unele aspecte privind validarea și verificarea programului FDS sunt tratate în capitolele următoare.

8.3.1. Descrierea submodelelor FDS

FDS este un program CFD specializat în dinamica incendiilor. Programul rezolvă numeric o formă ale ecuațiilor Navier-Stokes pentru arderi cu viteză mică (incendii), flux termic degajat și mișcarea fumului provenit de la incendiu. Componentele majore ale programului FDS sunt:

Modelul hidrodinamic. FDS rezolvă numeric ecuațiile Navier-Stokes pentru dinamica incendiilor. Derivatele parțiale a ecuațiilor de conservare a masei, momentului și energiei sunt aproximate ca diferențe finite, iar soluția este avansată în decursul timpului pe o rețea tridimensională, rectilinie. Algoritmul principal este o schemă explicită tip predictor-corector. Turbulența este tratată cu modelul Smagorinski. Este posibil să se facă o simulare numerică directă, dacă grila de discretizare este suficient de fină. Pentru a simula mișcarea fumului se folosesc particule de tip Lagrangian.

Modelul de combustie. Pentru majoritatea aplicațiilor, FDS folosește un model de combustibil bazat pe amestecul fracționar combustibil- -oxigen. Modelul presupune că materialul combustibil este controlat (se cunoaște rata de pierdere masică) și că reacția dintre combustibil și oxigen este suficient de rapidă. Fracția de masă, pentru toți reactanții și produsele majore poate fi derivată din fracția de amestecare.

Transportul de radiație. Transferul radiativ de căldură este inclus în model prin soluția ecuației de transport prin radiație. Radiația termică este calculată folosind tehnica volumului finit pe aceeași rețea.

Geometria. FDS aproximează ecuațiile cu derivate parțiale pe mai multe rețele rectangulare. Utilizatorul prescrie obstrucțiile rectangulare, care sunt forțate să se conformeze cu rețeaua de calcul.

Condițiile la limită: Toate suprafețele solide au condiții termice la limită, plus informații despre comportamentul la ardere al materialului. De obicei, caracteristicile materialului sunt stocate într-o bază de date, însă pot fi adăugați și alți combustibili.

8.3.2. Parametri de intrare

Toți parametrii de intrare necesari în FDS pentru a descrie un scenariu particular sunt exprimați printr-un singur fișier text creat de utilizator. Fișierul conține informații despre grila numerică, mediul înconjurător, geometria construcției, proprietățile materialelor, cinetica incendiului și cantitățile de ieșire dorite. Grila numerică conține una sau mai multe linii cu celule uniforme. Toate caracteristicile geometrice ale scenariului trebuie să fie în conformitate cu grila numerică. Obiectele mai mici decât o celulă pot fi aproximate cu o singură celulă sau eliminate. Geometria structurii este introdusă ca o serie de blocuri dreptunghiulare. Condițiile limită sunt aplicate pentru suprafețele solide ca petice dreptunghiulare. Materialele sunt definite prin conductivitatea termică, căldura specifică, densitate, grosime și reacția la ardere.

O parte importantă a fișierului de intrare în FDS direcționează codul către cantitățile de ieșire în diferite moduri. Ca la un experiment real trebuie să se decidă înainte de a începe rularea, ce informații trebuie calculate și salvate. Nu există nici o modalitate de a recupera informația după ce calculul s-a încheiat dacă aceasta nu a fost specificată în faza de preprocesare.

8.3.3. Cantități de ieșire

FDS calculează temperatura, densitatea, presiunea, viteza și compoziția chimică, pentru fiecare celulă, la fiecare pas discret de timp. De obicei, sunt sute de mii și până la milioane de celule și se efectuează mii și până la sute de mii de iterații. Datele tipice de ieșire pentru faza gazoasă includ [226]:

temperatura gazelor;

viteza gazelor;

concentrația gazelor;

concentrația fumului și estimarea vizibilității;

presiunea;

rata eliberării de căldură în unitatea de volum;

fracția de amestecare;

densitatea gazelori;

masa picăturii de apă pe unitatea de volum.

La suprafețele solide, modelarea numerică a incendiilor în câmp prezice cantitățile adiționale asociate cu balanța de energie între faza gazoasă și cea solidă, incluzând:

temperatura suprafeței și interiorului;

fluxul de căldură, atât radiativ cât și convectiv;

rata de ardere;

masa picăturii de apă pe unitatea de suprafață.

Cantitățile globale înregistrate de model includ:

rata eliberării de căldură (HRR);

duratelor de activare a sprinklerelor și detectoarelor;

fluxul de masă și de energie prin deschideri sau solide.

8.3.4. Limitări ale programului FDS

Deși în FDS se pot modela diferite scenarii de incendiu, există limite pentru algoritmii utilizați.

Ipoteza fluxului de viteză mică. Utilizarea FDS este limitată la arderi cu viteză mică. Această ipoteză nu este aplicabilă utilizării modelul pentru toate scenariu în care vitezele proceselor sunt apropiate de viteza sunetului (ex. exploziile, detonații etc.).

Geometria rectilinie. Eficiența FDS se datorează simplității rețelelor numerice rectilinii și utilizării celor mai rapide metode de rezolvare a câmpului de presiune. Aceasta poate fi o limitare în unele situații unde anumite forme geometrice nu sunt conforme cu rețeaua de calcul, deși majoritatea componentelor structurilor se potrivesc.

Dezvoltarea și propagarea incendiului. Deoarece modelul a fost proiectat inițial pentru a analiza incendii la scară industrială, el poate fi utilizat când rata eliberării de căldură (HRR) este cunoscută și transferul de căldură și mișcarea efluenților incendiului este principalul scop al simulării.

Arderea. Pentru cele mai multe aplicații, FDS utilizează modelul de ardere a fracției de amestec. Modelul presupune că arderea este controlată (se cunoaște evoluția ratei de pierdere masică în funcție de durată) și că reacția combustibilului cu oxigenul este infinit de rapidă în raport cu temperatura. Pentru incendii la scară largă, bine ventilate, aceasta este o presupunere bună. Oricum, dacă un incendiu este într-o încăpere slab ventilată combustibilul și oxigenul intră în contact, dar pot să nu inițieze incendiul.

Transferul de căldură prin radiație. Acesta este inclus în model prin soluția ecuației de transfer de căldură prin radiație utilizând Metoda Volumului Finit (FVM) pentru un gaz gri sau – în anumite cazuri – se utilizează modelul benzilor spectrale. Există câteva limite ale modelului. În primul rând, coeficientul de absorbție pentru fum (mediu gazos și funingine) este o funcție complexă de componentele sale și de temperatură. Datorită modelului de ardere simplificat compoziția chimică a fumului (în special conținutul de funingine) este aproximată ceea ce afectează absorbția căldurii și emisia radiației termice. În al doilea rând, transferul prin radiație este discretizat folosind aproximativ 100 de unghiuri solide. Pentru obiectele situate la depărtare de sursa de radiație discretizarea poate conduce la o distribuție neuniformă a energiei radiante. Problema poate fi rezolvată prin includerea mai multor unghiuri solide, dar aceasta conduce la un timp de compilare mai mare.

9. Verificarea programelor (modelelor) numerice

pentru simularea incendiilor

9.1. Verificarea și validarea unui model

Termenii verificare și validare sunt deseori folosiți unul în locul celuilalt, cu înțelesul de proces de stabilire a acurateței unui model numeric. Pentru mulți, acest proces implică activitatea de comparare a predicțiilor date de model, cu determinările experimentale. Cu toate acestea, există acum un consens în cercurile științifice, prin care compararea unui model cu un experiment este definită ca activitate de validare [14, 226, 227].

ASTM 1355(2), „Ghidul standard pentru evaluarea capacității de predicție a modelelor deterministe de incendiu”, definește verificarea ca fiind: procesul de determinare a faptului că modul de implementare a unei metode de calcul reprezintă, cu acuratețe conceptuală, datele creatorului referitor la metoda de calcul și soluția de rezolvare. De asemenea, definește validarea ca fiind: procesul de determinare a gradului în care o metodă de calcul constituie o reprezentare exactă a realității, din perspectiva scopurilor inițiale ale metodei.

9.2. Teste analitice

Cele mai multe procese de combustie, inclusiv incendiul, sunt turbulente și dependente de durată. Nu există soluții matematice de fază închisă pentru ecuațiile Navier-Stokes turbulente și dependente de durată. Dinamica fluidelor computerizată oferă o soluție aproximativă pentru ecuațiile diferențiale nelineare, prin înlocuirea lor cu ecuații discretizate algebrice, care pot fi rezolvate folosind un calculator performant. În timp ce nu există nici o soluție generală analitică pentru curgerile complet turbulente, anumite submodele pot face legătura cu fenomene care au soluții analitice, de exemplu, conducția unidimensională a căldurii printr-un solid. Aceste soluții analitice pot fi folosite pentru a testa submodelele dintr-un cod complex, așa cum este FDS.

Rezolvarea problemelor de radiație a fost verificată cu diferite scenarii unde, obiecte simple – cum ar fi cuburile sau plăcile subțiri – sunt poziționate în compartimente simple, închise. Toată agitația convectivă este oprită, obiectului i se dă o temperatură fixă a suprafeței, iar emisivității i se dă valoarea 1 (astfel obiectul devine un corp negru radiant). Fluxul de căldură către pereții reci din jur este înregistrat și comparat cu soluțiile analitice. Aceste studii ajută la determinarea numărului potrivit de unghiuri solide, necesar a fi setate ca fiind uzuale.

Obiectele solide sunt încălzite cu un flux fix de căldură și temperaturile de interior și suprafață, în funcție de durată, sunt comparate cu soluțiile analitice ale ecuației de transfer unidimensional al căldurii. Studii similare se execută pentru a se verifica modelele de ardere.

La începutul dezvoltării sale, rezolvarea hidrodinamică evaluată din codul central al FDS a fost verificată cu soluții analitice ale unor fenomene simple de curgere a fluidelor. Aceste studii au fost executate la Biroul Național de Standarde (BNS) de cercetătorii Rehn, Baum și alții. Intenția acestor cercetări timpurii era de a testa stabilirea și consistența rezolvării hidrodinamice, în special pentru cuplul viteză-presiune, care este de o importanță vitală în apli-cațiile cu număr Mach mic.

9.3. Teste numerice

Testele numerice, folosite pentru a rezolva ecuațiile de guvernare din cadrul unui model, pot fi o sursă de eroare pentru rezultatele previzionate. Modelul hidrodinamic din cadrul FDS este de o acuratețe de ordinea a doua în spațiu și durată. Acest lucru înseamnă că termenii de eroare, asociați cu aproximarea derivatelor parțiale cu diferențe finite, este de ordinul pătratului dimensiunii celulei rețelei și, de asemenea, eroarea în aproximarea derivatelor temporale este de ordinul pătratului pasului de timp. Dacă rețeaua numerică este îndesită, atunci „eroarea de discretizare” scade și își face simțită prezența o redare mai fidelă a curgerii.

O tehnică comună de testare a rezolvatorilor de curgere este să se îndesească sistematic rețeaua numerică, până când soluția de calcul rămâne neschimbată, punct în care calculul poate fi denumit simulare numerică directă (DNS – Direct Numerical Simulation) a ecuațiilor de guvernare. Pentru cele mai multe scenarii de incendiu, simulare numerică directă nu este posibilă pe computere convenționale. Oricum, FDS are opțiunea să ruleze în mod DNS, acolo unde ecuațiile Navier-Stokes sunt rezolvate fără utilizarea modelelor de turbulență. Deoarece metoda numerică de bază este aceeași pentru simulare turbulentă la scară largă LES și DNS, calculele DNS reprezintă o metodă foarte eficientă de a testa rezolvatorul de bază, mai ales în cazuri unde soluția este fixă. De-a lungul dezvoltării sale, FDS a fost utilizat în mod DNS pentru aplicațiile speciale. De exemplu: FDS (sau algoritmii săi de bază) a fost utilizat la o rezoluție a rețelei de calcul de aproximativ 1 mm, pentru a se putea vizualiza flăcările ce se propagă pe o hârtie într-un mediu de microgravitate, dar și efectele de tremur g de la bordul aeronavelor.

Simulările au fost comparate cu experimente efectuate la bordul unei navete spațiale. Flăcările sunt laminare și relativ simple în structură, iar comparațiile reprezintă o stabilire calitativă a soluției modelului. Studii similare au fost efectuate prin compararea simulărilor DNS ale unei flăcări simple de arzător cu experimente de laborator. Alt studiu a comparat simulările la o difuzie a flăcărilor anume cu determinări experimentale și rezultatele unui model cinetic în mai mulți pași.

Primele lucrări cu rezolvatorul hidrodinamic au comparat simulările în două dimensiuni ale curenților de gravitate cu experimente cu apă sărată. În aceste teste, rețeaua numerică a fost îndesită sistematic, până s-a obținut o asemănare corespunzătoare cu experimentul.

9.4. Analiza sensibilității

O analiză a sensibilității ține cont de ideea potrivit căreia incertitudinea la nivelul parametrilor de intrare în model influențează rezultatele acestuia. Parametrii modelului pot fi caracteristicile fizice ale lichidelor, solidelor și gazelor, condiții la limită, condițiile inițiale etc. Parametrii pot, de asemenea, să fie pur numerici. FDS necesită, de obicei, ca utilizatorul să ofere mulți parametri de intrare de diferite tipuri, care descriu geometria, materialele, fenomenul de combustie etc.

FDS nu limitează marja majorității parametrilor de intrare deoarece aplicațiile deseori împing mai departe marja de aplicații pentru care modelul a fost validat. FDS este încă folosit pentru cercetare la NIST și oriunde în altă parte, iar dezvoltatorii săi nu presupun că știu în toate cazurile care ar fi marja acceptabilă a oricărui parametru. În plus, FDS rezolvă ecuațiile fundamentale ale mecanicii fluidelor și este mult mai puțin susceptibil la erori rezultate din parametrii de intrare care apar adițional în afara limitelor modelelor semi-empirice [9, 226].

Dimensiunea rețelei de calcul este cel mai important parametru numeric din model, de vreme ce dictează acuratețea spațială și temporală a ecuațiilor diferențiale parțiale discretizate. Rata de eliberare a căldurii este cel mai important parametru fizic, deoarece este termenul-sursă în ecuația energiei. Caracteristicile combustibililor, cum ar fi conductivitatea termică, densitatea, căldura de vaporizare, capacitatea calorică etc., ar trebui să fie stabilite în funcție de influența lor asupra ratei de eliberare a căldurii. Studiile de validare au arătat că FDS previzionează bine transportul căldurii și fumului, atunci când rata de eliberare a căldurii este dictată anterior. În astfel de cazuri, schimbări minore în caracteristicile suprafețelor-limită nu au un impact semnificativ asupra rezultatelor. Oricum, atunci când rata de eliberare a căldurii nu este dictată, ci mai degrabă previzionată de model, folosind proprietățile termofizice ale combustibililor, ieșirea modelului este sensibilă chiar pentru schimbări minore ale acestor caracteristici.

9.4.1. Sensibilitatea rețelei numerice

În general, cu cât rețeaua numerică este mai fină, cu atât soluția numerică a ecuațiilor este mai bună. FDS reprezintă o acuratețe de ordinul doi în timp și spațiu, acest lucru însemnând că, în urma împărțirii în jumătate a dimensiunii celulei de rețea de calcul, va rezulta o scădere a erorii de discretizare în ecuațiile de generare, cu un factor de patru. Din cauza nelinearității ecuațiilor, scăderea în eroarea de discretizare nu se traduce neapărat într-o scădere comparabilă a erorii unei cantități de ieșire a FDS. Pentru a afla ce efect are asupra rezultatelor o rețea mai fină, se îndesește sistematic rețeaua numerică până când cantitățile de ieșire nu se schimbă apreciabil cu fiecare creștere a numărului de celule de calcul. Bineînțeles, cu fiecare înjumătățire a celulei rețelei de calcul, durata necesară pentru simulare crește cu un factor de 16 (un factor de 2 pentru fiecare coordonată spațială, plus durata). La final, se face un compromis între acu-ratețea modelului și capacitatea de calcul a computerului.

Ca parte a unui proiect de evaluare a utilizării FDS versiunea 1, Boumagui și alții au studiat efectul dimensiunii rețelei asupra rezultatelor simulărilor, pentru a determina dimensiunea nominală standard a rețelei de calcul. Un focar de propan de dimensiune 0,1 0,1 m a fost introdus în program, cu o rată de eliberare a căldurii de 1 500 kW.

Într-un studiu în legătură cu acest subiect, Boumagui și alții au folosit FDS pentru a evalua strategiile de ventilare în situații de urgență, în tunelul Louis-Hippolyte-La Fontaine din Montreal, Canada.

Xin a folosit FDS pentru a modela un focar de formă pătratică de metan, de dimensiuni 1 1m. Corelările inginerești pentru a estima temperatura în centrul conului turbulent au fost comparate cu previzionările modelului, pentru a analiza influența rețelei numerice și a dimensiunii domeniului de calcul. Rezultatele au arătat că FDS este sensibil la efectele comportate de dimensiunea rețelei, mai ales în regiunea suprafeței combustibilului și la efectele aduse de dimensiunea domeniului, când lățimea domeniului este mai mică decât de două ori mărimea conului turbulent. FDS folosește o presupunere de presiune constantă la marginile deschise ale domeniului. Această presu-punere va afecta comportamentul conului turbulent, dacă limita domeniului de calcul este prea apropiată de con.

Jerardi și Barnett [226] au folosit FDS versiunea 3 pentru a modela un focar de difuziune cu metan, de formă pătrată, cu latura de 0,3 m, cu valori ale ratei de eliberare a căldurii cuprinse între 14, 4 kW și 57,5 kW. Domeniul fizic folosit a fost de 0,6 0,6 m, cu spațiere uniformă a rețelei de 15; 10; 7,5 ; 5; 3; 1,5 cm pentru toate cele trei direcții ale coordonatelor. Pentru ambele dimensiuni ale incendiului, o rețea de 1,5 cm a fost găsită a oferi cele mai bune rezultate când s-au comparat cu temperatura liniei de centru a conului turbulent și corelările de viteză ale lui McCaffrey [226]. Două scenarii similare, privind incendiile tip jet, au fost de asemenea modelate cu FDS. Primul scenariu a implicat un incendiu de etanol, 1 1m, 670 kW, sub un plafon al unui spațiu deschis înălțime de 7 m. Dimensiunile în plan ale domeniului de calcul au fost de 14 14 m. Patru dimensiuni uniforme ale rețelei de calcul au fost folosite: 50; 33,3; 25; și 20 cm. Cea mai bună dimensiune a domeniului de calcul pentru temperatura jetului, a fost cea cu spațiere de 33,3 cm. Cea mai bună dimensiune pentru viteza jetului a fost la spațierea de 50 cm. Al doilea scenariu a fost modelarea unui focar de etanol – 0,6 0,6 m și 100 kW – sub un tavan cu înălțime de 7,2 m, într-un spațiu deschis. Dimensiunile în plan ale domeniului de calcul au fost de 14,4 14,4 m. Trei spațieri uniforme ale rețelei de calcul: 60, 30 și 20 cm, au fost folosite în modelare. Rezultatele au arătat că spațierea de 60 cm are cele mai bune rezultate în legătură cu corelările atât pentru temperatura maximă a jetului, cât și pentru viteză, din punct de vedere calitativ.

Petterson [9] a analizat dimensiunea optimă a rețelei de calcul pentru FDS versiunea 2. Predicțiile modelului FDS, referitor la variația dimensiunilor rețelei de calcul, au fost comparate cu două experimente de incendiu separate: unul la Universitatea Canterbury Mc. Leans Hisland și al doilea în cadrul unor testărilor într-un hangar al marinei SUA din Hawaii. Primul set de teste a utilizat o cameră cu dimensiuni aproximative de 2,4 3,6 2,4 m și focare de 55 kW și 110 kW. Testele din hangarul marinei au fost executate într-un spațiu având dimensiunile 98 74 m cu înălțime de 15 m, iar focarele implementate au fost între 5,5 MW și 6,6 MW. Rezultatele acestui studiu indică faptul că simulările FDS, cu rețele de calcul de 0,15 m, au avut previzionări ale temperaturii la fel de exacte ca și modelele cu rețele mai mici de 0,10 m. Fiecare dintre aceste dimensiuni de rețea au produs rezultate într-o marjă de 15% din măsurările de temperatură ale Universității Canterbury. Rețeaua de 0,30 m a produs rezultate mai puțin exacte. Pentru comparația testelor din hangarul marinei, dimensiunile rețelei de la 0,60 m și până la 1,80 m au oferit rezultate de o acuratețe comparabilă.

Musser și alții [226] au investigat folosirea FDS pentru modelarea în rețea a scenariilor cu sau fără incendiu. Determinarea dimensiunii potrivite a rețelei a fost găsită a fi importantă în mod special din punct de vedere al transferului de căldură la suprafețele încălzite. Transferul convectiv de căldură de la suprafețele încălzite a prezentat acuratețe maximă atunci când celulele rețelei, aflate lângă suprafață, au fost mai mici decât cele din adâncimea stratului-limită termic. Oricum, o dimensiune mai fină a rețelei a produs rezultate mai bune, cu excepția duratei mai lungi de calcul. Modelarea cu acuratețe a dispersiilor a necesitat o rețea de calcul semnificativ micșorată. Rezultatele studiului au indicat că simulările fără incendiu pot fi executate mai rapid decât cele cu incendiu, deoarece pasul de timp nu este limitat de vitezele de curgere mari dintr-un con turbulent.

9.4.2. Sensibilitatea parametrilor de simulare la limită

FDS folosește forma Smagorinsky a tehnicii de simulare turbulentă la limită (LES). Acest lucru înseamnă că, în locul folosirii vîscozității reale a fluidului, modelul folosește o viscozitate de forma:

, (9.1)

în care este o constantă Smagorinsky (LES); – o lungime a ordinului de mărime a rețelei de calcul și termenul de deformare este în relație cu funcția de disipare [14, 226].

Referitor la “vîscozitatea turbulentă”, există unele expresii comparabile pentru conductivitatea termică și difuzivitatea materialului:

; . (9.2)

Numărul lui Prandtl Pr și numărul lui Schmidt Sc sunt de asemenea considerate a fi valori “turbulente”, apoi , Pr și Sc reprezintă un set de constante empirice. Cei mai mulți utilizatori FDS doar folosesc valorile acestor constante (0,2; 0,5; 0,5), dar unii dintre aceștia au explorat efectele modificării valorilor asupra soluțiilor ecuațiilor.

În efortul de a valida programul FDS cu unele date de temperatură înregistrate pentru un incendiu de cameră, Zhang și alții [9] au încercat diferite combinații ale parametrilor Smagorinsky și au sugerat valorile uzuale de mai sus. Dintre cei trei parametri, constanta este cea mai sensibilă. Smagorinsky [226] a propus la început o valoare de 0,23, dar cercetătorii din ultimii 30 de ani au folosit valori între 0,10 și 0,23. Există de asemenea variante ale modelului original Smagorinsky [226], care nu solicită utilizatorului stabilirea constante-lor, ci le generează automat ca parte dintr-o schemă numerică.

9.4.3. Sensibilitatea parametrilor de radiație

Hostikka și alții [9] au examinat sensibilitatea rezolvatorului de radiație la schimbările în cantitatea de funingine prezisă, numărul de benzi spectrale, numărul de unghiuri de control și temperatura flăcării. Unele din cele mai interesante descoperiri au fost:

schimbarea producției de funingine de la 1% la 2% a îmbunătățit fluxul de radiație, la un focar de metan simulat, cu aproximativ 15%;

coborând producția de funingine la zero, s-a scăzut fluxul de radiație cu aproximativ 20%;

a fost necesară creșterea de trei ori a numărului de unghiuri de control, pentru a asigura acuratețea modelului la coordonate de măsurare distincte;

schimbarea numărului de benzi spectrale de la 6 la 10 nu a avut un efect puternic asupra rezultatelor;

erorile de 20% în valoarea temperaturii absolute au cauzat erori de 100% în fluxul de căldură.

Sensibilitatea la temperatura flăcării și compoziția funinginii sunt în acord cu teoria transferului termic prin radiație, care stabilește că termenul-sursă al ecuației de transport radiativ este o funcție de coeficientul de absorbție multiplicat cu temperatura absolută la puterea a patra.

9.4.4. Sensibilitatea caracteristicilor termofizice ale combustibililor

Un număr mare de lucrări care tratează validarea și verificarea pro-gramului FDS varianta 4 au fost realizate de Hietaniemi, Hostikka și Vaari de la VTT, Finlanda. Studiile de caz conțin experimente de incendiu realizate în condiții diferite, de la conul calorimetric ISO 5660-1 și până la teste la scară reală, cum ar fi testul de colț de cameră ISO 9705.

Toate studiile de caz implică materiale reale, ale căror caracteristici trebuie să fie stabilite astfel, încât să fie conforme cu presupunerea din FDS, conform căreia solidele sunt de compoziție uniformă, dublate de un material care este rece sau total izolator. Au fost testate sensibilitatea și condițiile la limită pentru diferitele caracteristici fizice.

Recent, Lautenberger, Rein și Fernandez-Pello [9] au dezvoltat o metodă pentru a automatiza procesul de estimare a caracteristicilor materialelor pentru datele de intrare în programul FDS. Metodologia implică simularea unui test la scară, unde, printr-un algoritm „genetic” se obține un set optim de caracteristici materiale pentru acel obiect în particular. Astfel de tehnici sunt necesare, deoarece cele mai multe teste la scară nu oferă un set complet de caracteristici termice.

9.5. Verificarea codului

Pentru a detecta potențialele erori în soluția numerică a ecuațiilor de guvernare, poate fi folosită o examinare a structurii programului pe calculator. Codul poate fi verificat de o terță parte, manual sau automat, cu programe speciale, pentru a detecta neregularități sau inconsistențe [85, 110, 227].

La NIST și oriunde în altă parte, FDS a fost redactat și rulat pe computere fabricate de IBM, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Digital Equipment Corporation, Apple, Silicon graphics, Dell, Compaq și alți furnizori de tehnică de calcul. Sistemele de operare pe aceste platforme au inclus Unix, Linux, Microsoft Windows și Mac OSX. Programele de scriere includ Lahez Fortran, Digital Visual Fortran, Intel Fortran, IBM XL Fortran, HPUX Fortran, Forte Fortran pentru SunOS și Fortran Portland Group. Fiecare combinație de hardware, sistem de operare și program de scriere implică un set diferit de opțiuni de scriere și rulare, dar și o evaluare riguroasă a codului-sursă pentru a-i testa acordul cu Standardul Fortran 90 ISO/ANSI. Prin acest proces, părțile de cod care sunt învechite și potențial dăunătoare sunt aduse la zi sau eliminate și deseori codul este refăcut, pentru a se îmbunătăți optimizările sale pe diferitele elemente de hardware. Oricum, simplul fapt că acest cod-sursă al FDS poate fi scris și rulat pe o gamă largă de platforme nu garantează că informațiile numerice sunt corect introduse. Este doar punctul de start în proces, deoarece se elimină cel puțin posibilitatea existenței rezultatelor greșite și a erorilor accidentale din cauza platformei pe care rulează codul.

După problemel de hardware, există mai multe tehnici pentru verificarea codului-sursă al FDS, care au fost dezvoltate de-a lungul anilor. Una dintre cele mai importante tehnici este reprezentată de exploatarea simetriei. FDS este plin de mii de linii de cod, în care derivatele parțiale din ecuațiile de conservare sunt aproximate ca diferențe finite. Este foarte ușor să se facă o greșeală în proces. De exemplu, aproximarea diferențelor finite ale termenului de difuziune termică în celula cu numărul ijk a rețelei de calcul tridimensional:

(9.3)

9.6. Concluzii

Verificarea unui program de simulare este foarte importantă, mai ales pentru aplicații din domeniul securității la incendiu a utilizatorilor structurilor și sistemelor tehnice.

Verificarea reprezintă un control din punctul de vedere matematic, iar validarea un control din punctul de vedere fizic. Dacă predicțiile modelului se apropie mult de rezultatele experimentelor, folosind orice sistem metric potrivit, atunci se presupune – de către cei mai mulți cercetători – că modelul descrie în mod corespunzător, prin ecuațiile sale matematice, fenomenul care se întâmplă. De asemenea, se presupune că soluția acestor ecuații trebuie să fie corectă.

În timp ce validarea modelului constă mai ales în compararea predicțiilor cu determinările experimentale, verificarea modelului constă dintr-o gamă mult mai variată de activități, de la controlul programului asupra lui însuși, prin compararea calculelor cu soluții analitice (exacte) și până la luarea în considerare a parametrilor numerici.

10. Validarea programelor (modelelor) numerice

pentru simularea incendiilor

10.1. Generalități despre validare

Deși există mai multe definiții pentru validare, cele mai multe dintre ele precizează că validarea este procesul de determinare a măsurii în care modelul matematic previzionează cât mai fidel fenomenul real studiat. De obicei, validarea implică trei etape distincte:

− compararea rezultatelor modelării cu determinările experimentale;

− cuantificarea diferențelor din punctul de vedere al incertitudinii pentru determinări, respectiv date de intrare;

− stabilirea unei concluzii: dacă modelul este sau nu este potrivit aplicației date.

O întrebare frecventă, referitoare la orice model matematic, este dacă acesta este validat. Dacă se precizează despre un model că este „validat”, atunci înseamnă că modelul prezentat s-a dovedit a avea un anumit nivel de acuratețe, pentru o marjă dată de parametri și pentru un anume tip de scenariu de incendiu. Cu toate că specialiștii care dezvoltă FDS duc o continuă activitate de studiu în vederea validării, la final utilizatorul modelului este acela care decide dacă modelul este adecvat pentru aplicația lui.

În cele ce urmează, se descriu problemele esențiale care trebuie considerate, când se decide sau nu se decide validarea FDS. Aceasta depinde de: scopul scenariului, mărimile de previzionat și nivelul de acuratețe dorit (cerut).

10.2. Scenariile de model utilizate pentru validare

Când se realizează studiul validării modelelor de incendiu se obișnuiește ca acestea să se împartă în două clase: prima, în care caracteristicile incendiului apar ca date de intrare în model și a doua, în care incendiul este previzionat de către model. Prima clasă este întâlnită des în aplicațiile care însoțesc – de regu-lă − proiectarea, iar cea de-a doua se poate găsi în expertizele tehnice judiciare, atunci când se face o „reconstituire” a evenimentului.

Aplicațiile de proiectare de obicei implică existența unei structuri construite deja sau a uneia în stare de proiect. Un incendiu model, denumit „incendiu proiectat”, este conturat de către autoritatea de reglementare sau de către experimente. Deoarece rata de eliberare a căldurii este specificată, rolul modelului este de previzionare a mișcării căldurii și produselor de combustie în spațiu liber, pentru incendiile industriale.

În cazul reconstituirii unui incendiu, se cere modelului să simuleze un incendiu, bazat pe informații obținute după eveniment (fig. 10.1,a), cum ar fi declarații ale martorilor, mostre de materiale nearse, amprenta incendiului etc. Scopul simulării (figura 10.1,b) este să lege seria de informații secvențiale observate cu descrierea continuă a dinamicii incendiului. În general, reconsti-tuirea include simulări mai complexe, deoarece se solicită multe informații importante legate de structura incendiată; există o doză mare de incertitudine în estimarea valorii ratei de eliberare a căldurii, când incendiul se propagă de la un obiect la altul.

a b

Fig. 10.1. Reconstituirea unui incendiu la un rezervor atmosferic cilindric vertical:

a incendiu la un rezervor al unei baze petroliere; b modelarea numerică a incendiului de la baza petrolieră, baza datelor disponibile folosind programul FDS.

Studiile de validare ale FDS s-au axat mai mult pe aplicații de proiectare, decât pe reconstituiri. Motivul îl reprezintă faptul că, de obicei, aplicațiile de proiectare implică incendii specifice și cerințe minime ale caracteristicilor termofizice ale materialelor. Transportul fumului și căldurii este obiectivul primar de urmărit, iar determinările pot fi limitate la termocupluri bine pozițio-nate, câteva instrumente de măsurat fluxul de căldură, măsurarea caracteristici-lor gazelor etc. Elemente importante în reconstituirile judiciare, cum ar fi al doilea material care a luat foc, propagarea flăcării, efectele de viciere și stingere sunt mai greu de modelat și mai dificil de studiat prin experimente reale, chiar fiind ele bine executate. Incertitudinile din punct de vedere al caracteristicilor materialelor și al determinărilor și, de asemenea, simplificarea presupunerilor din model, deseori forțează obținerea unor rezultate cât mai bune, atunci când se face o comparație între model și determinări.

10.3. Acuratețea modelului numeric

Pentru un scenariu de incendiu dat, există un număr de diferite cantități previzionate de model, cum ar fi temperatura gazului, fluxul de căldură etc. Un incendiu experimental obișnuit poate oferi determinări la sute de intervale de timp intermediare, fiecare dintre acestea putând fi reproduse de către model la un anumit nivel de acuratețe. Este o adevărată provocare sortarea tuturor tabelelor și graficelor pentru diferite mărimi și stabilirea unor concluzii.

A se reține că, pentru orice incendiu experimentat, FDS poate determina o mărime particulară cu acuratețe (între limitele incertitudinii experimentale, de exemplu), dar poate determina mai puțin exact o altă mărime. De exemplu, în-tr-o serie de 15 experimente la scară reală, executate de NIST în 2003 și sponsorizate de Comisia de Reglementare Nucleară din S.U.A., media tempera-turii previzionate a stratului de gaz fierbinte (Hot Gas Layer – HGL) a oscilat în marja determinărilor de la experimente, însă concentrația previzionată a fumului a diferit față de determinările practice, ajungând până la valori de trei ori mai mici sau mai mari. Aceasta se întâmplă deoarece temperatura HGL este o medie a măsurătorilor mai multor termocupluri, pe când nivelul calculat al concentra-ției de fum se bazează pe nivelul de lumină emis de un laser, la o anumită distanță. Eroarea modelului tinde a fi redusă de procesul de mediere, iar, în plus, cele mai multe modele de incendiu, inclusiv FDS, se bazează pe legi de conservare globală a masei și energiei exprimate ca medii spațiale.

10.4. Activități de validare

În acest subcapitol se va face o sinteză a evoluției lucrărilor de validare a FDS, relevante pentru prezenta cercetare. Deoarece fiecare organizație are propriile motive de validare a modelului, documentele și rapoartele de referință nu urmăresc un anumit aspect. Unele din lucrări doar oferă o analiză calitativă a modelului, concluzionând relația de similaritate între model și un experiment particular ca fiind „bună” sau „rezonabilă”. Uneori, concluzia rezultată este că modelul dă rezultate bune în anumite cazuri, dar nu foarte bune în altele.

10.4.1. Validarea practicată înainte de apariția FDS

Începând din anii 1980, diferite coduri CFD foloseau sistemul hidro-dinamic dezvoltat la NIST pentru diferite aplicații și pentru cercetare, însă FDS a fost lansat oficial în anul 2000. La mijlocul anilor ’90, mai multe secvențe de coduri au fost consolidate și au stat la baza creării FDS. Pseudoversiunile anterioare ale FDS au fost denumite LES, NIST-LES, LES3D, IFS (Industrial Fire Simulator – Simulator de Incendiu Industrial) și ALOFT (A Large Outdoor Fire Plume Trajectory – Previzionarea traiectoriei conului turbulent al incendii-lor de mari proporții desfășurate în aer liber).

Modelul NIST-LES descrie transportul fumului și gazelor fierbinți la incendii în spații închise folosind aproximarea Boussinesq, unde se presupune că variațiile de densitate și de temperatură în curgere sunt relativ mici [21]. O asemenea aproximare poate fi aplicată conului turbulent al arderii. Cea mai mare parte a acestor prime lucrări a fost devotată unei forme a ecuațiilor Navier- -Stokes cu număr Mach scăzut și dezvoltării algoritmului numeric de bază. Eforturile inițiale de validare comparau modelul cu experimente cu apă sărată [18] și experimente privind conul turbulent al arderii [18].

Experimente privind incendii mari au fost realizate de NIST la stația de testări FRI din Japonia și la hangarele de la bazele navale americane din Hawaii și Islanda. Aplicațiile pe curenții de aer dintr-o încăpere au fost studiate de Emmerich și Mc Grattan [124-126]. Aceste eforturi de validare au fost încurajatoare, dar era necesară și o îmbunătățire prin introducerea formei Smagorinsky de simulare la limită LES (Large Eddy Simulation – Simularea turbulentă la limită) Această adăugare a îmbunătățit stabilitatea modelului datorită relativității simple a relației dintre modificarea eforturilor locale și vîscozitatea turbulentă.

Între anii 1980 și 1990, laboratorul de cercetare al incendiilor și clădirilor de la NIST a studiat arderea petrolului brut, sub coordonarea Serviciului American de Management Mineral. Ținta muncii a fost evaluarea posibilității ca, folosind arderea, să dispară petrolul care poluează suprafața mării. Rehm și Baum, în acest sens, au dezvoltat o aplicație LES numită ALOFT. Modelul a fost o proiecție a modelului bidimensional LES pentru o incintă, în care a treia dimensiune a coloanei a fost modelată ca o evoluție bidimensională a vântului generat de suflul incendiului într-un curent regulat de aer. Modelul ALOFT este bazat pe o simulare a vârtejului în încercarea rezolvării pe o scară largă relevantă. Munca de validare a fost bazată pe simularea comportării în câteva experimente mari a arderii petrolului [225]. Yamada [226] a lucrat la validarea programului ALOFT prin incendierea unui rezervor cilindric vertical cu diametrul de 10 m. Rezultatele simulărilor au indicat că prezicerea mișcării fumului de la incendiu la o înălțime față de sol de 500 m este corespunzătoare cu observațiile experimentale.

10.4.2. Validarea FDS după anul 2000

După anul 2000 activitatea de validare poate fi organizată în câteva categorii:

− comparații cu teste la scară reală;

− comparații cu rezultatele testelor la scară reală publicate anterior;

− comparații cu concluziile rezultate din experiența incendiilor;

− comparații cu corelațiile inginerești.

Nu există o singură cale în care determinările empirice să fie comparate cu cele măsurate. Experimentele de validare sunt scumpe și de durată. Marea majoritate a experimentelor de validare sunt realizate simplu, pentru a evalua dacă modelul poate fi utilizat pentru scopul specific propus.

10.5. Validarea programului FDS pentru modelarea

radiației de la incendiu

Pe baza testelor privind emisia radiației de la incendii de metan, gaz natural și metanol, efectuate de Simo Hostikka și descrise în capitolul 3, se poate executa validarea programului FDS.

Modelul a fost utilizat pentru a previziona fluxul de căldură radiativ de la flăcările din scurgerea de metan/gaz natural de deasupra arzătoarelor circulare. Pentru simplificare, flăcările de gaz natural și de metan au fost modelate ca fiind flăcări de metan. Arzătoarele de gaz au fost modelate ca limite de intrare a com-bustibilului, cu suprafețe de temperatură corespunzătoare valorilor măsurate. Limitele verticale și de deasupra domeniului au fost considerate deschise. Duzele de intrare a fluxului de căldură au fost modelate ca obstacole solide, cu o temperatură a suprafeței constantă de 20ºC. Dimensiunea domeniului a fost selectată astfel, încât distanța dintre limitele verticale și cele ale arzătorului să fie de cel puțin o rază de arzător în direcția orizontală și de opt raze de arzător pe direcție verticală. Rezultatele au fost stabilite a fi independente de distanța limitării verticale. Lungimea domeniului a fost stabilită mai mare pe direcția x decât pe y, pentru a permite definitivarea duzelor de intrare a fluxului de căldură. O rețea de calcul neuniformă și carteziană a fost așezată în direcția verticală, pentru a se găsi cea mai mică dimensiune a celulei de calcul chiar deasupra arzătorului. Dependența rețelei de fluxurile de căldură previzionate a fost studiată prin variația dimensiunii rețelei. Scăderea dimensiunii celulei cu 20% a schimbat rezultatele cu mai puțin de 20% și, de asemenea, o scădere a dimensiunii celulei cu 50% față de original a cauzat doar schimbări minore. Un număr mare (304) de unghiuri de control au fost folosite pentru rezolvatorul de radiație, cu scopul asigurării unei acuratețe a soluției. Rezultatele au fost găsite a fi independente de acuratețea temporară a rezolvatorului de radiație.

Pentru toate calculele, a fost presupus un factor de conversie al funinginii de 1%. Fracțiile de volum, rezultante din interiorul flăcării, au avut valori de la 0,05 și până la 0,12 ppm. Sensitivitatea fluxurilor de căldură, previzionate la factorul de conversie presupus, a fost studiată pentru cazul D (tab. 10.1). Schimbând factorul de conversie la 2%, s-au îmbunătățit fluxurile de căldură cu 10% până la 15% și, la fel, stabilind factorul la 0, s-a constatat o scădere de 15% până la 20%.

Pentru fiecare caz descris în tabelul 3.7 (cap. 3), fracția de radiație a eliberării de căldură a fost calculată pe baza citirilor previzionate de radiometru, folosind aceeași metodă ca și în interpretarea rezultatelor experimentale. Fracțiile de radiație previzionate și măsurate sunt comparate în tabelul 10.1.

Tabelul 10.1

Compararea fracțiilor de radiație previzionate cu cele măsurate

experimental, în cazul flăcărilor de incendiu de tip scurgere

pentru gaz metan/gaz natural [9]

Previzionările, în mod sistematic, au valori mai mari decât determinările experimentale. Acuratețea dependenței spectrale (șase benzi, zece benzi sau gaz gri) nu are un efect puternic asupra rezultatelor[227].. Cel mai probabil motiv pentru fracțiile radiative mari este supraestimarea temperaturilor flăcării. Vârfurile de temperaturi previzionate în flăcările fluctuante au fost de până la 2 100°C, valoare care este apropiată de temperatura flăcării adiabatice.

Simulările incendiilor de tip scurgere la metanol au fost executate pentru patru diametre de scurgere: 1,0 cm, 10 cm, 30 cm și 100 cm. Rețeaua de calcul a fost de 50 50 100 în toate cazurile. Au fost folosite – pentru radiație – 100 de unghiuri de control și 6 benzi. Factorul de conversie a funinginii a fost presupus ca fiind 0.

Figura 10.2 arată formele instantanee ale flăcărilor simulate pentru cele patru cazuri. Flacăra de un centimetru este laminară și simetrică, dar cea de 10 cm deja conține forme asimetrice datorită slabei turbulențe. Flăcările de 30 cm și 100 cm au structuri turbulente. Ratele de ardere măsurate și ratele de ardere previzionate corespunzătoare sunt date în tabelul 10.2, care conține, de asemenea, valorile medii ale fluxurilor de căldură convectiv și radiativ pre-vizionate asupra suprafeței scurgerii.

a b c d

Fig. 10.2. Forme instantanee ale flăcării la incendiile de tip scurgere de metanol

cu diametrul de: a 1 cm; b 10 cm; c 30 cm și d 100 cm.

Tabelul 10.2

Sinteză privind ratele de pierdere a masei la incendii de scurgeri de

metanol și fluxurile termice medii de căldură prin radiație,

simulate la suprafața scurgerii

Transferul de căldură convectiv domină la diametre mici, iar radiația devine mai importantă la diametre mari, lucru confirmat și experimental (cap. 3). Rata de ardere previzionată a scurgerii celei mai mici este mai mică decât valoarea experimentală, iar celelalte trei previzionări sunt cu 37% și până la 100% mai mari decât cele măsurate. Aceste erori sunt mai mari decât incertitudinea experimentală și în consecință semnificative.

Predicția ratei de pierdere a masei pentru o scurgere de lichid reprezintă o sarcină extrem de grea. Erorile individuale fizice și numerice sunt dificil de separat, datorită legării puternice dintre rata de ardere a scurgerii, eliberarea de căldură în fază gazoasă, temperaturile gazului și transferul de căldură de la gaz la solid.

Pe baza modelărilor descrise se poate concluziona faptul că modelul FDS este capabil să ofere o dependență calitativă corectă între dimensiunea scurgerii și rata de ardere, dar este nevoie în continuare de multă muncă pentru a îmbunătăți acuratețea cantitativă. Fracțiile radiative previzionate ale flăcărilor de gaz metan/natural s-au arătat a fi – în mod sistematic – ușor supraevaluate, probabil datorită temperaturilor înalte în apropierea suprafeței arzătorului.

10.6. Validarea programului FDS pentru modelarea

înălțimii flăcărilor

Este dificil să se modeleze înălțimea flăcărilor de la incendii de lichide combustibile, dar fotografiile de la testări (fig. 10.3,a) și rezultatele de la simulări (fig. 10.3,b) pot fi comparate, pentru a stabili dacă modelul este valid pentru estimarea înălțimii flăcărilor.

a b

Fig. 10.3. Validarea programului FDS pentru modelarea înălțimii flăcărilor:

a fotografie de la testele de incendiu de Heptan efectuate de VTT Building and Transport, Espoo, Finland; b modelare numerică a flăcării de Heptan pe baza datelor disponibile de la experimentul efectuat de VTT, folosind programul FDS. [9]

10.7. Validarea programului FDS pentru modelarea incendiilor

mari de scurgeri de lichide combustibile

Pe baza testelor (fig. 10.4) privind identificarea producției de funingine și mecanismelor de transfer termic în cazul incendiilor de scurgere la scară largă, realizate la Laboratoarele din Alabama S.U.A., în continuare se încearcă

Fig. 10.4. Modelarea unui test de incendiu de lichide combustibile la scară mare pentru

validarea programului de simulare dinamică FDS:

validarea programul FDS (fig. 10.4). S-au implementat, teste: 17,1 m3 de motorină, în programul de simulare numerică, toate datele disponibile de la teste: 17,1 m3 de motorină, într-un rezervor cu diametrul de 15,2 m și adânci-mea de 0,61 m. Motorina s-a revărsat peste un strat de apă de 0,5 m în rezervorul îngropat.

Asemenea incendii interacționează puternic cu topografia locală (atât cea naturală, cât și cea creată de om) și cu distribuția verticală a vitezei vântului și a temperaturii în atmosferă. Mai mult, fenomenele sunt inerent dependente de durată și implică o gamă mare de temperaturi.

Modelarea redă corect „zonarea” incendiilor de scurgeri de lichide combustibile de mari dimensiuni, adică se distinge clar „banda luminoasă” a flăcărilor, chiar deasupra suprafeței scurgerii și zona de sus a conului unde fumul ascunde flăcările. De asemenea, se poate observa apariția unor „zone luminoase (fierbinți)” în coloana de fum, deasupra benzii luminoase.

Așadar, programul de simulare numerică este valid pentru utilizarea la modelarea de incendii de lichide combustibile la scară mare.

10.8. Concluzii

FDS poate fi folosit pentru a modela cele mai multe scenarii de incendiu și de asemenea pentru a determina cele mai importante mărimi care intră în calcul în cazul incendiilor, dar pot exista abateri datorită descrierii fizice a incendiului sau datorită limitării informațiilor despre combustibil, geometrie etc.

Acuratețea dorită pentru fiecare cantitate previzionată depinde de problemele tehnice, asociate cu analiza cazului respectiv. Aplicațiile de proiectare sunt mai exacte deoarece rata de eliberare a căldurii este specificată, iar condițiile inițiale și la limită sunt bine conturate.

Matematic, un calcul de proiectare este un exemplu de problemă „bine- -pusă”, în care soluția ecuațiilor de guvernare avansează pe durata simulării începând de la un set cunoscut de date inițiale și constrânse de unele condiții la limită prescrise. Acuratețea rezultatelor este influențată de fidelitatea soluțiilor numerice care, la rândul său, depinde – în principal – de dimensiunea rețelei de calcul.

O reconstituire este un exemplu de problemă „prost-pusă”, deoarece rezultatul este cunoscut, iar condițiile inițiale și la limită nu sunt cunoscute. Nu există o unică soluție a problemei, adică este posibilă modelarea mai multor incendii care să conducă la aceleași rezultat. Nu există răspunsuri bune sau rele, ci mai degrabă există mai multe scenarii de incendiu posibile și potrivite cu dovezile colectate în urma evenimentului.

În general, previzionările pentru fenomene din zona focarului sunt mai înclinate spre eroare decât previzionările pentru fenomene situate la o depărtate mai mare față de focar. De asemenea, cele mai exacte previziuni ale densității fluxului termic prin radiație au fost găsite acolo unde fluxurile de căldură au fost cele mai ridicate. Acest lucru face modelul relevant pentru scopurile ingineriei securității la incendiu a structurilor tehnice și tehnologice.

PARTEA A PATRA

STUDII DE CAZ

11. Studiu de caz. Distanțe de siguranță

11.1. Introducere

Pericolele asociate incendiilor industriale de scurgeri de lichide combus-tibile se produc pe două scări de lungime separate. În apropierea incendiului, pe distanțe comparabile cu lungimea flăcării, fluxul de energie radiantă poate fi suficient de mare pentru a dăuna integrității structurale a clădirilor învecinate, securității fizice a utilizatorilor structurilor și sistemelor industriale, precum și personalului serviciilor de intervenție în situații de urgență. La distanțe mult mai mari, de obicei de mai multe ori înălțimea de stabilizare a conului turbulent al arderii în atmosferă, fumul și produsele gazoase generate de incendiu pot ajunge pe pământ în concentrații inacceptabile, provocând poluarea mediului înconjurător.

Rezultă de aici necesitatea introducerii, în practica inginerească și nu numai, a unor metodologii de calcul a distanțelor de siguranță asociate cu fluxul termic prin radiație de la incendii de lichide combustibile, desigur, având în vedere și valorile cunoscute ale limitelor de vulnerabilitate umană și structurală.

11.2. Distanțe de siguranță

La nivel național, nu există o metodologie de calcul a distanței de siguranță față de incendiile lichide combustibile. Singura referire la distanțe de siguranță prescrise (v. tab. 11.1 și 11.2), față de parcuri de rezervoare de lichide combustibile, se face în normativul departamental pentru proiectarea și execu-tarea construcțiilor și instalațiilor din punct de vedere al prevenirii incendiilor în industria chimică NPCICh în vigoare din anul 1977.

La nivelul Uniunii Europene, conform prevederilor directivei SEVESO III [281-284], operatorii economici care depozitează produse petroliere (peste 25 000 tone în aceeași locație) sunt obligați să elaboreze un raport de securitate din care să reiasă, printre altele, zonele afectate de un eventual incendiu. Directiva nu stabilește o procedură de determinare a zonelor afectate de fluxul termic radiativ de la un posibil incendiu de hidrocarburi. Totuși, în Franța, există o Instrucțiune Tehnica încă din anul 1989, modificată în 2004 [283], în care este descris modul de calcul al distanței de siguranță/efect (fr. distance d’effet) asociată cu fluxul termic prin radiație de la un incendiu de lichide combustibile; în document se recomandă folosirea unor formule empirice în care intervine − ca factor principal − lungimea echivalentă () a posibilei scurgeri. Instrucțiunea stabilește o valoare a densității fluxului termic prin radiație de 3 kW/m2 pentru efecte reversibile, dacă se face expunerea pentru un minut; limita care nu trebuie depășită, pentru corpul normal îmbrăcat, în general este corespunzătoare unui flux termic admisibil de 5 kW/m2. De asemenea, pentru antrenați și echipați cu protecție adecvată (ținută ignifugă), în cadrul intervențiilor rapide, 8 kW/m2 reprezintă o valoare de flux care trebuie reținută.

Tabelul 11.1

Distanțele minime la parcurile de rezervoare cu lichide combustibile

Tabelul 11.2

Categoria depozitului de hidrocarburi lichide în funcție de

capacitatea și tipul de lichid combustibil stocat

Formulele empirice de calcul a distanței de efect pentru cele trei praguri de limită sunt următoarele:

; (11.1)

; (11.2)

(11.3)

Cercetătorii francezi de la INERIS (L'Institut National de L'environnement Industriel et des Risques – Institutul Național al Mediului Industrial și al Riscurilor) au executat, în 2006, un studiu, cu scopul introducerii unor distanțe de siguranță (distance d-effet) asociate cu fluxul termic prin radia-ție de la un incendiu de lichide combustibile. Scopul studiului a fost verificarea aplicabilității formulelor (11.1-11.3). La finalul studiului, comparându-se rezultatele oferite de mai multe programe de calcul bazate pe modele semi-empirice, având diferiți parametri interdependenți, s-a decis că formulele sunt aplicabile în continuare și, în consecință se folosesc și astăzi la stabilirea distan-țelor de siguranță pe teritoriul Franței.

În S.U.A., Departamentul de Construcții și Dezvoltare Urbană (HUD) a stabilit încă din 1982 nivelurile densității fluxului termic prin radiație de 31,5 kW/m2, pentru clădiri și de 1,4 kW/m2, pentru persoane, pentru determinarea unei „distanțe acceptabile de separare” (engl. acceptable separation distance- -A.S.D.) între un incendiu care consumă lichide sau gaze combustibile și structurile și oamenii din imediata apropiere. Există două proceduri de calcul: una empirică, în care se folosește formula de calcul a diametrului echivalent (v. cap. 4), apoi se folosește nomograma din figura 11.1 și una semiempirică, bazându-se pe modelul flăcării solide (v. cap. 4).

O analiză efectuată de NIST, în anul 2000, în care s-a verificat documentul prezentat mai sus, a dezvăluit că, pentru anumite scenarii de incendiu, metodologia poate produce estimări ale valorii fluxului de radiație cu un ordin de mărime mai mari decât cele măsurate fizic în experimentele reale. În cei 18 ani (1982-2000) de când au fost stabilite regulile respective, domeniile conexe cunoașterii științifice a incendiilor și a efectelor sale a evoluat rapid, ducând la metode îmbunătățite de măsurare și previzionare a comportamentului incendiilor. Sursa acestei discrepanțe este legată de presupunerea că incendiul nu este influențat în nici un fel de fum, respectiv se presupune că o persoană care urmărește incendiul de la distanță vede întreaga zonă de combustie. În realitate, incendiile de proporții în cazul celor mai multe lichide și gaze combustibile, generează o cantitate apreciabilă de fum. În funcție de tipul de combustibil și de dimensiunea incendiului, până la 20% din masa de combustibil este transformată în particule de fum, în urma combustiei. Scutul acesta de fum acoperă mare parte din flacără, din punctul de vedere al persoanei care privește, iar tocmai această flacără luminoasă este sursa principală de radiație termică. Acest efect de scut este mult mai pronunțat pentru incendii de sute de metri în diametru, din cauza eficienței scăzute a combustiei la aceste dimensiuni.

Cele două metodologii de calcul elaborate în Franța și U.S.A. sunt aplicabile însă pot fi îmbunătățite pentru a cuprinde mai bine cerințele și obiectivele ingineriei securității la incendiu [139]. Metodologiile nu separă strict și clar cele trei categorii (fig. 11. 2) de „ținte” distincte care pot fi afectate de efectele incendiilor:

− personal uman (muncitori) cu și fără echipament de protecție;

− pompieri echipați cu diferite tipuri specifice de echipamente de protecție;

− structuri materiale industriale sau civile, obișnuite sau speciale.

Fig. 11.1. Nomograma calcului distanțelor acceptabile de separare pentru persoane și

structuri, conform HUD.

Fig. 11.2. Țintele principale, vulnerabile la efectele incendiilor.

De asemenea limitele de vulnerabilitate pentru ținte nu sunt corelate între cele două țări (Franța și U.S.A) și cu alte cercetări efectuate de institute de prestigiu în domeniu.

Pentru a putea stabili o metodologie adecvată și coerentă în România, se verifică dacă modelul semiempiric descris în detaliu în capitolul 4 și implementat în aplicația Microsoft Office Excel precum și programul numeric FDS descris în capitolele 5, 6 și 7 dau rezultate comparabile cu cele două metodologii de calcul. Se folosește scenariul de incendiu descris în cercetarea franceză având în vedere că este mai bine structurat și detaliat.

Mai simplu se face o validare paralelă între programele de modelare semiempirice folosite de INERIS și NIST precum și modelele descrise în prezenta teză de doctorat.

11.3. Descrierea condițiilor în care se efectuează simulările

Scenariul care a servit ca bază pentru acest studiu a inclus o cuvă (tavă) de retenție cu motorină având formă rectangulară (37 65 m), cu suprafață de circa 2 400 m2 în care se află două rezervoare cilindrice verticale cu diametrul de 16 m.

Parametri de intrare, privind efectuarea modelărilor, sunt următorii:

− aria suprafeței tăvii, de 2 400 m2;

− combustibilul – motorină;

− rata de pierdere masică, de 55 g/(m2·s);

− temperatura ambiantă, de 15°C;

− viteza vântului, de 5 m/s;

− densitatea aerului, de 1,161 kg/m3;

− umiditatea relativă a aerului, de 70%;

− componenta radiativă a eficienței arderii, cuantificată prin

11. 4. Unele ipoteze și alte considerații preliminare

11.4.1. Modelarea semiempirică

Modelările au fost realizate implicând ipotezele potrivite fiecărui algoritm de calcul ale programelor care au fost folosite. O descriere succintă a programelor utilizate se regăsește în preyenta teză, iar în tabelul 11.3 se prezintă − sintetizat − diferite ipoteze de lucru ale acestora. Diametrul echivalent s-a calculat pentru cuve (tăvi) rectangulare, cu formula:

, (11.4)

în care:

D este diametrul echivalent al cuvei (tăvii) de retenție, în m;

S – aria suprafeței cuvei (tăvii) de retenție, în m2;

P – perimetrul incendiului, în m.

Tabelul 11.3

Prezentare comparativă a modelelor/programelor semiempirice

Notă:

* aria totală a suprafeței cuvei (tăvii) de retenție fără a se scădea aria celor două rezervoare.

** aria totală a suprafeței cuvei (tăvii) de retenție din care se scade aria celor două rezervoare.

Cele două metodologii folosesc valoarea de 30 kW/m2 pentru emitanța flăcărilor iar celelalte modele utilizează corelația lui Mudan și Croce pentru estimarea acesteia. Unele modele au implementat factorul de formă cilindric iar altele factorul de formă plan. Viteza vântului nu este luată în calcul de toate modelele. Modelele folosesc diverse corelații pentru estimarea factorului de transmisivitate atmosferică.

11.4.2. Modelarea numerică

Modelul tridimensional de incendiu, descris în capitolele 5, 6 și 7, care este implementat în programul numeric FDS, ia în considerare și stratificarea atmosferică existentă în natură. În scenariul prezent, presiunea indusă de incendiu este o perturbare a presiunii stratificate pe verticală, într-un echilibru hidrostatic aproximativ cu câmpuri de viteză a vântului și temperaturi prestabilite. Caracteristicile topografice și de mediu implementate sunt justificate prin blocarea unor porțiuni ale domeniului de calcul pentru a elimina fluxul prin delimitările solide. Pentru rezolvarea transportului radiativ de la incendiu se folosește metoda volumului finit. Cantitatea de funingine și produse de ardere se calculează pe baza modelului de combustie. De asemenea se ia în considerare faptul că funinginea (modelată ca particule de tip Lagrangian) absoarbe și reflectă radiația de la incendiu.

O rețea numerică constând dintr-un număr de celule 72 108 60 a fost folosită pentru a crea un domeniu cubic cu o anvergură de 288 432 240 m (v. fig. 11.3 și 11.4). Dimensiunea celulei a fost de 4 4 4 m. Având în vedere

Fig. 11.3. Domeniul de calcul și geometria cuvei de retenție pentru efectuarea simulărilor

numerice.

că modelul numeric a fost dezvoltat pentru geometrii rectilinii (v. limitările programului FDS cap. 7), iar scenariul de incendiu presupune că arderea se dezvoltă doar în cuvă, cele două rezervoare au fost implementate ca două paralelipipede dreptunghice cu dimensiunile 14 14 8 m pentru a păstra aceeași arie a suprafeței ocupate de rezervoarele cilindrice verticale (aria suprafeței unui cerc cu raza de 8 m este egală cu aria unui pătrat cu latura de 14,14 m). Fiecare rezervor este așezat sub nivelul pământului și este înconjurat de un terasament cu înălțimea de 3 m.

Un profil stratificat al vântului de forma: , a fost impus ca o condiție la limită. Viteza vântului la nivelul terasamentului a fost de 5 m/s. Exponentul p, o funcție a rugozității suprafeței, a fost de 0,15.

Temperatura atmosferei ambientale s-a presupus a fi uniformă cu înălțimea (15°C).

11.5. Metodologie de calcul a distanțelor de siguranță acceptabile

11.5.1. Stabilirea limitelor de vulnerabilitate privind densitatea

fluxului termic prin radiație de la incendii

Pe baza valorilor disponibile din capitolul prezent, se stabilesc limite de vulnerabilitate la densitatea fluxului termic prin radiație de la incendii pentru personalul uman, pompieri și structurile materiale. Tabelul 11.4 cuprinde limitele de vulnerabilitate, pentru cele trei categorii de „ținte” distincte, care pot fi afectate de efectele iradiației de la incendiu.

Tabelul 11.4

Limitele de vulnerabilitate privind densitatea fluxului

termic prin radiație de la incendii

Tabelul 11.4 (continuare)

11.5.2. Stabilirea metodelor de calcul privind

distanțele de siguranță acceptabile

Pentru calculul distanțelor de siguranță acceptabile, privind personalul angajat, pompieri și structurile materiale, se propune folosirea următoarei corelații empirice:

, (11.5)

în care:

este valoarea-limită a densității fluxului termic prin radiație, recepționat de la incendiu, în kW/m2;

– distanța de siguranță acceptabilă, în m;

– diametrul echivalent sau lungimea scurgerii de lichide combustibile, în m.

Corelația respectivă (11.5) este ușor de implementat și s-a dovedit că furnizează valori apropiate de cele obținute cu metodele semiempirice, conform analizei din capitolul prezent (tab. 11.4). Această corelație poate fi imple-mentată în practica inginerească prin normative de proiectare privind securitatea la incendiu a construcțiilor civile și sistemelor tehnice și tehnologice industriale.

Rezultatele obținute privind calculul distanțelor de siguranță la cele trei valori prestabilite ale densității de flux termic prin radiație, generate de un incendiu la un rezervor de hidrocarburi lichide, într-o cuvă de retenție, se pot contura următoarele concluzii:

− rezultatele sunt eterogene;

− rezultatele folosind Instrucțiunea Tehnică Franceză din 2004 sunt net superioare față de celelalte modele;

− rezultatele obținute folosind modelul prezentat în cap. 4, Le guide bleu, TNO precum și programul FNAP sunt foarte apropiate ca ordine de mărime.

Cele mai importante caracteristici ale incendiilor de scurgeri care influențează nivelul densității de flux termic prin radiație la o anumită distanță sunt:

− emitanța flăcărilor;

− factorul de formă;

− transmisivitatea aerului.

Conform prevederilor directivei SEVESO III, operatorii economici care stochează produse petroliere (de peste 25 000 t, în aceeași locație) sunt obligați să elaboreze un raport de securitate din care să reiasă, printre altele, zonele vulnerabile la un eventual accident. Pe baza modelului prezentat în capitolele 5, 6, 7 și exemplificat sugestiv în prezentul capitol, se pot estima astfel de zone în funcție de valoarea densității fluxului termic prin radiație, iar folosind valorile cunoscute ale limitelor de vulnerabilitate umană și structurală, în condițiile expunerii la iradiere termică, se pot stabili distanțe de siguranță acceptabile

11.6. Concluzii

Fiecare cercetare, de orice fel, trebuie să aibă o justificare și un plan inițial bine conturat, pentru ca, la final, să se atingă obiectivele propuse. Sinteza cercetării științifice este structurată în figura 11.1, unde se redă o schemă complexă și completă, referitoare la modelarea incendiilor, care se poate aplica la toate tipurile de incendii, însă, în cadrul tezei, s-a detaliat aplicarea asupra incendiilor industriale de lichide combustibile. Pe baza unei analize aprofundate și complexe a problematicii prezentei cercetări științifice, s-a realizat o delimitare clară între subsistemele modelării incendiilor. Având în vedere că în literatura de specialitate aceste subsisteme sunt tratate împreună, se creează confuzii în înțelegerea fenomenului. Lucrarea s-a ghidat după liniile directoare oferite de schema de explicare teoretică a modelării incendiilor, fiecare subsistem fiind tratat în detaliu în capitole distincte.

Avându-se în vedere complexitatea fenomenelor și evoluția în decursul timpului a consecințelor incendiilor, de-a lungul anilor s-au făcut studii sistematice, prin observarea și compararea între ele a unor incendii reale, în scopul stabilirii unor elemente comune, conturându-se, treptat, modelul calitativ sau, mai bine spus, o descriere detaliată a „Fenomenului real” din natură.

Incendiile industriale nu sunt foarte frecvente, comparativ cu incendiile izbucnite în construcții, însă sunt fenomene foarte periculoase datorită dimensiunilor mari și vitezei de manifestare. De asemenea, în domeniul industrial, incendiile cauzează mai multe accidente grave decât exploziile sau scăpările de substanțe și gaze toxice.

În general, incendiile din industriale (tehnice și tehnologice) izbucnesc după ce are loc scurgerea de combustibil, deci se poate spune că incendiile de scurgere sunt inițiatoare de posibile regimuri de ardere. De exemplu, un incendiu de scurgere poate fi consecința unei eliberări masive de combustibil în absența unei surse de aprindere, ceea ce permite acumularea combustibilului înainte de a se aprinde. Totuși, combustibilii lichizi se pot volatiliza și pot forma un amestec inflamabil, urmând aprinderea în faza de gaz și formarea unui incendiu al norului de vapori; dacă, apoi, zona de ardere se deplasează către combustibilul vărsat, atunci se formează un incendiu de scurgere sau, în mod alternativ, dacă scurgerea este relativ mică, poate urma o flacără de tip jet la locul scurgerii.

Pe baza cercetărilor efectuate este emisă clasificarea incendiilor de lichide combustibile, funcție de diametrul echivalent al scurgerii:

incendii mici D < 1 m;

incendii mijlocii 1 m ≤ D < 3 m;

incendii mari D ≥ 3 m.

Principalele caracteristici ale incendiilor de lichide combustibile de mici dimensiuni (temperatură de inflamabilitate, aprindere, autoaprindere, limite de inflamabilitate, viteza de ardere) au fost sintetizate pe baza unei ample documentări și a unei selecții riguroase a bibliografiei de specialitate studiate.

La incendiile de scurgeri de dimensiune mijlocie a fost demonstrată o corelare strânsă între emisivitatea efectivă a incendiului, funingine și produsele de ardere. În cazul incendiilor de hidrocarburi, de mari dimensiuni, fumul este negru și gros acoperind o mare parte din flăcările radiante. Astfel, pierderea radiativă în mediul înconjurător tinde să fie dominată de temperatura incendiu-lui și de concentrația de funingine din conul de ardere. Datele empirice arată că, în cazul incendiilor de hidrocarburi nesaturate cu diametru mare care produc funingine în cantități considerabile, emitanța flăcărilor este redusă de până la 6 ori, iar emisivitatea efectivă a incendiului tinde către maximum la hidrocarburile saturate. Se consideră că acest lucru se întâmplă datorită prezenței unui fum negru și gros la periferia incendiului, fum care acționează ca o barieră pentru transferul termic prin radiație. Această problemă este complicată și de faptul că unele zone/suprafețe luminoase mai fierbinți ale flăcărilor incendiilor apar cu intermitență pe durate scurte, asociate cu turbulența arderii, astfel încât abor-dările de mediere a valorilor (temperaturilor flăcărilor) nu mai sunt valide.

Pentru a avea rezultate cantitative de la incendiu, trebuie să se stabilească „Modelul semiempiric” care reprezintă o abstractizare și aproximare a „Modelului fizic”. Modelele empirice și semiempirice pentru studiul incendiilor de fluide lichide combustibile se tratează împreună, pentru că se întrepătrund foarte mult, iar separarea lor strictă ar duce la pierderea esenței problemei studiate.

În cazul incendiilor industriale implicând fluide lichide combustibile, manifestate în spații deschise sau în spații închise de mari dimensiuni, pericolul major este determinat de radiația termică de la incendiu. De aceea, cercetările au fost axate asupra acestei modalități de transfer termic al căldurii în special pentru determinarea densității fluxului termic prin radiație recepționat de o țintă aflată la o anumită distanță.

Modelul sursei punctiforme de radiație și cel al flăcărilor solide au fost analizate în detaliu. În metodele descrise intervin un număr mare de corelații stabilite plecând de la diferite teste de incendiu adaptate mai mult sau mai puțin la natura și la diametrul scurgerii fluidului combustibil considerat.

„Modelul analitic” se bazează pe principiile din unele ramuri ale Fizicii (termodinamică fizică, mecanica/dinamica fluidelor, transfer de masă și căldură) și Chimiei (cinetică și termodinamică chimică). Formularea „Modelului analitic” se face, de regulă, prin sisteme de ecuații neliniare, care fiind – de cele mai multe ori – de natură continuă, trebuie discretizate.

În general, metodele analitice de rezolvare a unor astfel de probleme presupun găsirea unei soluții matematice exacte. Determinarea acestora devine foarte complicată odată cu apariția ecuațiilor diferențiale cu derivate parțiale. Cu toate că există tehnici de rezolvare a acestui tip de ecuații, acestea presupun – de obicei – serii matematice și funcții complexe, care pot fi obținute doar pentru un număr limitat de geometrii simple și de condiții la limită. Aceste soluții sunt, însă, foarte prețioase, fiind funcții continue de variabile independente; așadar pot fi calculate valorile mărimilor dorite în orice punct de interes din mediul de analiză.

Soluția problemei discretizate trebuie să fie consistentă și stabilă (robustă), deci este nevoie să se stabilească „Modelul numeric” pentru rezolva-rea „Modelului analitic”. Dintre metodele numerice uzuale, se pot aminti: metoda diferențelor finite (MDF), metoda elementelor finite (MEF) sau metoda elementelor marginale de frontieră (MEFRO). Metoda diferențelor finite (MDF) este cea mai simplă, din punctul de vedere al algoritmului de aplicare.

Ideea că dinamica incendiilor poate fi studiată din punct de vedere numeric, nestaționar, a apărut încă de la începutul erei computerizate. Ecuațiile fundamentale de conservare care guvernează dinamica fluidelor, transferul de căldură și arderea, au fost stabilite pentru prima dată încă de acum un secol. În ciuda acestui fapt, modelele numerice sunt relativ recente datorită complexității incendiilor reale caracterizate prin evoluția proceselor de ardere.

„Modelul numeric” urmează a fi transpus într-un algoritm realizabil și eficient, descris de obicei într-un limbaj de programare evoluat, rezultând „Programul de simulare”.

Dezvoltarea rapidă a puterii de calcul a computerelor și maturizarea corespunzătoare a calculului dinamicii fluidelor (CFD – Computational Fluid Dynamics – Calculul Dinamicii Fluidelor) au dus la dezvoltarea programelor „de câmp” aplicate modelelor analitice și numerice descrise în capitolele precedente. În principiu, toată această muncă se bazează pe conceptul lui Reynolds, forma medie a ecuațiilor Navier-Stokes, modelul de turbulență k-ε studiat de Patankar și Spalding. Folosirea programelor numerice de simulare dinamică CFD a permis descrierea incendiilor în geometrie complexă și încorporarea unei game largi de fenomene fizice și chimice. La nivel mondial, cel mai utilizat program numeric pentru simularea incendiilor este Fire Dynamics Simulator (FDS) alături de programul însoțitor Smokeview care produce imagini și animații ale rezultatelor.

De asemenea pe baza „Modelului semiempiric” se pot realiza programe de simulare care să calculeze caracteristici ale incendiilor.

Pentru a avea o modelare de incendiu ideală trebuie ca rezultatul simulării (dinamic sau static) să fie identic cu determinările experimentale. Binențeles că acest lucru nu este posibil, având în vedere faptul că s-au operat abstractizări și aproximări repetate pentru a se ajunge la rezultatul final. Totuși, trebuie să se efectueze verificarea (controlul din punct de vedere matematic) și validarea (controlul din punct de vedere fizic) modelului de simulare a incendiului. Dacă predicțiile modelului se apropie mult de rezultatele experimentelor, folosind orice sistem metric potrivit, atunci se presupune – de către cei mai mulți cercetători – că modelul descrie în mod corespunzător, prin ecuațiile sale matematice, fenomenul care se întâmplă.

În timp ce validarea modelului constă mai ales în compararea predicțiilor cu determinările experimentale, verificarea modelului constă dintr-o gamă mult mai variată de activități, de la controlul programului asupra lui însuși, prin compararea calculelor cu soluții analitice (exacte) și până la luarea în considerare a parametrilor numerici.

Matematic, un calcul de proiectare este un exemplu de problemă pusă în mod corespunzător, în care soluția ecuațiilor de guvernare avansează pe durata simulării începând de la un set cunoscut de date inițiale și constrânse de unele condiții la limită prescrise. Acuratețea rezultatelor este influențată de fidelitatea soluțiilor numerice care, la rândul său, depinde – în principal – de dimensiunea rețelei de calcul.

O reconstituire este un exemplu de problemă pusă în mod necorespun-zător, deoarece rezultatul este cunoscut, iar condițiile inițiale și la limită nu sunt cunoscute. Nu există o unică soluție a problemei, adică este posibilă modelarea mai multor incendii care să conducă la aceleași rezultat. Nu există răspunsuri bune sau rele, ci mai degrabă există mai multe scenarii de incendiu posibile și potrivite cu dovezile colectate în urma evenimentului.

În general, previzionările pentru fenomene din zona focarului sunt mai înclinate spre eroare, decât previzionările pentru fenomene situate la o depărtate mai mare față de focar. De asemenea, cele mai exacte previziuni ale densității fluxului termic prin radiație au fost găsite acolo unde fluxurile de căldură au fost cele mai ridicate. Acest lucru face modelul numeric, prezentat în lucrare, relevant pentru scopurile ingineriei securității la incendiu a structurilor tehnice și tehnologice[248].

Starea de pericol asociată incendiilor industriale de scurgeri de hidrocarburi lichide se produc pe două scări de lungime separate. Astfel, în apropierea incendiului, pe distanțe comparabile cu lungimea flăcării, fluxul de energie radiantă poate fi suficient de mare pentru a dăuna integrității structurale a clădirilor învecinate, securității fizice a utilizatorilor structurilor și sistemelor industriale, precum și personalului de intervenție în situații de urgență. La distanțe mult mai mari, de obicei de mai multe ori înălțimea de stabilizare a conului turbulent al arderii în atmosferă, fumul și produsele gazoase generate de incendiu pot ajunge pe pământ în concentrații inacceptabile, provocând poluarea mediului înconjurător.

Este obligatoriu de precizat sintagma: distanță de siguranță – ce se poate determina cunoscând toate elementele ce stau la baza producerii unui incendiu de hidrocarburi lichide, într-un amplasament, în scopul stabilirii distanțelor de protecție/siguranță. Se pune astfel în evidență, unul dintre domeniile de aplicabilitate ale cercetării derulate în teza de doctorat. Pentru început, se stabilesc limitele de vulnerabilitate la densitatea fluxului termic prin radiație de la incendii. Apoi se propune o metodologie de calcul a distanțelor de siguranță care poate fi aplicată diferențiat în funcție de precizia și complexitatea dorită precum și în funcție de importanța structurii analizate. Implementarea cercetării se poate face atât în normative de proiectare privind securitatea la incendiu a construcțiilor civile și sistemelor tehnice și tehnologice industriale sau proceduri de intervenție în caz de incendiu specifice serviciilor de urgență sau metodologii de evaluare a riscului de incendiu industrial.

Scopul final al prezentei lucrari este de a concepe o posibilitate de evaluare a riscului generat de incendiul produs la un depozit de hidrocarburi lichide – la care personalul aflat în zona de impact poate să cunoască zona ce îi poate produce vătămări (prin afișarea de indicatoare colorate, funcție de nivelul de pericol).

De asemenea, cercetarea efectuată în capitolul 10 pune în evidență aspectele care trebuie luate în calcul, pentru a se putea face o evaluare riguroasă a riscurilor generate de incendiile industriale în special vizualizarea zonelor afectate de un eventual accident.

În funcție de necesități, modelele existente pot fi utilizate pentru studiul incendiilor industriale:

înainte de incendiu, pentru a estima riscul de incendiu (modelele numerice);

înainte de incendiu, în scopul instruirii teoretice a pompierilor (modelele empirice, semiempirice și cele numerice);

înainte de incendiu, pentru verificarea și îmbunătățirea măsurilor prescriptive de securitate la incendiu a structurilor (modelele semiempirice și cele numerice);

pe durata desfășurării incendiului, pentru stabilirea strategiei de intervenție a pompierilor (modelele empirice și semiempirice);

după incendii, pentru cercetarea și stabilirea cauzelor de incendiu (modelele semiempirice și cele numerice).

Aplicarea modelelor empirice este limitată la zona pentru care a fost creat modelul. Modelele numerice nu au această limitare dar sunt rareori folosite deoarece o astfel de înțelegere în detaliu necesită ca datele de intrare să fie exacte. Calculele în modelele numerice sunt, de obicei, de durată (faza de preprocesare, procesare și cea de postprocesare) și greoaie. De aceea modelele semiempirice, aflate la mijloc între numerice și empirice, sunt cel mai des folosite pentru implementare.

12. Studiu de caz. Evaluarea riscului tehnologic

la depozitele de hidrocarburi lichide

ale rezervelor strategice prin

metoda bazată pe consecințe

12.1. Descrierea obiectivului analizat

12.1.1. Prezentarea activităților principale

Descrierea activităților principale aparținând acelor părți ale obiectivului ipotetic pentru analiză care au importanță din punctul de vedere al securității, a surselor de risc de accident major și a condițiilor în care un astfel de accident major se poate produce.

Depozitul de hidrocarburi lichide (păcură) a fost proiectat și realizat pentru descărcarea, depozitarea, pregătirea și transportarea păcurii la instalațiile consumatoare.

Depozitul de hidrocarburi lichide (păcură) se compune, după cum se poate observa în figura 12.1 din:

1. Rampa de descărcare, cu o lungime de 150 m, cu patru rampe de descărcare, complet betonată și prevăzută cu rigole de colectare a eventualelor scurgeri accidentale. Rampa de descărcare este prevăzută cu mai multe posturi de descărcare care permit descărcarea concomitentă a mai multor cisterne.

2. Rezervoarele de păcură. Depozitul de păcură este format din 6 rezervoare de depozitare cilindrice, metalice, supraterane de cu capacitate totală de 85 000 m3 amplasate în cuve de retenție din beton, și trei rezervoare subterane paralelipipedice din beton de 5 600 m3 fiecare. Pentru rezervoarele subterane există un program abrobat pentru dezafectarea lor. În afara rezervoarelor de depozitare mai există două rezervoare tampon pentru transvazare, subterane, paralelipipedice din beton cu o capacitate de 750 m3 fiecare.

3. Stațiile de pompare a păcurii și platformele de preîncălzitori. Stațiile de pompare a păcură sunt formate din:

− Stația de pompe transvazare;

− Stația de pompe treapta I;

− Stația de pompe treapta II;

− Stația de pompe CAF;

− Stația de pompe de transvazare RD3.

Depozitarea și manipularea păcurii utilizată în procesul de producție reprezintă surse potențiale de risc privind producerea unor accidente majore, atât datorită cantităților ce pot fi eliberate cât și datorită proprietăților fizico- -chimice și de inflamabilitate ale acesteia.

Fig. 12.1. Amplasarea rezervoarelor de hidrocarburi lichide, exemplificatorii pentru un

sistem de stocare privind rezervoarele strategice.

12.1.2. Depozitarea păcurii în rezervoare

Depozitarea păcurii se realizează în șase rezervoare cilindrice verticale supraterane și trei rezervoare paralelipipedice din beton subterane, astfel:

− Rezervoare petroliere cilindrice orizontale subterane: RD1, RD2, RD3: capacitate: 5 600 m3, lungime: 19,5 m, lățime: 14,5 m, înălțime: 3,1 m.

− Rezervoare petroliere cilindrice verticale supraterane:

− RD6, RD7: capacitate: 10 000 m3, diametru: 32 m, înălțime: 13 m;

− RD8, RD9: capacitate: 20 000 m3, diametru 42 m, înălțime: 14,6 m;

− RD4, RD5: capacitate 12 500 m3, diametru: 32 m, înălțime: 15,5 m.

Rezervoarele supraterane de stocare a păcurii sunt construcții metalice formate dintr-o manta cilindrică montată vertical având un fund plat (care reprezintă și suprafața de sprijin) și un capac conic construit din sectoare. Rezervoarele lucrează la presiunea hidrostatică a coloanei de lichid din interior și la o temperatură maximă de circa 85oC. Rezervoarele sunt încălzite cu abur printr-o serpentină plasată în interior. Pentru menținerea temperaturii și evitarea pierderilor termice rezervoarele sunt izolate la exterior.

Din construcție, rezervoarele analizate au fost prevăzute cu: ștuțuri de racord cu îmbinări prin flanșe pentru conductele de trecere, de umplere și de golire, ștuț pentru prelevat probe, ștuț pentru montarea supapei de respirație, gură de vizitare și gură de lumină. La montaj au fost dotate cu armături de închidere din oțel (corespunzătoare cu diametrul ștuțurilor de racord) etc. Pentru evitarea împrăștierii pe suprafețe mari a scurgerilor accidentale rezervoarele sunt amplasate în cuve de retenție, capabilă să rețină în caz de accident cel puțin jumătate din capacitatea de stocare a rezervoarelor (reducând astfel suprafața de evaporare).

Rezervoarele subterane sunt construcții de beton, paralelipipedice (de tip cameră de depozitare), izolate în exterior. Din construcție, rezervoarele au fost prevăzute cu câte un cămin gură de vizitare cu capac metalic, montat pe o ramă din oțel fixată de construcția din beton și două guri de aerisire. În interiorul rezervorului există un sistem de încărcare care permite umplerea rezervorului de jos în sus pentru evitarea formării electricității statice.

Pentru menținerea viscozității păcurii rezervoarele sunt dotate cu serpen-tină de încălzire cu abur.

Montajul tehnologic al rezervoarelor de stocare a păcurii, cu excepția gurii de aerisire, a fost conceput și realizat să funcționeze în sistem închis, fără scurgeri de produse inflamabile. Totuși, acestea prezintă și componente defectabile care, într-o exploatare normală, permit accidental producerea de emisii de hidrocarburi ușoare în atmosferă sau scurgeri de produse lichide în spațiul de lucru.

În aceste condiții se poate aprecia că scurgerile accidentale datorate spargerii unei garnituri de etanșare sau unor accidente tehnice sunt capabile să pună în libertate vapori ai unor fracții ușoare din compoziția produsului, situație ce poate conduce la formarea de amestecuri inflamabile.

Sursele de degajare a vaporilor de produse inflamabile sunt reprezentate de suprafața liberă a păcurii din rezervoare și de suprafața eventualelor scurgeri de lichid. Scurgerile de lichide pot apărea la garniturile îmbinărilor prin flanșe și garniturile presetupelor armăturilor din dotarea rezervoarelor precum și prin accidente tehnice generatoare de fisuri la conductele și utilajele care conțin păcură.

Fluidele inflamabile, care în mod accidental se pot scurge în spațiul de lucru, pot genera vapori care au densitatea relativă față de aer mai mare și care se mențin în zonele joase.

12.1.3. Transvazarea, pomparea și filtrarea păcurii

Transvazarea păcurii se realizează cu pompele de transvazare care preiau păcura din conductele colectoare ale rampei de descărcare cisterne și o refulează în rezervoarele de depozitare.

Stația de pompe etapa 300 MW este o construcție din beton semi-îngropată realizată pe două niveluri. La primul nivel sunt montate pre-încălzitoarele de păcură treapta I-a și ventilatoarele de exhaustare a aerului poluat cu vapori de păcură și, respectiv, cel de introducere aer proaspăt. La nivelul al II-lea (cota − 6.00) sunt montate pompe de transvazare, pompe de păcură tr. I-a și a II-a. Conductele care asigură legarea echipamentelor de pompare la instalația tehnologică sunt prevăzute cu armături de secționare atât pe traseul de aspirație cât și pe traseul de refulare. Pe aspirația pompelor sunt montate filtrele de păcură (grosiere și fine). La această cotă în pardoseală sunt realizate canale de drenare a scurgerilor accidentale de păcură și o bașe colec-toare deservită de pompele de drenaj.

Stația de pompe etapa 2 × 125 MW este o construcție semiîngropată. La cota – 3,00 m sunt montate pompe de transvazare, pompe de păcură tr. I-a, filtre și conducte de legătură prevăzute cu armături. Tot la această cotă în pardoseală sunt realizate canale de drenare a scurgerilor accidentale de păcură și bașe colectoare deservită de pompele de drenaj. Ventilarea incintei casei de pompe etapa 2 × 125 este asigurată de un ventilator de exhaustare montat într-o încăpere proprie și un ventilator de introducere aer proaspăt montat în aer liber în exteriorul construcției.

Stația de pompe CAF este o construcție supraterană realizată din elemente de rezistență din beton, prevăzută cu închideri din tâmplărie metalică. În incinta casei de pompe CAF sunt montate pompele de păcură tr. I-a și a II-a, filtre de păcură, preîncălzitoare de tr. I-a și conductele tehnologice de legătură. Ventilarea acestei incinte este asigurată prin ușile de acces și ferestre.

Stația de pompe de transvazare RD3 este o construcție asemănătoare cu casa de pompe etapa 300 fiind realizată numai cu un singur nivel de lucru unde sunt montate numai pompe, care asigură operațiile de transvazare a păcurii din canalele de drenaj, bașa colectoare de scurgeri accidentale și pompele de drenare. Ventilarea mecanică a stației este asigurată cu două ventilatoare centri-fugale (unul care asigură evacuarea aerului poluat și unul care asigură intro-ducerea de aer proaspăt) montate în incinta casei de pompe la cota ± 0,00 m.

Pentru prepararea păcurii trimisă la arzătoarele cazanelor există pre-încălzitoare de păcură în două trepte.

− treapta I, care ridică temperatura păcurii de la 80 … 90ºC la 125 … … 130ºC;

− treapta II, care ridică temperatura de 130ºC la 160 … 170ºC, tempera-tura la care viscozitatea păcurii este de 2 … 3ºE.

Platformele de preîncălzitori sunt amenajate lângă clădirile stațiilor de pompe de transvazare, treapta I și treapta II, fiind betonate, bordate și cu scurgerile accidentale de păcură dirijate spre cuva de drenaje.

Păcura în exces de la nivelul arzătoarelor cazanelor este returnată pe traseul de recirculare în gospodăria de păcură.

Sursele de degajare a vaporilor de păcură sunt reprezentate de suprafața eventualelor scurgeri de lichid. Scurgerile de lichide pot apărea la garniturile îmbinărilor prin flanșe și garniturile presetupelor armăturilor din dotarea utilaje-lor din stațiile de pompare și prin accidente tehnice generatoare de fisuri la conductele și utilajele care conțin păcură.

12.1.4. Prezentarea substanțelor periculoase

Denumire chimică: Păcură, combustibil lichid greu

Nr. CAS: 68476-33-5

Denumirea conform fișei tehnice de securitate: Păcură

Fraze de risc: R45: poate cauza cancer

Cantitate maximă prezentă: 100 000 t

Caracteristici fizico-chimice:

stare de agregare: lichid viscos

culoare: neagră

miros: miros puternic, specific (de asfalt)

temperatura de inflamabilitate: – tip greu: 69 … 169ºC

– tip ușor: 71 … 12ºC.

Caracteristici de explozivitate: – limita inferioară de explozie: 1%

– limita superioară de explozie: 5%;

solubilitate: insolubilă în apă.

Caracteristici toxicologice și eco-toxicologice:

căi de pătrundere în organism: poate pătrunde în organism prin inhalare, ingerare;

efecte locale: contactul prelungit sau repetat cu pielea poate pro-voca iritație și bloca glandele sebacee cu un gen de pete ca acneea, localizate, în mod obișnuit, pe brațe și picioare; contactul cu păcura fierbinte produce arsuri termice;

toxicitate acută: în caz de inhalare poate produce iritări intense ale nasului, gâtului și plămânilor, dureri de cap, tulburări de vedere, conjunctivite, confuzii mentale, perturbarea mersului, tulburări de exprimare, pierderi de cunoștință, convulsii; se poate produce depresia temporara a sistemului nervos central sau o stare de excitare; efectele secundare includ hipoaxia, infecții și disfuncții cronice ale plămânilor; în cazul inhalării produsului încălzit sau amestecurilor poate produce euforie, aritmii cardiace, stop respiratoriu și toxicitatea sistemului nervos central, depinzând de concentrație și de timpul de expunere; atunci când sunt scoase din zona de expunere, în general, persoanele expuse își revin complet; în cazul ingestiei se poate produce iritarea gastro-intestinală, vomă, diaree și în cazuri severe depresia sistemului nervos central, progresând către comă și moarte;

toxicitate cronică: în cazul contactului prelungit sau repetat cu pielea poate provoca toxicitate sistemică;

persistență și durabilitate: în cazul deversării în apă formează pelicula ce împiedică contactul cu atmosfera, ducând la perturbarea vieții acvatice; este poluant și prin aspectul de murdărie;

toxicitate: LD50 = 9g/kg produc efecte gastrointestinale (hiper-motilitate, diaree și alte modificări).

Comportamentul fizic și chimic:

condiții de stabilitate: este stabilă la temperatura camerei în containere închise, în condiții normale de depozitare și manipulare;

reacții periculoase: reacționează cu materialele oxidante; păcura fierbinte nu trebuie să fie pusă în contact cu apa;

condiții ce trebuie evitate: se va evita depozitarea în locuri fără o buna ventilație, depozitarea în apropierea surselor de căldură și de aprindere, contactul cu materiale oxidante, formarea electricității statice;

materiale ce trebuie evitate: trebuie evitate materialele oxidante;

produse de descompunere periculoase: prin descompunere termică oxidativă, poate produce diverse hidrocarburi de greutate moleculară joasă și derivați ai hidrocarburilor, oxid de carbon și oxizi de sulf[168,178].

12.1.5. Descrierea scenariilor posibile de evenimente

În continuare se descriu scenarii de evenimente posibile, condițiile în care acestea se pot produce și o evaluare calitativă a probabilității de producere, precum și a gravității consecințelor, pentru fiecare din secțiunile de siguranță identificate.

12.1.5.1. Incendiu la rampa de descărcare a păcurii

Chiar dacă este combustibilă, păcura nu este un produs inflamabil și pentru a se putea aprinde are nevoie de o sursă de foc cu energie ridicată (un scurt circuit puternic, expunerea la foc deschis etc.) Energia necesară aprinderii este cu atât mai ridicată cu cât temperatura păcurii este mai scăzută. Ca atare producerea unui incendiu la cisternele de păcură aflate la rampa de descărcare are o probabilitate foarte mică iar consecințele vor consta în eventuale vătămări ale personalului aflat în imediata apropiere și daune materiale (pierderea păcurii arse, avarierea cisternei, costuri aferente intervenției etc.). Incendiul eventual declanșat se poate extinde și la alte cisterne din convoiul existent la rampă dacă nu se intervine operativ. Existența instalațiilor de stingere cu abur și a tunurilor cu spumă reduc considerabil riscul unor asemenea evenimente.

12.1.5.2. Incendiu la rezervoarele de păcură

Aprinderea păcurii aflate în interiorul rezervoarelor poate fi favorizată de evaporarea componenților volatili ai păcurii datorită încălzirii acesteia, dar și în acest caz este necesară o sursă de foc cu energie ridicată. Un incendiu declanșat din interiorul rezervorului are o probabilitate redusă, eventuale scurgeri de păcură care se aprind pot eventual genera, ulterior și aprinderea rezervorului. Acest tip de accident este foarte puțin probabil iar personal de operare instruit, respectarea strictă a parametrilor de operare și a regulilor de întreținere, verificarea periodică și existența unor mijloace de avertizare reduc considerabil probabilitatea de producere a unor asemenea evenimente. Prezența unor cantități mari de păcură în rezervoare face ca eventualele avarii soldate cu incendii să poată genera consecințe majore, pagube materiale considerabile, posibile accidentări grave ale personalului de operare și/sau intervenție, emisii de gaze de ardere toxice în atmosferă etc., precum și propagarea incendiului, dacă nu se intervine operativ. Existență instalațiilor fixe de stingere și răcire diminuează considerabil riscul unor astfel de accidente.

12.1.5.3. Incendiu la stațiile de pompare a păcurii

Incendierea zonei pompelor sau a preîncălzitorilor este posibilă în cazul unor avarii ale utilajelor sau instalațiilor (pompe, filtre, preîncălzitori, instalații electrice) soldate cu eventuale scurgeri și apoi incendierea acestora. Probabili-tatea apariției unui incendiu în zona pompelor este redusă, dar mai ridicată decât la rampa de descărcare sau la rezervoare datorită temperaturii mai mari, a manipulării intense a păcurii, a existenței mai multor surse potențiale de scurgeri (presetupe, flanșe și alte îmbinări), a existenței unor instalații electrice de forță.

Consecințele unor astfel de accidente pot fi considerate minore având în vedere cantitățile relativ reduse de păcură care pot fi implicate.

Personalul de operare instruit, respectarea strictă a parametrilor de opera-re și a regulilor de întreținere a utilajelor, verificarea periodică și existența instalațiilor fixe de stingere cu abur și unor mijloace de avertizare (detectori de fum și temperatură) reduc considerabil riscul unor asemenea evenimente.

12.1.5.4. Poluări intempestive la rampa de păcură

Probabilitatea apariției unor scurgeri la rampa de păcură este destul de ridicată datorită numărului mare de manevre manuale care sunt efectuate cu posibilitatea apariției unor erori umane. Totuși activitatea de descărcare a cisternelor de păcură nu este o activitate continuă (se desfășoară doar pe perioada aprovizionării), ceea ce reduce probabilitatea de apariție a unor scurgeri. Poluări semnificative la rampa de păcură (soldate cu evacuarea de produse petroliere în sistemul de canalizare) sunt posibile doar dacă au loc scurgeri în cantități care să depășească capacitatea instalațiilor de captare. Personal de operare instruit, respectarea strictă a instrucțiunilor de lucru și a regulilor de întreținere, verificarea periodică a instalațiilor aferente, cantitățile limitate de păcură și existența unor mijloace eficiente de captare reduc considerabil riscul unor asemenea evenimente.

12.1.5.5. Poluări intempestive la rezervoarele de păcură

Poluări semnificative la rezervoarele de păcură sunt posibile dacă au loc scurgeri în cantități mari simultan cu precipitații abundente, când poate fi depășită capacitatea de captare. Probabilitatea de producere a unor scurgeri de păcură la rezervoare este mai redusă decât la rampa de descărcare datorită în special faptului că se efectuează mai puține manipulări. Consecințele sunt agravate de cantitatea mare de păcură care poate fii implicată într-un astfel de accident. Personalul de operare instruit, respectarea strictă a instrucțiunilor de lucru și a regulilor de întreținere a cuvelor de retenție, verificarea periodică a rezervoarelor cu dotările aferente și a instalației de captare reduc considerabil riscul unor asemenea evenimente.

12.1.6. Analiza calitativă a pericolelorhazardurilor asociate scenariilor

Pentru identificarea potențialelor accidente majore specifice obiectivului s-a procedat la o evaluare calitativă a riscului asociat scenariilor de accidente posibile prezentate anterior.

Analiza calitativă are ca obiectiv principal stabilirea listei de hazarduri posibile, face posibilă ierarhizarea evenimentelor în ordinea riscului și prezintă primul pas în metodologia de realizare a analizei riscurilor. Evaluarea calitativă a riscului se realizează prin calculul nivelului de risc ca produs între nivelul de gravitate și cel de probabilitate ale evenimentului analizat.

Măsura calitativă a consecințelor este realizată prin încadrarea în cinci nivele de gravitate, care au următoarea semnificație:

Nesemnificativ:

pentru oameni (populație): vătămări nesemnificative;

emisii: fără emisii;

ecosisteme: unele efecte nefavorabile minore la puține specii sau părți ale ecosistemului, pe termen scurt și reversibile;

socio-politic: efecte sociale nesemnificative fără motive de îngrijo-rare.

Minor:

pentru oameni (populație): este necesar primul ajutor;

emisii: emisii în incinta obiectivului reținute imediat;

ecosisteme: daune neînsemnate, rapide și reversibile pentru puține specii sau parți ale ecosistemului, animale obligate să-și părăsească habitatul obișnuit, plantele sunt inapte să se dezvolte după toate regulile naturale, calitatea aerului creează un disconfort local, poluarea apei depășește limita fondului pentru o scurtă perioadă;

socio-politic: efecte sociale cu puține motive de îngrijorare pentru comunitate.

Moderat:

pentru oameni (populație): sunt necesare tratamente medicale;

economice: reducerea capacității de producție;

emisii: emisii în incinta obiectivului reținute cu ajutor extern;

ecosisteme: daune temporare și reversibile, daune asupra habitate-lor și migrația populațiilor de animale, plante incapabile să supraviețuiască, calitatea aerului afectată de compuși cu potențial risc pentru sănătate pe termen lung, posibile daune pentru viața acvatică, contaminări limitate ale solului și care pot fi remediate rapid;

socio-politic: efecte sociale cu motive moderate de îngrijorare pentru comunitate.

Major:

pentru oameni (populație): vătămări deosebite;

economice: întreruperea activității de producție;

emisii: emisii înafara amplasamentului fără efecte dăunătoare;

ecosisteme: moartea unor animale, vătămări la scară largă, daune asupra speciilor locale și distrugerea de habitate extinse, calitatea aerului impune “refugiere în siguranță” sau decizia de evacuare, remedierea solului este posibilă doar prin programe pe termen lung;

socio-politic: efecte sociale cu motive serioase de îngrijorare pentru comunitate.

Catastrofic:

pentru oameni (populație): moarte;

economice: oprirea activității de producție;

emisii: emisii toxice înafara amplasamentului cu efecte dăunătoare;

ecosisteme: moartea animalelor în număr mare, distrugerea specii-lor de floră, calitatea aerului impune evacuarea, contaminare permanentă și pe arii extinse a solului;

socio-politic: efecte sociale cu motive deosebit de mari de îngrijo-rare.

12.1.7. Evaluarea probabilității de apariție a riscului

Măsura probabilității de producere este realizată tot prin încadrarea în cinci niveluri, care au următoarea semnificație:

rar (improbabil) (se poate produce doar în condiții excepționale) – − frecvența de apariție mai mică de 10-12;

puțin probabil (s-ar putea întâmpla cândva) – frecvența de apariție între 10-8 și 10-12;

posibil (se poate întâmpla cândva) – frecvența de apariție între 10-6 și 10-8;

probabil (se poate întâmpla în multe situații) – frecvența de apariție între 10-4 și 10-6;

aproape sigur (se întâmplă în cele mai multe situații) – frecvența de apariție peste 10-4.

În tabelul 12.1 se prezintă măsura (probabilitatea matematică) de producere/materializare a riscurilor.

Pentru evaluarea riscurilor asociate activității desfășurate în cadrul obiectivului, s-a procedat la atribuirea unor valori numerice pentru fiecare nivel de gravitate a consecințelor și de probabilitate a producerii eventualului eveni-ment negativ imaginat, pericolul/riscul asociat fiecărui scenariu fiind reprezentat de produsul dintre cele două valori atribuite. La stabilirea valorilor asociate nivelelor de probabilitate și de gravitate se ține cont de impactul potențial și de măsurile de prevenire prevăzute.

Pentru o mai sugestivă prezentare a concluziilor rezultate din probabilitatea matematică de producere/materializare a riscurilor de evenimente negative specifice activității din cadrul studiului ipotetic se prezintă în continuare scara generală de apreciere a riscului asociat unei acțiuni tehnice/tehnologice de procesare industrială și matricea privind evaluarea calitativă a producerii/ /materializării riscului tehnic/tehnologic etc. și nivelurile convenționale de risc cu consecințe asociate/suprapuse posteveniment (tab. 12.2 și 12.3), întocmită pe baza scenariilor posibile de evenimente negative descrise anterior.

În tabelul 12.5 se prezintă centralizat tipul scenariului considerat cel mai pesimist precum și nivelul de gravitate repartizat pericolului/riscului generator de situații de urgență pe amplasamentul studiat.

Tabelul 12.1

Măsura (probabilitatea matematică) de producere/

/materializare a riscurilor

Riscul se produce/materializează o dată în decurs de cel mult 1010 h = 10 000 000 000 h

(= 1010/8 000 = 1,25∙107 an).

Riscul se produce/materializează în decurs de cel mult 104 h = 10 000 h

(= 10 000/8 000 = 1,25 an).

N.B. Convențional și fiabilist, 1 an = 8 000 h.

Tabelul 12.2

Scară generală de apreciere a riscului asociat unei acțiuni tehnice/tehnologice de procesare industrială

Tabelul 12.3

Matricea privind evaluarea calitativă a producerii/materializării

riscului tehnic/tehnologic etc. și nivelurile convenționale de

risc cu consecințe asociate/suprapuse posteveniment [283].

Tabel 12.4

Tipul sceanriilor generatoare de situații de urgență

Tabelul 12.5

Nivelurile de gravitate ale riscurilor

Rezultatele analizei calitative de risc arată că toate scenariile de accident luate în considerare prezintă un risc scăzut sau foarte scăzut.

Totuși s-a considerat utilă și necesară o analiză mai detailată, bazată pe evaluarea cantitativă a riscurilor, pentru scenariile la care consecințele pot fi majore, considerate accidente potențial majore.

12.2. Evaluarea amplitudinii și gravității consecințelor

Evaluarea amplitudinii și a gravității consecințelor accidentelor majore identificate

Extinderea analizei de risc și intensitatea măsurilor de prevenire și atenu-are trebuie să fie proporționale cu riscul implicat. Modele simple de identificare a pericolului și analiza calitativă a riscului nu sunt totdeauna suficiente și ca atare uneori este necesară utilizarea evaluărilor detaliate. Există mai multe metode pentru realizarea evaluării cantitative a riscului. Alegerea unei tehnici particulare este specifică scenariului de accident analizat.

Conform prevederilor HG. 95/2003 privind controlul activităților care prezintă pericole de accidente majore în care sunt implicate substanțe pericu-loase, accident major este considerat orice incendiu, explozie sau eliberare accidentală a unei substanțe periculoase, în care aceasta este prezentă într-o cantitate de cel puțin 5% din cantitatea relevantă precum și orice accident care are cel puțin una din următoarele consecințele:

Vătămarea persoanelor sau daune asupra bunurilor imobiliare:

un deces;

rănirea a șase persoane din interiorul obiectivului și spitalizarea acestora cel puțin pentru 24 de ore;

spitalizarea unei persoane din afara obiectivului cel puțin pentru 24 de ore;

producerea de daune asupra unei/unor locuințe din afara obiectivului și distrugerea acestora ca rezultat al accidentului;

evacuarea sau sinistrarea unor persoane pentru mai mult de 2 ore (persoane ore): valoarea calculată trebuie să fie de cel puțin 500;

întreruperea serviciilor de furnizare a apei potabile, electricității, gazului sau telecomunicațiilor pentru mai mult de două ore (persoane ore) în cazul în care valoarea rezultată prin multiplicarea numărului de persoane afectate cu numărul de ore de întrerupere a serviciilor menționate este de cel puțin 1 000.

Efecte nocive imediate asupra mediului:

2.1. Daune permanente sau pe termen lung asupra habitatelor terestre:

0,5 ha sau mai mult dintr-un habitat cu valoare ecologică sau de conservare, protejat prin lege;

10 ha sau mai mult dintr-un habitat mai extins, incluzând teren agricol.

2.2. Daune semnificative sau pe termen lung asupra habitatelor de apă curgătoare sau marine:

10 km sau mai mult dintr-un râu sau canal;

1 ha sau mai mult dintr-un lac sau iaz;

2 ha sau mai mult dintr-o deltă;

2 ha sau mai mult dintr-o apă costieră sau mare deschisă.

2.3. Daune semnificative aduse unui acvifer sau apelor subterane (1 ha sau mai mult).

Daune asupra bunurilor:

daune aduse bunurilor din cadrul obiectivului a căror valoare în lei reprezintă echivalentul a cel puțin 0,5 milioane de Euro,

daune aduse unor bunuri din afara obiectivului a căror valoare în lei reprezintă echivalentul a cel puțin 0,2 milioane de Euro.

Daune transfrontieră

● orice eveniment în care este prezentă o substanță periculoasă și care determină efecte în afara teritoriului național.

Orice alt eveniment cu avarie, considerate ca prezentând un interes tehnic special pentru prevenirea accidentelor majore și pentru limitarea consecințelor acestora.

Analiza calitativă de risc a identificat doar incendiile la rezervoarele de păcură ca fiind accidente potențial majore și ca atare vor fi analizate detailat în continuare.

12.3. Evaluarea riscului tehnic/tehnologic la rezervoarele de

hidrocarburi lichide din depozitele strategice

prin metoda bazată pe consecințe

Pentru evaluarea riscului asociat accidentelor potențial majore identificate prin analiza calitativă de risc a fost utilizată metodologia „bazată pe conse-cințe”, numită și „abordare deterministă” care se bazează pe evaluarea con-secințelor unor posibile accidente, fără a se cuantifica probabilitatea de producere a acestor accidente, evitând astfel analiza incertitudinile inerente care apar la cuantificarea explicită a frecvențelor de producere a accidentelor poten-țiale.

Această metodă are o bază rațională similară cu „cel mai grav scenariu imaginat”. Se consideră că dacă, pentru cel mai grav scenariu de accident imaginat sunt luate suficiente măsuri pentru protejarea populației atunci, pentru fiecare accident posibil, mai puțin grav decât cel mai grav vor fi, de asemenea, suficiente măsurile pentru protejarea populației.

Pentru identificarea scenariului cel mai grav posibil, sunt definite mai multe „scenarii (ipoteze) de referință”, se evaluează consecințele ce derivă din producerea acestora, se identifică „scenariul cel mai grav” care se ia în calcul în scopul analizei zonei de amplasare a unității generatoare de risc.

Consecințele accidentelor sunt luate în considerare cantitativ, prin cal-culul distanței în care mărimea fizică ce descrie consecințele (de exemplu concentrația toxică) atinge o valoare (prag) limită corespunzător începutului manifestării efectelor nedorite.

Pe lângă distanța corespunzătoare valorii prag letale a mărimii fizice care descrie consecințele, se mai estimează și o altă distanță, corespunzătoare înce-putului „efectelor ireversibile”. Această distanță este utilizată pentru separarea zonelor cu populație sensibilă (școli, spitale etc.) sau a zonelor dens populate de sursele de pericol.

Efectele generate de producerea unui accident depind de tipul scenariului care definește accidental analizat și valoarea indicatorului specific determinat. În continuare sunt prezentate câteva din efectele generate de fiecare din cele trei tipuri de scenarii ce se au în vedere pentru analiza consecințelor.

Pentru ca expunerea să aibă efecte asupra sănătății, o persoană ar trebui să stea în zona în care s-a produs scurgerea, în interiorul unui nor toxic, fără protecție respiratorie o anumită perioadă de timp, efectele fiind cu atât mai grave cu cât această perioadă de expunere este mai mare.

Pragurile de referință ce pot fi luate în considerare sunt prezentate în tabelul 12.6.

LC50 – (Lethal concentration with 50% death of victims) este o valoare a concentrației substanței toxice în aerul atmosferic exprimată în ppm sau mg/mc, calculată sau determinată experimental pentru o anumită durată de expunere (de obicei 30 min), peste care efectele sunt considerate letale.

IDLH (Immediately Dangerous to Life or Health Air Concentration Values) este concentrația atmosferică a oricărei substanțe toxice, corosive sau asfixiantă care prezintă o amenințare imediată pentru viațã sau poate să cauzeze efecte nefavorabile irevocabile sau întârziate asupra sănătății ori să intervină asupra capacității individuale de a scăpa dintr-o atmosferă periculoasă. Este exprimată în ppm sau mg/m3 și este determinată pentru o durată de expunere de 30 min.

− incendiu; daunele produse în funcție de intensitatea radiației termice sunt prezentate sumar în tabelul 12.7.

− explozie; daunele produse de suflul exploziei sunt prezentate sumar în tabelul 12.8.

Având în vedere specificul accidentelor posibile în zona gospodăriei de păcură, în analiză consecințelor se au în vedere doar efectele produse generate de un eventual incendiu la rezervoarele de stocare a păcurii. Volatilitatea foarte redusă face ca emisiile de compuși organici volatili în atmosferă să fie nesemni ficative (din punct de vedere al riscului) și ca atare nu se pune problema unor dispersii toxice și nici de atingerea limitei inferioare de explozie în aerul din zonă.

Tabelul 12.6

Praguri de referință

Caracteristicile fizico-chimice ale păcurii și specificul depozitării acesteia presupun determinarea indicatorului „pool fire” – incendiu de scurgere pentru cazul producerii unui eventual incendiu. Poate fi avut în vedere și indicatorul „fire-ball” – glob de foc pentru cazul în care în interiorul rezervorului de stocare pătrunde aer și se atinge limita superioară de explozie pentru vaporii existenți în volumul liber de deasupra păcurii.

Pentru calculul acestor indicatori a fost utilizat programul EFFECTSGis 5.5 – Enviromental and Industrial Safety care este un program cu interfață Windows, în care este inclusă o interfață mini-GIS și este realizat pentru analiza efectelor accidentelor industriale și analiza consecințelor. Programul a fost realizat de firma TNO Built Environment and Geosciences-Olanda iar modelele programului se bazează pe „Yellow Book”, recunoscută internațional ca standard în elaborarea studiilor de securitate.

Tabelul 12.7

Daunele produse în funcție de intensitatea radiației termice

Tabelul 12.8

Daunele produse de suflul exploziei

Pentru calculul căldurii radiante a unei flăcări de o anumită formă, programul folosește ecuația Thomas și ecuația Burges. Rezultatele simulărilor sunt afișate în formă de text și sub formă grafică. Utilizatorul are opțiunea să folosească interfața mini-GIS în care se pot utiliza hărți digitale. Pe aceste hărți programul afișează contururile de izoproprietate (presiune, concentrație, căldură radiată etc.) calculate.

Deoarece păcura nu este considerată inflamabilă, baza de date a programului de simulare utilizat nu conține această substanță și ca atare am utilizat în simulări motorina care produce efecte superioare deci acoperitoare pentru cazul analizat. Pentru simulări au fost considerate următoarele ipoteze (scenarii de referință) privind incendiile posibile:

1. Incendiul se produce în interiorul rezervorului RD9 plin conținând 20 000 m3 păcură, iar arderea continuă până la terminarea întregii cantități de păcură, dar fără deversarea în afara rezervorului. Deoarece rezervorul este închis și deci aportul de aer necesar arderii nu este posibil în interiorul acestuia, se presupune că în prealabil a avut loc formarea unui amestec exploziv în interior urmată de o deflagrație care a distrus capacul rezervorului și a declanșat aprinderea păcurii.

Fișierul de intrare

Date de intrare

Model……………………………………………………………………….. : incendiu la rezervor

Descrierea locului………………………………………………………. : rezervor 20 000

Numele substanței………………………………………………………. : păcură

Masa totală analizată…………………………………………………… : 1,8∙107 kg

Suprafața rezervorului…………………………………………………. : 1452,2 m2

Temperatura produsului în rezervor………………………………. : 20°C

Procent din căldura de ardere convertită în radiație termică. : 35%

Viteza vântului (măsurată la înălțimea de 10 m)………………. : 2 m/s

Temperatura atmosferică………………………………………………. : 20°C

Umiditatea relativă a aerului………………………………………….. : 70%

Conținutul de CO2 în atmosferă……………………………………… : 0,03%

Distanța față de centrul rezervorului (Xd)……………………….. : 100 m

Durata de expunere la radiația termică…………………………….. : 20 s

Luarea în considerare în analiză a măsurilor preventive……… : NU

Coordonata -X (în grafica rezervorului)…………………………… : 700,07 m

Coordonata –Y (în grafica rezervorului)…………………………… : 827,04 m

Calculul tuturor razelor pentru…………………………………………. : efecte fizice

Nivelul radiației termice (inferior) primul contur trasat pe hartă. : 5 kW/m2

Nivelul radiației termice pentru al II-lea contur trasat pe hartă… : 12,5 kW/m2

Rezultate

Radiația termică în punctul X…………………………………………….. : 0,54111 kW/m2

Viteza de ardere (sau rata arderii)……………………………………….. : 22,334 kg/s

Durata incendiului la rezervor……………………………………………… : 8,05945 s

Emisia de căldură a flăcării…………………………………………………. : 33,078 kW/m

Înclinarea flăcării………………………………………………………………. : 35,561o

Factor de corecție………………………………………………………………. : 2,6177%

Coeficient de transfer atmosferic…………………………………………. : 62,494%

Temperatura flăcării…………………………………………………………… : 603,54°C

Concentrația de CO2…………………………………………………………… : 316,71%

Concentrația de H2O…………………………………………………………… : 121,56%

Zona letală (Zona I cu radiație de căldură peste 12,5 kW/m2) este în interiorul unui cerc cu raza de 34 m iar zona cu efecte ireversibile (Zona II cu radiație de căldură peste 5 kW/m2) este în interiorul unui cerc cu raza de 46 m este reprezentată grafic în figura 12.2.

În figura 12.3 sunt prezentate – pe hartă – suprafețele afectate, iar în graficul următor se prezintă evoluția căldurii radiante în funcție de distanță.

Condițiile de simulare

Viteza vântului: 2 m/s

Temperatura atmosferică: 20ºC

Umiditatea relativă: 70%

Aria suprafeței rezervorului: 1 452,2 m2

Cantitatea de păcură în incendiu: 18 000 t

Fig. 12.2. Zonarea spațială în funcție de căldura radiată – simularea 1.

Fig. 12.3. Simulare de incendiu în rezervorul RD9 – simularea 1:

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 5 kW/m2, zonă unde pot apărea leziuni

ireversibile.

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 12,5 kW/m2, zonă cu mortalitate

ridicată.

Conturul rezervorului.

Au fost calculate de asemenea efectele probabile asupra oamenilor eventual expuși care sunt prezentate în formă grafică în figura 12.4.

2. Incendiul se produce în afara rezervorului RD9, în cuva de retenție, ca urmare a unei scurgeri accidentale importante de păcură care acoperă întreaga suprafață a cuvei. Arderea continuă până la terminarea întregii cantități de păcură din rezervor.

Fișierul de intrare

Date de intrare

Model………………………………………………………………………..: incendiu la rezervor

Descrierea locului……………………………………………………… : rezervor 20 000

Numele substanței……………………………………………………… : păcură

Masa totală de calcul………………………………………………….. : 1,8∙107 kg

Suprafața rezervorului………………………………………………… : 3 740 m2

Fig. 12.4. Simularea efectelor probabile asupra oamenilor – simularea 1.

Temperatura medie a produsului în rezervor………………………… : 20°C

Procent din căldura de ardere convertită în radiație termică…… : 35%

Viteza vântului (măsurată la înălțimea de 10 m)…………………… : 2 m/s

Temperatura atmosferică…………………………………………………… : 20°C

Umiditatea relativă a aerului………………………………………………. : 70%

Conținutul de CO2 în atmosferă………………………………………….. : 0,03%

Distanța față de centrul rezervorului (Xd)…………………………….. : 100 m

Durata de expunere la radiația termică…………………………………. : 20 s

Luarea în considerare în calcul a măsurilor preventive…………… : NU

Coordonata -X (în grafica rezervorului)………………………………. : 697,91 m

Coordonata -Y (în grafica rezervorului)………………………………. : 821,57 m

Nivelul radiației termice (inferior) primul contur trasat pe hartă. : 5 kW/m2

Nivelul radiației termice pentru al II-lea contur trasat pe hartă… : 12,5 kW/m2

Rezultate

Radiația termică înpunctul X………………………………………………. : 1,6726 kW/m2

Viteza de ardere (sau rata arderii)………………………………………….. : 57,52 kg/s

Durata incendiului la rezervor……………………………………………….. : 3,1294E5 s

Emisia de căldură a flăcării…………………………………………………… : 34,442 kW/m

Înclinarea flăcării…………………………………………………………………. : 33,493 grd

Factor de corecție…………………………………………………………………. : 7,579%

Coeficient de transfer atmosferic……………………………………………. : 64,074%

Temperatura flăcării……………………………………………………………… : 612,33°C

Concentrația de CO2……………………………………………………………… : 316,71%

Concentrația de H2O……………………………………………………………… : 121,56%

Zona letală (Zona I cu radiație de căldură peste 12,5 kW/m2) este în interiorul unui cerc cu raza de 52 m iar zona cu efecte ireversibile (Zona II cu radiație de căldură peste 5 kW/m2 ) este în interiorul unui cerc cu raza de 70 m este reprezentată grafic în figura 12.5.

Fig. 12.5. Zonarea spațială în funcție de căldura radiată – simularea 2:

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 5 kW/m2, zonă unde pot apărea leziuni

ireversibile.

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 12,5 kW/m2, zonă cu mortalitate

ridicată.

Conturul cuvei de retenție, considerat circular.

În figura 12.6 – Simulare de incendiu în cuva de retenție a rezervorului RD9 – sunt prezentate, pe hartă, suprafețele afectate, iar în graficul următor se prezintă evoluția căldurii radiate în funcție de distanță.

Condițiile de simulare

Viteza vântului: 2 m/s

Temperatura atmosferică: 20ºC

Umiditatea relativă: 70%

Aria suprafeței cuvei: 3 740 m2

Cantitatea de păcură în incendiu: 18 000 t

Fig. 12.6. Simulare de incendiu în cuva de retenție a rezervorului RD9 – simularea 2.

Au fost calculate de asemenea efectele probabile asupra oamenilor eventual expuși care sunt prezentate în formă grafică în figura 12.7.

Fig. 12.7. Simularea efectelor probabile asupra oamenilor – simularea 2.

3. Incendiul se produce în cuva de retenție a noilor rezervoare (RD4 și RD5), ca urmare a unei scurgeri accidentale importante de păcură care acoperă întreaga suprafață a cuvei și implică ambele rezervoare. Arderea con-tinuă până la terminarea întregii cantități de păcură din rezervoare (25 000 m3).

Fișierul de intrare

Date de intrare

Model………………………………………………………………………..: incendiu la rezervor

Descrierea locului…………………………………………………………. : rezervor 20 000 t

Numele substanței…………………………………………………………. : păcură

Masa totală de calcul……………………………………………………… : 2,3∙107 kg

Suprafața rezervorului……………………………………………………. : 5 300 m2

Temperatura produsului în rezervor…………………………………. : 20°C

Procent din căpldura de ardere convertită în radiație termică.. : 35%

Viteza vântului (măsurată la înălțimea de 10 m)…………………. : 2 m/s

Temperatura atmosferică…………………………………………………. : 20°C

Umiditatea relativă a aerului…………………………………………….. : 70%

Conținutul de CO2 în atmosferă………………………………………… : 0,03%

Distanța față de centrul rezervorului (Xd)…………………………… : 200 m

Durata de expunere la radiația termică……………………………….. : 20 s

Luarea în considerare în calcul a măsurilor preventive…………. : NU

Coordonata -X (pentru rezervorul grafică)…………………………. : 805,29 m

Coordonata -Y (pentru rezervorul grafică)………………………….. : 670,29 m

Rezultate

Radiația termică înpunctul X……………………………………………… : 0,49213 kW/m2

Viteza de ardere (sau rata arderii)………………………………………. : 102,27 kg/s

Durata incendiului la rezervor……………………………………………. : 2,2489E5 s

Emisia de căldură a flăcării………………………………………………… : 35,465 kW/m

Înclinarea flăcării……………………………………………………………… : 32,239 grd

Factor de corecție……………………………………………………………… : 2,434%

Coeficient de transfer atmosferic………………………………………… : 57,011%

Temperatura flăcării………………………………………………………….. : 618,75°C

Concentrația de CO2………………………………………………………….. : 316,71%

Concentrația de H2O………………………………………………………….. : 121,56%

Zona letală (Zona I cu radiație de căldură peste 12,5 kW/m2) este în interiorul unui cerc cu raza de 67,5 m iar zona cu efecte ireversibile (Zona II cu radiație de căldură peste 5 kW/m2) este în interiorul unui cerc cu raza de 90,2 m este reprezentată grafic în figura 12.8.

Simulara de incendiu în cuva de retenție a rezervoarelor RD4 și RD5, sunt prezentate pe hartă suprafețele afectate în figura 12.9, iar în graficul următor se prezintă evoluția căldurii radiate funcție de distanță.

Fig. 12.8. Zonarea spațială în funcție de căldura radiată – simularea 3:

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 5 kW/m2, zonă unde pot

apărea leziuni ireversibile.

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 12,5 kW/m2, zonă cu

mortalitate ridicată.

Conturul cuvei de retenție, considerat circular.

Fig. 12.9. Simulare de incendiu în cuva de retenție a rezervoarelor RD4 și RD simularea 3.

Condițiile de simulare

Viteza vântului: 2 m/s

Temperatura atmosferică: 20ºC

Umiditatea relativă: 70%

Aria suprafeței cuvei: 5 300 m2

Cantitatea de păcură în incendiu: 23 000 t

Au fost probabile asupra oamenilor eventual expuși care sunt prezentate în formă grafică în figura 12.10:

Fig. 12.10. Simularea efectelor probabile asupra oamenilor – simularea 3:

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 5 kW/m2, zonă unde pot

apărea leziuni ireversibile.

Zonă cu radiație de căldură mai mare de 12,5 kW/m2, zonă cu

mortalitate ridicată.

Conturul cuvei de retenție, considerat circular.

4. Explozia (deflagrația ) din interiorul unui rezervor de 20 000 m3, fără păcură dar plin cu vapori datorită formării unui amestec exploziv la limita superioară de explozie prin intrarea aerului.

EFFECTSGis 5.5 este un program cu interfață Windows, în care este inclusă o interfață mini-GIS și este construit pentru analiza efectelor accidentelor industriale și analiza consecințelor.

Programul a fost construit de firma TNO Built Environment and Geosciences, grupul de experți olandezi care au elaborat Dutch Yellow Book și Green Book.

Rezultatele simulărilor sunt afișate în formă de text și sub formă grafică. Utilizatorul areopțiunea să folosească interfața mini-GIS în care se pot utiliza hărți digitale. Pe aceste hărți programulafișează contururile de izo-proprietate (presiune, concentrație, căldură radiată etc.) calculate.

Simulările de incendii și explozii au fost efectuate cu următoarele modele din program:

Model explozie de nor de vapori – metoda Multi-energie – Modelul a fost elaborat de Van den Berg și publicat ulterior în Journal of Hazardous Materials,Vol.12.

Modelul consideră că o explozie se produce într-un nor de vapori numai în cazul în care norul se situează într-o zonă cu obstacole, unde se poate produce turbulență în nor și norul este limitat de aceste obstacole. Partea norului care nu este situată în această zonă arde fără explozie. Teoria a fost verificată experi-mental. Înainte de începerea simulărilor trebuie calculată masa substanței explo-zive în nor.

Se consideră că în rezervor s-a acumulat o cantitate de vapori cores-punzătoare cu 5% din volumul total al rezervorului (limita superioară de explozie). Pentru a permite simularea, se asimilează vaporii inflamabili cu butanul.

Determinarea efectelor produse de deflagrație constau în calcului radiației termice a “fire ball” – glob de foc , considerând că structura constructivă a rezervorului cedează la o presiune de 5 bar.

Fișierul de intrare

Date de intrare

Model……………………………………………………………………………. : glob de foc

Descrierea locului……………………………………………………………. : rezervor 20.000t

Numele substanței……………………………………………………………:gaz format(butan)

Masa totală de calcul………………………………………………………… : 4 062 kg

Temperatura inițială în rezervor………………………………………….. : 20°C

Presiunea de rupere (de calcul) a rezervorului………………………. : 5 bar

Temperatura aerului………………………………………………………….. : 20°C

Umiditatea relativă a aerului………………………………………………. : 70%

Conținutul de CO2 în atmosferă………………………………………….. : 0,03%

Distanța față de centrul rezervorului (Xd)…………………………….. : 200 m

Durata de expunere la radiația termică…………………………………. : 20 s

Luarea în considerare în calcul a măsurilor preventive…………… : NU

Coordonata -X (pentru rezervorul grafică)…………………………… : 700,64 m

Coordonata -Y (pentru rezervorul grafică)……………………………. : 827,42 m

Calculul tuturor razelor pentru…………………………………………….. : Efecte fizice

Nivelul radiației termice (superior) pentru a 3 a rază………………. : 24,69 kW/m2

Rezultate

Radiația termică în punctul Xd……………………………………………. : 5,2438 kW/m2

Emisia termică la suprafața flăcării……………………………………… : 167,79 kW/m

Durata globului de foc (fire ball)…………………………………………. : 7,3911 s

Raza minimă a globului de foc……………………………………………. . : 48,238 m

Cota (înălțimea) până la marginea inferioară a globului de foc… : 48,238 m

Factor de corecție……………………………………………………………….. : 4,7191%

Coeficient de transfer atmosferic………………………………………….. : 66,251%

Temperatura flăcării……………………………………………………………. : 1 039,2°C

Raza “fire ball” corespunzătoare Pragului I este de 48 m iar valoarea de 200 kJ/m2 corespunzătoare Pragului II nu este atinsă înafara razei “fire ball” deoarece durata deflagrației este scurtă (7,4 secunde) ceea ce ar însemna că energia radiației de căldură să depășească 200 kJ/m2 : 7,4 sec = 27 kW/m2 .

În graficul din figura 12.11 se prezintă evoluția căldurii radiante funcție de distanță.

Fig. 12.11. Zonarea spațială în funcție de căldura radiată – simularea 4.

Au fost calculate de asemenea efectele probabile asupra oamenilor eventual expuși care sunt prezentate în formă grafică în figura 12.12.

Fig. 12.12. Simularea efectelor probabile asupra oamenilor – simularea 4.

12.4. Concluzii

Analizând rezultatele obținute pentru cele 4 ipoteze avute în vedere, "scenariul cel mai grav" identificat este cel corespunzător ipotezei 3 și deci consecințele ce derivă din producerea acestuia se iau în calcul în scopul analizei zonei de amplasare.

În procesele de ardere, oxidarea combustibilului este întotdeauna incompletă, mai ales în cazul unor incendii în care aportul de aer depinde în mare măsură de condițiile atmosferice (viteza vântului). În consecință, în gazele de ardere apar produse ale arderii incomplete în special oxid de carbon dar și funingine, diverse hidrocarburi de greutate moleculară joasă și derivați ai hidrocarburilor. Totodată, prin arderea sulfului conținut de păcură se formează și oxizii de sulf.

Este foarte importantă analizarea comportării incendiilor din această categorie, prin modelarea matematică se crează diferite tipuri de incendii, în funcție de natura materialului care arde, fiecare dintre ele având o evoluție unică din punct de vedere al parametrilor fizici și termodinamici.

Relieful și factorii climatici sunt doar doi factori care influențează evoluția incendiilor din depozitele de hidrocarburi. Creându-se modele matematice, am reușit să analizez modele aleatorii de incendii, determinându-se astfel, prin previzionarea anumitor scenarii de incendii, eventualele urmări în cazul unor astfel de evenimente/accidente. Astfel, se poate analiza într-o nouă manieră conceptul de risc de incendiu, care acum poate fi controlat prin modificarea distanțelor de amplasare a locațiilor vecine rezervoarelor de combustibil în funcție de gradul de rezistență la foc sau de limitele de adaptabilitate la radiație termică.

Ca și rezultat final, consider necesar a se concretiza și impune prin legislatia de specialitate, în concordanță cu codul culorilor, indicatoare de avertizare pentru a delimita zonele cu radiație de căldură (sau alte efecte nocive) unde pot apărea leziuni ireversibile și/sau pot cauza decesul. Astfel, indicatoarele vor avea ca scop conștietizarea prin prevenție a personalului privind protejarea și securitatea la riscului generat de fluxul tehnologic.

13. Simularea necesarului de forțe și mijloace pentru

răspuns de urgență în funcție de evaluarea

hazardului/riscului tehnic/tehnologic privind rezervoarele

la depozitele strategice de hidrocarburi lichide

13.1.Generalități

Necesarul de forțe și mijloace se va calcula pentru situația următoare:

− se consideră un parc de rezervoare format din patru cuve de retenție;

− fiecare din acestea fiind divizată într-un număr diferit de subcuve n care se găsește câte un rezervor de combustibil lichid având R = 5 m și H = 25 m.

În figura 13.1 este prezntată interfața programului de simulare.

Fig. 13.1. Interfața programului de simulare.

Pentru simularea computerizată a fost realizat un mic program în Microsoft Excel fiecare pagină având diferite funcții, de la a calcula anumiți parametri și valori necesari într-o astfel de operațiune de stingere și până la a stoca anumite informații importante despre obiectivul studiat. Accesul la fiecare pagină a programului se face foarte ușor prin butoane care, prin comenzi rapide transferă utilizatorul la pagina dorită.

În prima pagină sunt prezentate butoanele principale, pe fundalul acestora aflându-se schema generală a parcului de rezervoare împreună cu principalele elemente din cadrul acestuia. Schema parcului nu este realizată la scară și nici nu respectă proporțiile reale din teren.

Situația tactică o reprezintă un incendiu la rezervorul notat R5 din cadrul cuvei de retenție A (CRA).

Aici vom realiza stingerea cu spumă, vom răci rezervorul incendiat și vom proteja rezervoarele învecinate, de același tip cu acesta, care se găsesc în CRA.

Pentru calcul vom considera o suprafață incendiată A = 1 000 m2 .

13.2. Determinarea cantității de soluție spumantă

necesară pentru stingerea incendiului

Pentru a determina cantitatea de spumogen necesară stingerii, se stabi-lește debitul necesar de soluție spumantă și a mijloacelor necesare pentru refularea acesteia.

Se folosește formula :

qs nec sp = k2 × 60 × is × A, [l/min] (13.1)

unde:

A = 1 000 m2;

k2 = 1,9, coeficient ales pentru stingerea cu spumă mecanică a hidrocarburilor,

lichidelor polare și alcoolilor, folosind spumogen lichid proteinic;

is = 0,11, intensitatea de stingere pentru rezervoare verticale cu capac fix, cu

R ≤ 10 m.

Înlocuind aceste valori în formula (13.1), se obține :

qs nec sp = 1,9 × 60 × 0,11 × 1 000 = 12 540 [l/min] ,

Pentru obținerea acestui debit se folosesc două țevi lansatoare de spumă de 30 000 l/min, având debitul de soluție de 2 × 5 000 = 10 000 l/min și încă patru țevi de 5 000 l/min, deoarece :

12 540 10 000 = 2 540 l/min

și

3,227 ≈ 4 țevi de refulare de 5 000 l/min.

Refularea acestui debit se va face prin intermediul a 2 ATI-R care refulează fiecare cu câte o țeavă generatoare de 30 000 l/min și 1 A.P.C.A-R care va refula cu cele patru țevi generatoare de 5 000 l/min.Această variantă are avantajul folosirii numărului minim de mașini realizându-se astfel accesul mai ușor în zona incendiată, evitându-se aglomerările de mijloace și personal care ar îngreuna operațiunile.

Referitor la operația de stingere cu spumă cu durata de 15 min (Tt = 15 min).

Consumul real va fi:

cr = 2 × 500 + 4 × 47,3 = 1 000 + 189,2 = 1 189,2 ≈ 1 190 l/min .

Pentru o operație de stingere cu spumă există relația:

Cr = cr × Tt ; [l] (13.2)

Cr = 1 190 × 15 = 17 850 l .

În cazul depășirii duratei de operației de stingere, se calculează rezerva:

CRZ = Cr × Nop ; [l] (13.3)

având Nop = 3, se va calcula:

CRZ = 17 850 × 3 = 53 550 l.

13.3. Determinarea debitelor de refulare a apei

pentru răcirea rezervorului incendiat și

protecția rezervoarelor vecine

13.3.1. Determinarea debitelor necesare pentru

protecția rezervoarelor vecine

Trebuie menționat că fiecare rezervor are în dotare instalație fixă de răcire care asigură intensități de protecție de 0,5 l/s, care, în condițiile protecției ca și rezervor vecin celui incendiat asigură un debit de :

qpr = k2 × L × ir × 60 [l/min] (13.4)

în condițiile în care L =3,14×2×10 = 62,8 m și alegem k2 = 1,76 se obține un debit de refulare:

qpr = 1,76 × 62,8 × 0,5 × 60 = 3 315 l/min

Acest debit se asigură din partea instalațiilor fixe de stingere și se consideră suficient pentru protecția celorlalte cinci rezervoare din interiorul cuvei.

13.3.2. Determinarea debitului necesar pentru răcirea

rezervorului incendiat

Instalațiile fixe de protecție sunt dispuse și pe rezervorul incendiat ,dar debitul pentru care acestea sunt proiectate nu este suficient pentru asigurarea debitului integral de răcire. De aceea se calculează debitul cu care trebuie să suplinim această diferență prin intermediul mijloacelor de intervenție specifice.

Debitul necesar de refulare a apei pentru răcirea rezervorului incendiat se va calcula cu formula:

qr = k2 × L × ir × 60 [l/min] (13.5)

unde:

k2 = 3,08, ales în cazul rezervoarelor cu 20 < H ≤ 25 m, considerate rezervoare incendiate

L = 62,8 m, perimetrul rezervorului cu R = 10 m

is = 0,5, intensitatea maximă de răcire și astfel:

qr = 3,08 × 62,8 × 0,5 × 60 = 5 803 l/min

Instalația fixă asigură 3 315 l/min și avem un necesar de apă de :

Qnec = 5 803 3 315 = 2 488 l/min.

Acest debit se realizează cu țevi de refulare la care înălțimea jetului să fie de minimum 25 m. Se folosește 3 tunuri fixe cu ajutaj de 24 mm la presiunea de 50 m H2O care asigură un debit de 850 l/min. S-a ales varianta cu tunuri fixe deoarece refularea cu țevi de refulare cu asemenea ajutaje, presiuni și debite este foarte dificilă un timp îndelungat și poate genera accidente în rândul pesonalului care acționează.

13.4. Prezentarea soft-ului „DEPOZIT.xls”

Amplasarea autospecialelor care intervin este prezentată în figura 13.2.

Pe lângă acestea, programul mai are și alte funcții, fiecare pagină a acestuia având o anumită importanță în acțiunea de a analiza mai bine anumite aspecte ale intervenției și de a stabili anumiți parametri, după cum se va vedea în acest subcapitol. Pagina CALCUL are ca rol calcularea mai multor parametri. Unul dintre aceștia este debitul de refulare cunoscând suprafața incendiată și indicele de aplicare (intensitate de stingere). Totodată, ținând cont de debitul total al mijloacelor din depozit se calculează dacă

Fig. 13.2. Amplasarea forțelor și mijloacelor care intervin.

acestea sunt suficiente sau trebuie făcută o punere în acțiune și a altor mijloace de debitare a substanțelor de stingere. Programul calculează de asemenea, după ce anterior centralizează debitele de la fiecare mijloc de refulare al depozitului dacă acestea sunt suficiente sau nu menționând acest aspect. Aceasta pagină se prezintă grafic ca în figura 13.3.

Fig. 13.3. Prezentarea paginii ,,Calcul”.

Pagina AUTONOMIE are ca scop calcularea timpului de autonomie a mijloacelor care debitează substanțe de stingere în cazul unui accident, comparând totalul de debite de refulare cu rezerva din depozit .Se calculeaza timpul de autonomie în minute, ținând cont de debitele pentru atac cât și pentru cele de temporizare se prezintă grafic ca în figura 13.4.

Fig. 13.4. Prezentarea paginii programului ,,Tablou de autonomie”.

Pagina SCURGERE are ca scop calcularea duratei până când se revarsă afară din cuva de retenție lichidul combustibil sau lichidul combustibil împreună cu substanțele de stingere refulate în cazul în care avem undeva în peretele rezervorului o gaură creată accidental de diametru Dg.(în cm). Programul solicită câteva date de intrare cum ar fi înălțimea găurii în raport cu fundul cuvei(Hg), înălțimea inițială a hidrocarburii în rezervor (Hhy), înălțimea soclului rezervorului (Hsoc), suprafața liberă a rezervorului (Slr), suprafața din exteriorul rezervorului din interiorul cuvei sau subcuvei(Sext), ora la care începe curgerea și debitul de substanțe de stingere aplicat. Cerând ca date și înalțimea peretelui cuvei de retenție, acest program menționeaza dacă avem de-a face cu o revărsare a lichidului combustibil din cuvă doar prin scurgerea pe gaura accidental creată, dacă această revărsare este creată datorită creșterii volumului substanțelor din cuvă prin adaugarea de substanțe de stingere, sau pur și simplu, prin neindicarea niciunei ore, ne anunță ca nu este un caz de revărsare după cum se poate vedea în figura 13.5.

Pagina INFORMAȚII are rolul de a centraliza informațiile dimensionale ale elementelor importante care compun rezervorul și cuva de retenție: tipul, diametrul, suprafața rezervorului, identificarea produsului, înălțimea soclului, înălțimea peretelui cuvei etc. (după cum se poate vedea în fig. 13.6).

Fig. 13.5. Prezentarea paginii programului ,,Deversări-revărsări din rezervoare”.

Fig. 13.6. Prezentarea paginii programului ,,Informații complementare”.

Pagina MIJLOACE are de asemenea rol informativ și anume de a centraliza toate mijloacele care intră în acțiune în astfel de accidente, acestea fiind fie pentru aplicarea apei și a spumei, fie pentru asigurarea reducerii și limitării efectelor poluante. Totodată aici se mai pot centraliza serviciile private pentru situații de urgență, precum și programul de lucru al prin-cipalilor operatori economici care au ca obiect de activitate lucrul cu substanțe de asemenea natură( după cum se poate vedea în fig. 13.7).

Fig. 13.7. Prezentarea paginii programului ,,Mijloace tehnice de refulare a apei și spumei și

Mjloace antipoluante”.

Toate aceste activități cum sunt calcularea de forțe și mijloace și asigurarea necesarului în cadrul structurilor specializate pentru situații de urgență de mijloace și personal pregătit au caracter preventiv și au în spate experiența accidentelor din trecut, pentru că, dincolo de un simplu calcul de necesar, experiența ajută la controlarea și abordarea unor situații neprevăzute care pot fi de diferite tipuri. De la o explozie neașteptată, la factorii de vreme (furtuni, tornade, ploi etc.), cât și de la defectarea mijloacelor de intervenție din cauza utilizării prelungite în condiții dificile aceste evenimente neprevăzute testează adapta-bilitatea și pregătirea personalului de intervenție.

13.5. Concluzii

Istoricul accidentologic a relevat faptul că incendiile în spații deschise sunt un fenomen destul de frecvent, accidentele în cadrul depozitelor de substanțe combustibile lichide sunt întâlnite în orice zonă a globului, în diferite zone de climă și în zone cu diferite distribuții ale reliefului. Analiza cauzalității acestor evenimente relevă faptul că există o gamă foarte largă de factori care duc la declanșarea lor, acești factori fiind de natură diferită: erori în exploatare, erori umane, mâini criminale sau cauze naturale.

Dincolo de cauze și zonele în care acestea au loc sunt importante urmările care sunt de multe ori catastrofale. Pagubele sunt de obicei imense și efectul se resimte nu atât asupra materialelor combustibile distruse cât si asupra vecină-tăților care sunt afectate, uneori chiar dacă acestea sunt dispuse la distanțe de siguranță relativ mari.

În cadrul intervenției la astfel de incendii sunt necesare în general cantități mari de substanțe de stingere, mijloace și personal pregătit precum și o bună organizare a intervenției din punct de vedere tactic. Cu toate acestea nu este exclus să apară evenimente neprevăzute care pot periclita acțiunile de intervenție, întârziind sau chiar stopându-le.

13.6. Sinteza concluziilor

În cadrul lucrării, cu metode moderne de modelare a valorilor de radiație la diferite distanțe de focar, ale căror limite pot fi transformate în distanțe de siguranță și reguli de amplasare a unor structuri sau elemente sensibile, în funcție de parcurile de rezervoare.

Printr-o trecere în revistă comprehensivă și independentă a riscurilor la apariția unui incendiu la rezervoarele de hidrocarburi lichide, prezenta cercetare furnizeză o metodologie prin care operatorii care dețin în administrare rezervoare strategice de lichide inflamabile își pot selecta măsurile potrivite și eficiente pentru reducerea riscurilor la incendiu.

Amplasamentele care pot cauza accidente majore în anumite condiții, cu consecințe ce se pot extinde dincolo de limitele acestor amplasamente, trebuie separate de zonele rezidențiale și ariile comerciale prin distanțe adecvate, suficient de mari pentru a asigura securitatea populației și mediului. De aceea este necesară stabilirea unor distanțe de separare adecvate care să satisfacă într-o măsură adecvată principiile dezvoltării durabile.

Deci este necesară asigurarea unei securități maxime pentru populația din vecinătatea obiectivelor cu risc potențial în corelație cu utilizarea terenului în modul cel mai eficient, adică obținerea beneficiului maxim din exploatarea acestuia (inclusiv beneficii pentru comunitatea locală, importanța amplasa-mentului pentru economia națională, avantaje socio-economice-locuri de muncă).

Sintagma “Distanță de siguranță" este corelată cu conceptul de risc practic zero. În conformitate cu acest principiu, nici un fel de risc (rezidual) nu este permis în afara limitelor de amplasament a unităților de producție (chimice). Astfel, se presupune că măsurile luate de operator, și supervizate de autorități, creează protecția necesară și care fac practic imposibilă producerea unor accidente majore cu consecințe în afara perimetrului amplasamentului.

Concret, conceptul de risc de incendiu se poate controla prin modificarea distanțelor de amplasare a locațiilor vecine rezervoarelor de combustibil în funcție de gradul de rezistență la foc sau de limitele de adaptabilitate la radiație termică.

Pagubele la rezervoare de fluide lichide combustibile sunt de obicei imense și efectul se resimte nu atât asupra materialelor combustibile distruse cât si asupra vecinătăților care sunt afectate, uneori chiar dacă acestea sunt dispuse la distanțe de siguranță relativ mari.

În cadrul intervenției la astfel de incendii sunt necesare în general cantități impresionante de substanțe de stingere, mijloace și personal pregătit (și cu o bună rezistență la efort), precum și o bună organizare a intervenției din punct de vedere tactic. Totuși, nu este exclus să apară evenimente neprevăzute care pot periclita acțiunile de intervenție, întârziindu-le sau chiar stopându-le. Creîndu-se un program de modelare în Microsoft Excel a necesarului de forțe și mijloace pentru stingerea diferitelor tipuri de incendiu. Unele contribuții personale:

1. Elaborarea unei noi clasificări a incendiilor la rezervoarele strategice de stocare a hidrocarburilor.

2. Analizarea și sintetizarea datelor necesare privind incidentele notabile ce pot genera incendii la rezervoare de fluide lichide combustibile.

3. Realizarea unui program în aplicația Microsoft Office Excel pentru estimarea necesarului de forțe și mijloace necesare la intervenția de stingere a unor incendii la depozite de hidrocarburi lichide.

PARTEA A CINCEA

CONTRIBUȚII, REVENDICĂRI, INOVĂRI.

DIREcții viitoare de cercetare.

Bibliografie. Anexe

14. Contribuții, revendicări, inovări,

direcții viitoare de cercetare

14.1. Contribuții

1. Elaborarea unui studiu progresiv al modelelor deterministe de incendiu, începând de la simple corelări empirice și până la modele numerice complexe de simulare dinamică a incendiilor.

2. Abordarea, în premieră în România, a modelării și simulării incendiilor care pot izbucni în structurile și sistemele industriale, cu fundamentare pe preceptele moderne ale teoriei termodinamicii chimice (termodinamică, dinamică a fluidelor, transfer de masă și căldură) și matematicilor aplicate la calculul incendiilor.

3. Implementarea modelului sursei punctiforme de radiație în aplicația Microsoft Office Excel, în scopul previzionării densității fluxului termic prin radiație dezvoltat de la incendiu asupra unei ținte aflate la o anumită distanță.

4. Implementarea modelului semiempiric al flăcărilor solide în aplicația Microsoft Office Excel pentru estimarea densității fluxului termic prin radiație dezvoltat de la incendiu, asupra unei ținte aflate la o anumită distanță, în diferite condiții de mediu (la nivelul și deasupra nivelului solului, cu și fără vânt).

5. Simularea dinamică și tridimensională a incendiilor de lichide combustibile, în diferite condiții de mediu, utilizând programe specializate de modelare numerică pentru evidențierea și compararea rezultatelor (densitatea fluxului termic prin radiație) cu programe semiempirice existente, descrise în lucrare, sau modele noi implementate în aplicații Microsoft.

6. Cercetări experimentale in situ și, deci, la scară naturală a evoluției unui incendiu într-o structură, pentru validarea programului de simulare dinamică a incendiilor.

14.2. Revendicări

1. Realizarea unei noi abordări cantitative a fenomenului de incendiu, pe baza cercetărilor și experimentelor efectuate, cu fundamentare pe conceptul modern al ingineriei securității la incendiu.

2. Propunerea privind modificarea și revizuirea NPCICh din 1977, rezultând un nou normativ privind securitatea la incendiu a structurilor și sistemelor industriale, având ca punct de plecare cercetarea efectuată în prezenta teză de doctorat.

3. Stabilirea modului de calcul și implementarea conceptelor fundamen-tale privind noțiunea de „distanță de securitate acceptabilă” − în eventualitatea producerii unui incendiu − între spațiile de stocare a produselor petroliere și personalul uman, pompieri precum și structurile materiale.

4. Posibilitatea folosirii modelelor de incendiu în reglementările tehnice specifice privind securitatea la incendiu, pentru evaluarea riscului de incendiu, precum și pentru expertize tehnice judiciare.

14.3. Inovări

1. Implementarea modelelor prezentate în teza de doctorat pentru esti-marea zonelor afectate de un eventual accident conform prevederilor directivei europene Seveso III, transpusă în România prin HGR 804 din 2007.

2. Sintetizarea, în premieră pentru România, a efectelor incendiilor asupra oamenilor și structurilor materiale, pentru stabilirea nivelurilor de vulnerabili-tate.

3. Stabilirea rolului și locului pe care îl ocupă modelarea incendiilor în procesul complex al managementului riscului de incendiu (identificare, evalu-are, analiză, cuantificare și monitorizare).

14.4. Direcții viitoare de cercetare

1. Elaborarea modelului matematic al stingerii incendiilor de lichide combustibile cu spumă, precum și implementarea acestuia într-un program de simulare dinamică a incendiilor.

2. Cuplarea modelelor de simulare dinamică a incendiilor cu modele meteorologice pentru a efectua simulări în spații așa-zis deschise cât mai aproape de fenomenul fizic al incendiului din natură.

3. Conectarea și transmiterea de parametri „în timp real” între programe de modelare dinamică a incendiilor și modele structurale de analiză termică.

4. Elaborarea modelelor matematice ale incendiilor de tip jet, de tip glob de foc și de tip nori de gaze/vapori precum și implementarea acestora în pro-grame numerice.

5. Elaborarea modelelor matematice privind cantitatea și modul de scurgere a unor substanțe combustibile din diverse spații de depozitare.

6. Elaborarea de modele complexe − probabiliste și deterministe − pentru modelarea incendiilor de lichide combustibile.

Bibliografie

1. *** – Towering Concern – International Fire Buyers Guide 2000

2. Abd. Majid, M.Z. and McCaffer R., (1997) – “Factors of Non-Excusable Delays that Influence Contractor’s Performance”, Journal of Construction Engineering and Management, ASCE.

3. Amarandei M.C., Vițelaru F. – Ingineria securității la incendiu componentă modernă a prevenirii incendiilor, SIGPROT 2007, Editura Printech, 2008.

4. Amarandei M.C., Vițelaru F. – Obligativitatea unei noi abordări în domeniul securității la incendiu, Editura M.A.I., București, 2010.

5. Amarandei M.C. Simularea unui incendiu într-o clădire de tip complex comercial utilizând programul FDS, Conferința Internațională DEDUCON, Iași, 2011.

6. Anderson D.A., Tannehill J.C., Pletcher R.H. – Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor&Francis, 2nd edition, Texas, USA, 1997.

7. Andreica H.A. Construcții, Ed. U.T.PRES, Cluj-Napoca, 2002.

8. Andreica H.A. Termoizolații neconvenționale, Ed. U.T.PRES, Cluj- -Napoca, 1996.

9. Anghel I. – „Contribuții privind modelarea și simularea incendiilor prin metode numerice”, Teză de doctorat – Universitatea „Petrol-Gaze” din Ploiești, 2009.

10. Anghel I., Darie E. Elemente de modelare a incendiilor. Fundamente. A X-a Sesiune de Comunicări Științifice a Academiei Forțelor Terestre „Nicolae Bălcescu”, Sibiu 24-26 noiembrie 2005.

11. Anghel I., Popa C., Pavel A. „ Numerical Simulation of Kerosene Pool Fires ”. Buletinul Universitatea „Petrol-Gaze” din Ploiești – Seria Tehnică, Ploiești, 2006, vol. LVIII, nr. 4 , p.53-60.

12. Anghel I., Stoia N., Popa C. „Studiu progresiv al modelelor de incendiu”, București.

13. Anghel I., Darie, E., Flucuș I., Pavel D. – Simularea numerică și experi-mentală a unui incendiu într-o clădire cu structură ușoară. Buletinul Pompierilor, nr.2-2006, Ed. M.A.I., Iași, 2006, pp.82-96.

14. Anghel I., Flucuș I., Filip G., Grigoraș L. – Managementul riscului de indendiu la clădiri utilizând modele matematice. XIth Scientific Conference with International Participation – SIGPROT 2008, București, May 30, 2008, pp.320-327.

15. Aven T. – Foundations of risk analisys. Ed. John Wiley & Sons, Chichester, England, 2003.

16. Babrauskas V. Heat Release Rates. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2002, Section 3, Chapter 1.

17. Babrauskas V., Levin B.C., Gann R.G., Paabo M., Harris Jr. R.H., Peacock R.D. and Yusa S. Toxic Potency Measurement for Fire Hazard Analysis, NIST Special Publication 827, National Institute of Standards and Technology, 1991.

18. Bălănescu L.-V., Șerban M. Simularea unui incendiu într-o clădire, utilizând un program multizonal, a IX-a Sesiune de Comunicări Științifice, SIGPROT 2006, București.

19. Bălulescu P. – Stingerea incendiilor. Ed. Tehnică, București, 1981.

20. Bălulescu P., Călinescu V. – Prevenirea incendiilor. Ed. Tehnică, București, 1979.

21. Bărbulescu N. – Fizică moleculară și căldură. Ed. Didactică și pedagogică, București, 1970.

22. Bedford T., Cooke R. – Probabilistic Risk Analysis. Ed.Cambridge University Pess, Cambridge, 2001.

23. Blockley D. – Engineering Safety. Ed. McGraw-Hill, New York, 2002.

24. Brannigan Francis L. (1993) “Building Construction for the Fire Service”, 3rd Ed., Quincy, MA : NFPA.

25. Bryan J. L. (1986) “Human Behaviour and Fire”, Fire Protection Handbook, 16th Ed., Quincy, MA : NFPA.

26. Buchanan A.H. – Structural Design for Fire Safety. Ed. John Willey & Sons, New York, 2002.

27. Bukowski R.W. – A review of international fire risk prediction methods. Fire Safety 6th International fire Conference, March 30-1 April 1993, Oxford, England, pp. 437-446.

28. Diaconu-Șotropa D., Burlacu L. – Securitatea la incendiu a construcțiilor și instalațiilor. Ed. Societății Academice Matei-Teiu Botez, Iași, 2008.

29. Burmeister L.C. – Convection Heat Transfer. Ed. John Wiley & Sons, New York, 1983.

30. Wade C.A. „BRANZFIRE – Compilation of Verification Data”, 2004.

31. Wade C.A. „BRANZFIRE 2004 – User`s guide”, 2004.

32. Cavaropol D.V. – Elemente de dinamica jeturilor de fluid folosite la stingerea incendiilor. Ed. Printech, București, 2002

33. Cavaropol D.V., Damian R., Sandu L. – Elemente de hidraulică aplicată. Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara, 2002

34. Ciornei A., Vidrașcu I. „Protecția la foc a clădirilor cu ipsos armat ”, Ed. Tehnică-Info Chișinău, 2001

35. Cohen J. D. Wilson P. Current Results from Structure Ignition Assessment Model (SIAM) Research, presented în Fire Management în the Wildland/Urban Interface: Sharing Solutions, Kananaskis, Alberta, Canada (2-5 October 1994).

36. *** – Colecție de standarde publicate de ASRO.

37. Calotă S., Zamfir C., Vintilă Ș. și Voiculescu I. Securitatea la incendiu în reglementările europene și românești. Editura FAST PRINT, București, 2004.

38. Calotă S., Temian G., Știru V., Duduc G. și Golgojan I.-P. – Manualul pompierului. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 2009.

39. Cote A.E. – Fire Protection Handbook. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 17th edition, 2001.

40. Cox G. ”Basic considerations în combustion fundamentals of fire”, Academic Press, London, 1995

41. Cozma M. – Considerații privind influența ventilației în dezvoltarea incendiului. Buletinul Pompierilor, nr.2-2008, Ed. M.A.I., București, pp.141-150.

42. Crăciun I., Lencu V., Calotă S. – Stabilirea și prevenirea cauzelor de incendiu. Ed. Tehnică, București, 1993.

43. *** – Culegere de teme Conferința internațională de apărare împotriva incendiilor, Hajduszoboszlo- Ungaria, 02-03 octombrie 2003.

44. D. Cioc – Hidraulică, Ed. Didactică și Pedagogică, 1975.

45. Darie E., Popescu G., Cavaropol A. – Modelarea matematică a incendiilor, Buletinul Pompierilor, nr.1-2007, Ed. M.I.R.A., București, 2007, pp. 104-110.

46. Darie E., Bălănescu L., Popescu G. – Modelarea termică zonală a incendiilor în clădiri, a VIII-a Sesiune de Comunicări Științifice, SIGPROT 2005, București.

47. Diaconu-Șotropa D., Ibănescu M., Roșu, D. – Fundamental în structurarea și înțelegerea unui normativ privind securitatea la incendiu a clădirilor. Rev. AICPS Review nr. 4/2008, pp.60-65.

48. *** – Directive Europeene sur les produits de construction & Documents interpretatifs. Textes approuves par la Comite Permanant du 30 novembre 1993, Cahier 2704, Edite par le CSTB, Paris 1993.

49. Drysdale D. An Introduction to Fire Dynamics. John Wiley and Sons, 2nd edition., New York, USA, 2002.

50. Drysdale D. – An Introduction to Fire Dynamics. Second edition, University of Edinburgh, England, 2008.

51. Drysdale, D. P. ”An Introduction to Fire Dynamics”, Chichester : John Wiley & Sons (1985).

52. Dumitraș C.C. – Calcul numeric asistat de calculator. Ed. Casa Editorială Demiurg, Iași, 2008.

53. Duță Gh., Niculescu, N., Stoenescu, P. – Instalații de ventilare și climatizare. Ed. Didactică și pedagogică, București, 1976.

54. *** – Eurocode 1 – Partea 2.2 – Acțiuni pe structuri supuse la foc.

55. *** – Eurocode 2 – Partea 2 – Calculul structurilor din beton armat și beton prefabricat.

56. *** – Eurocode 3 – Partea 1.2 – Reguli generale de proiectare a structurilor metalice (NP 046/2000).

57. *** – Eurocode 4 – Partea 1.2 – Reguli generale de proiectare a structurilor mixte.

58. *** – Eurocode 5 – Partea 1.2 – Reguli generale de proiectare a structurilor din lemn.

59. *** – Eurocode 6 – Partea 1.2 – Reguli generale de proiectare a structurilor din zidărie.

60. Flucuș I., Șerban, M. – Considerații privind comportarea la foc a contrucțiilor și instalațiilor în contextul legislației actuale în domeniul apărării împotriva incendiilor. Editura Academică, București, 2001.

61. Franssen J.M., Zaharia R. – Calculul construcțiilor metalice la acțiunea focului. Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara, 2008.

62. G. Heskestad – “Engineering Relations for Fire Plumes,” Fire Safety Journal, Vol. 7, No. 1, 1984.

63. Hagiwara I., Tanaka T., Mimura Y. A consideration on common path length and single stairway, Building Research Institute.

64. Forney G. P., Fire Research Division, Building and Fire Research Laboratory User’s Guide for Smokeview Version 5 – A Tool for Visualizing Fire DynamicsSimulation Data NIST Special Publication 1017-1, January 2008.

65. Lougheed G.D., G.V. Hadjisophocleous – “Investigation of Atrium Smoke Exhaust Effectiveness,” ASHRAE Transactions, Vol. 103, Part 2, 1997.

66. Lougheed G.D., Hadjisophocleous G.V., McCartney C., and Taber B.C. – − “Large-Scale Physical Model Studies For An Atrium Smoke Exhaust System,” ASHRAE Transactions, Vol. 104, 1999.

67. Hadjisophocleous G.V., Lougheed G.D. and Cao S. – “Numerical Study of the Effectiveness of Atrium Smoke Exhaust Systems,” ASHRAE Transactions, Vol.104, 1999.

68. Gann R. C, Averill J.D., Butler K. M., Jones W.W., Muiholand G.W., Neviaser J.L., Ohlemiller T. J., Peacock R. D., Reneke P. A. and J. R. Hall Jr. 2001 – "International study on the sublethal effects of fire smoke on survivability and health (SEFS):" Phase 1 final report, National Institute of Standards and Technology. http:/www.bfrl. nist.gov.

69. Gann R.G., Babrauskas V., Peacock R.D., and Hall Jr. "Fire Conditions for Smoke Toxicity Measurement” Fire and Materials, 18 193 (1994).

70. Gârbea D. – Analiză cu elemente finite. Ed. Tehnică, București, 1991.

71. *** – Ghid de interpretare a cerințelor esențiale ale construcției în vederea stabilirii adecvării la o utilizare prevăzută a produselor pentru construcții, indicativ GT051-2002. Buletinul Construcțiilor, vol.23/ 2003.

72. *** – Ghid pentru evaluarea riscului de incendiu și a siguranței la foc la săli aglomerate, indicativ GT 030-01. ARTECNO, 33, 2005.

73. *** – Ghid pentru instalații electrice cu tensiuni de până la 1000 V c.a. și 1500 V c.c., indicativ GT 052-2000. Buletinul Construcțiilor, vol. 3, 2001.

74. *** – Ghid privind alegerea echipamentelor aferente instalațiilor electrice din clădiri, indicativ GP 028-1999. Buletinul Construcțiilor, vol. 10, 2001.

75. *** – Ghid privind proiectarea scărilor și rampelor la clădiri, indicativ GT 089-2003. Buletinul Construcțiilor, vol. 21, 2004.

76. Ghiorghiu I.S., Anghel I., Popa C. – Modelarea și simularea evacuării în caz de incendiu, a XI-a Sesiune de Comunicări Științifice, SIGPROT 2008.

77. Golgojan I.P. – Contribuții la creșterea siguranței la incendiu a clădirilor cu aglomerări de persoane. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții din București, 2008.

78. Gormsen H., Jeppesen N., & Lund A. (1984),”The Causes of Deaths în Fire Victims”, Forensic Sci. Int. vol. 24, 107 – 111.

79. *** – Guide for Smoke Management Systems în Malls, Atria, and Large Areas, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 1995.

80. Buchanan H. A. – “Structural Design for Fire Safety”, Ed. John Wiley & SONS LTD.

81. Mitler H.E. – “Comparison of Several Compartment Fire Models: An Interim Report, National Bureau of Standards”, NBSIR 85-3233, 1985.

82. Morgan H.P. – “Design Methodologies for Smoke and Heat Exhaust Ventilation”, CRC Ltd, London, 1999.

83. Hagglund A. (1983),”Deaths from Fire în Sprinkler-Protected Buildings”, Fire Technol. vol. 19, 210 – 214.

84. Haimes Y.Y. – Risk Modeling, Assesment and Management. Ed. John Wiley & Sons, New York, 1983.

85. Harper C.A. – Handbook of building materials for fire protection. Ed. McGraw-Hill, New York, 2004.

86. Harrison R., Spearpoint M. – Smoke management issues în buildings with large enclosed spaces. Melbourne, Australia: Fire Australia 2006, 1-3 Nov 2006.

87. Hertz D.B., Thomas H. Risk analysis and its Aplications. Ed. John Wiley & Sons, New York, 1983.

88. Heskestad G. – Fire plumes, flame height, and air entrainment. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2002, p. 2-1-2-14.

89. Homeag I. – Modelarea incendiilor. XIth Scientific Conference with International Participation – SIGPROT 2008, București, May 30, 2008, pp.107-115.

90. – http://en.wikipedia.org/wiki/One_Meridian_Plaza

91. – http://www.fire.nist.gov/fds

92. – http://www.igsu.ro – sit-ul oficial al Inspectoratului General pentru Situații de Urgență;

93. – http://www.igsu.ro/buletin_pompieri – Publicații de specialitate ale IGSU;

94. – http://www.interfire.org

95. – http://www.irc.nrc-cnrc.gc.ca

96. – http://www.lafire.com/famous_fires/880504_1stInterstateFire/ 050488_Interstate Fire.htm

97. – http://www.mvfri.org/Contracts/Final20Reports/SWRI_toxicity.pdf

98. – http://www.nfpa.org

99. – http://www.nist.gov/bfrl/software.cfm

100. – http://www.plazalangai.lt/uploads/files/dir17/14_0.php

101. – http://www.vtt.fi/publications/

102. Hurst N. W. & Jones T. A. (1985),”Review of Products Evolved from Heated Coal, Wood and PVC”, Fire and Materials vol. 9, 1 – 8.

103. Incropera F.P., DeWitt D.P. – Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6th edition,. John Wiley and Sons, New York, 2007

104. *** – International Law Book Services, (1988), “Fire Services Act”, Kuala Lumpur : Golden Book Centre.

105. Klote J.H. – “An Engineering Approach to Tenability Systems for Atrium Smoke Management”, ASHRAE Transactions, Vol.105, Part 1, 1999.

106. Klote J.H. – Method of Predicting Smoke Movement în Atria With Application to Smoke Management, National Institute of Standards and Technology, NISTIR 5516, 1994.

107. Klote J.H., J.A. Milke – Design of Smoke Management Systems, American Society of Heating, Refrigerating and Airconditioning Engineers, Atlanta, GA, 1992.

108. Kaplan H.L. and Hartzell G.E. "Modeling of Toxicological Effects of Fire Gases: 1. Incapacitating effects f Narcotic Fire Gases”, J. Fire Sciences 2 287-305 (1984).

109. Kaplan H.L., Grand A.F. and Hartzell G.E. Combustion Toxicity: Principles and Test Methods, Technomic Publishing, Lancaster, PA (1983).

110. Kerber S. – Evaluation of Ability of Fire Dynamics Simulator to Stimulate Positive Pressure Ventilation în the Laboratory and Practical Scenarios, NIST Special Publication 7315, April 2006.

111. Kim A. K. and Lougheed G. D. The Protection of Glazing Systems with Dedicated Sprinklers, J. Fire Protection Engineering 2, 49-59 (1990).

112. L.Y. Cooper – “ASET – A Computer Program for Calculating Available Safe Egress Time” Fire Safety Journal, Vol. 9, 1985.

113. Leca A., Miladin E., Stan M. Transfer de căldură și masă – o abordare inginerească. Ed. Tehnică, București, 1998.

114. *** – Legea nr. 307/2006 privind apărarea împotriva incendiilor. Monitorul Oficial nr. 633/21.07.2006, partea I.

115. *** – Legea nr.10/1995 privind calitatea în construcții, cu modificările și completările ulterioare.

116. *** – Legea nr.50/1991 privind autorizarea lucrărilor de construcți, cu modificările ulterioare, republicată. Monitorul Oficial nr. 933/2004, partea I.

117. Leonăchescu N. – Termotehnică. Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1981.

118. Lovatt A. ”Comparison studies of zone and CFD fire simulations”, Fire engineering research report, University of Canterbury, 1998

119. *** – Manual ME 005 – 2000 – Manual pentru întocmirea instrucțiunilor de exploatare privind instalațiile aferente construcțiilor;

120. *** – Manual privind exemplificări, detalieri și soluții de aplicare a prevederilor normativului de siguranță la foc a construcțiilor P118-99, indicativ MP 008/2000. Buletinul Construcțiilor, vol. 8, 2001.

121. Magnusson S. E. – Risk Assessment, Department of Fire Safety Engineering, Lund, Sweden.

122. McArthur N. A. The Performance of Aluminum Building Products în Bushfires, Fire and Materials 15, 117-125 (1991).

123. McDermott R. et al. Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 2: Verification. National Institute of Standards and Technology, U.S.A., December, 2008.

124. McGrattan K. et al. – Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model, National Institute of Standards and Technology, U.S.A., December, 2008.

125. McGrattan, K., Hostikka S.,Floyd J, Baum, H., Rehm,R. – Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide. NIST Special Publication 1018-5, January 2008.

126. McGrattan K., Klein B., Hostikka S., Floyd J. – Fire Dynamics simulator (Version 5) User’s Guide. NIST Special Publication 1019-5, January 2008.

127. *** – Metodologia privind identificarea, evaluarea și controlul riscurilor de incendiu, aprobată prin Ordinul M.A.I. nr. 210/21.04.2007. Monitorul Oficial nr. 360/02.05.2007, partea I.

128. *** – National Fire Protection Association, (1991), “Fire Protection Handbook”, Quincy, MA: NFPA.

129. *** – National Fire Protection Association, (1995), “National Fire Codes”, Quincy, MA: NFPA.

130. *** – National Fire Protection Association, (1996), “1996 Fire Loss Summary”, Quincy, MA : NFPA.

131. Newman, B. G., (1982), “The Hazard of Taking the Heat”, Fire Sci. Today vol. 49, no. 8, 22 – 23.

132. *** – Normativ cadru privind detalierea conținutului cerințelor stabilite prin Legea 10/1995 – indicativ NC 001-1999. Buletinul Construcțiilor, vol. 1, 2001.

133. *** – Normativ GP 063 – 2001 – Ghid pentru proiectarea, executarea și exploatarea dispozitivelor și sistemelor de evacuare a fumului și a gazelor fierbinți din construcții în caz de incendiu;

134. *** – Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni până la 1000V c.a. și 1500V c.c. – indicativ NP I 7-2002. Buletinul Construcțiilor, vol. 1, 2003.

135. *** – Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice de semnalizare a incendiilor și a sistemelor de alarmare contra efracției din clădiri – indicativ I 18/2-2002. Buletinul Construcțiilor, vol. 6, 2004.

136. *** – Normativ pentru proiectarea și executarea sistemelor de iluminat artificial din clădiri – indicativ NP 061-2002. Buletinul Construcțiilor, vol. 10, 2003.

137. *** – Normativ pentru proiectarea, executarea și exploatarea instalațiilor de stingere a incendiilor – indicativ NP 086-2005. Monitorul Oficial, nr. 74/02.02.2010, partea I bis.

138. *** – Normativ privind proiectarea construcțiilor și instalațiilor speciale privind prevenirea și stingerea incendiilor – indicativ NP 071-2002. Buletinul Construcțiilor, vol. 14, 2002;

139. *** – Normativ privind siguranța la foc a construcțiilor – indicativ P 118- -99, aprobat cu ordinul MLPAT nr.27/N/1999. Buletinul Construcțiilor, vol 7, 1999.

140. *** – Norme generale de apărare împotriva incendiilor, aprobate prin Ordinul ministrului administrației și internelor nr.163/2007. Monitorul Oficial nr. 216/29.03.2007, partea I.

141. Pauls J.L. Calculating Evacuation Time for Tall Buildings. în SFPE Symposium: Quantitative Methods for Life Safety Analysis, Society of Fire Protection Engineers, Boston (1986).

142. Pauls J. Selected Human Factors Aspects of Egress System Design, presentation at CIB TG50 and W14 Joint Symposium on Tall Buildings and Fire, September 2006.

143. Pauluhn J. 1992. "Modeling of Toxicological Effects of Fire Effluents: Prediction of Toxicity and Evaluation of Animal Model”, Toxicology Letters, 64-65: 265-271.

144. Popa C., Anghel I. – Aspecte generale privind modelarea și simularea incendiilor, București.

145. Quintiere J.G. – ”Compartment fire modelling”, The SFPE Handbook of fire protection engineering, Quincy, Massachussetts, USA, 1995, pag. 125-133.

146. *** – National Institute of Standards and Technology, NIST Technical Note 1299, 1993.

147. Radu A. – Securitatea clădirilor în caz de incendiu. Rev. Construcțiilor, nr.20, octombrie 2006.

148. Radu A., Bliuc I., Vasilache M. – Higrotermică aplicată. Ed. Societății Academice Matei-Teiu Botez, Iași, 2004.

149. Radu A., Vasilache M.,Ospir D., Mocanu A., Avram C. – Simularea ventilării naturale în clădiri prin modelare numerică. Lucrările celei de a IV-a conferințe a Acadmiei de Științe Tehnice din România, Iași, 19-20 noiembrie 2009, vol.2, pp. 17-183.

150. Radu A., Vereș Al. – Construcții civile, partea I, Ed. Institutului Politehnic Iași, 1985.

151. Raymond F. – An international survey of computer models for fire and smoke. Journal of Fire Protection Engineering, , 1992, vol. 4, nr. 3, pag. 83-92.

152. Roșu D. – Contribuții la evaluarea securității la incendiu a parcajelor subterane, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iași, 2010.

153. Spearpoint M.J. – The effect of pre-movement on evacuation times în a simulation model. Journal of Fire Protection Engineering, 14, 1, 2004, pp.33-53.

154. Spearpoint M.J. – The potential impact of building product models on fire protection engineering. Fire Protection Engineering, 19, 2003, pp.42- -48.

155. *** – SR CEN/TR 12101-5:2007 – Sisteme de control a fumului și gazelor fierbinți. Partea 5: Ghid de recomandări funcționale și metode de calcul pentru sisteme de ventilare pentru evacuarea fumului și gazelor fierbinți. ASRO, 2005.

156. *** – SR EN 12101-10:2006 – Sisteme pentru controlul fumului și gazelor fierbinți. Partea 10: Echipamente de alimentare cu energie. ASRO, 2005.

157. *** – SR EN 12101-3:2003/AC:2005 – Sisteme de control a căldurii și a fumului. Partea 3: Specificații pentru ventilatoare mecanice de evacuare a fumului și gazelor fierbinți. ASRO, 2005.

158. *** – SR EN 12101-6:2005 – Sisteme pentru controlul fumului și gaze- lor fierbinți. Partea 6: Specificații pentru sisteme cu presiune diferențială – Kituri. ASRO, 2005.

159. *** – SR EN 13501-1:2004 – Clasificarea produselor pentru construcții în funcție de comportarea la foc. Partea 1: Clasificarea în funcție de rezultatele încercărilor de reacție la foc. ASRO, 2004.

160. *** – SR EN 1991-1-2:2004 – Eurocod 1: Acțiuni asupra structurilor Partea 1-2: Acțiuni generale-Acțiuni asupra structurilor expuse la foc. ASRO, 2004.

161. *** – SR EN 1992-1-2: 2006 – Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton Partea 1-2: Reguli generale. Calculul comportării la foc. ASRO, 2006.

162. *** – SR EN 1993-1-2: 2006/AC:2006 – Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oțel Partea 1-2: Reguli generale – Calculul comportării la foc. ASRO, 2006.

163. *** – SR EN 1994-1-2: 2006 – Eurocod 4: Proiectarea structurilor compozite de oțel și beton Partea 1-2: Reguli generale . Calculul structurilor la foc. ASRO, 2006.

164. *** – SR ISO 6241 : 1998 – Standarde de performanță în clădiri. Principii de elaborare și factori de luat în considerare. IRS, București, 1985.

165. *** – SR ISO 6309:1998 – Protecție împotriva incendiilor. Indicatoare de securitate. IRS, București, 1998.

166. *** – SR ISO 7162 : 1998 – Standarde de performanță în clădiri. Conținutul și modul de prezentare al standardelor pentru evaluarea performanțelor. IRS, București, 1985.

167. *** – STAS 10903/2-79 – Determinarea sarcinii termice în construcții. IRS, Ed. Tehnică, București, 1979.

168.*** – http://documents.tips/documents/evaluarea-riscului-instalatiilor-tehnologice-ale-rafinariei-petrobrazidoc.html 2004

169. *** – STAS 12400/2-85 – Construcții civile și industriale. Performanțe în construcții. Noțiuni și principii generale Mod de exprimare a performanțelor clădirii în ansamblu. IRS, Ed. Tehnică, București, 1985.

170. Strugariu R., Pietreanu C., Petcana C. – Managementul limitării propagării fumului în atriumuri, a XI-a Sesiune de Comunicărrri Științifice, SIGPROT 2008

171. Ștefănescu, D. ș.a. – Bazele termotehnicii. Ed. Didactică și pedagogică, București, 1970.

172. Ștefănescu, D., Leca, A., Luca, L., Badea, A., Marinescu, M. – Transfer de căldură și masă – Teorie și aplicații. Ed. Didactică și pedagogică, București, 1983.

173. Sumi, K., and Tsuchiya Y. Evaluating the Toxic Hazard of Fires. National Research Council of Canada, Division of Building Research, Canadian Building Digest 197, July 1978.

174. Tanaka, T. et al. – Performance-Based Fire Safety Design of a High-rise Office Building, to be published (1998).

175. Templar, J. The Staircase – Studies of Hazards, Falls, and Safer Design, MIT Press, Atlanta, GA 1992.

176. Urdăreanu Tiberiu, Ilie Gheorghe și Blaha Mircea Securitatea Instituțiilor; Editura UTI, București 1998.

177. Tong, D. & Canter, D. (1985), “The Decision to Evacuate: A Study on the Motivations which Contribute to Evacuation în the Event of Fire”, Fire Safety J. vol. 9 no. 3, 257 – 265.

178.*** – http://documents.tips/documents/lucrare-disertatie-managementul-riscului.html 2009

179. Șerbu T. – Elemente generale de teoria riscului, București.

180. Vasilescu Al.I. – Analiza dimensională și teoria similitudinii. Ed. Academiei, București, 1969.

181. Velicu C. – Reabilitarea termofizică a clădirilor. Ed. Experților tehnici, Iași, 2007.

182. Versteeg H.K., Malalasekera W. – An introduction to computational fluid dynamics – The finite volume method. Longman Scientific & Technical Essex England, pp.103-133, 1995.

183. Vițelaru F. Contribuții privind evacuarea fumului și persoanelor din clădiri etajate pentru birouri, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iași, 2011.

184. Zgavarogea I. – Contribuții teoretice și experimentale la ventilarea incintelor cu pericol de foc. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții din București, 2002.

185. Zoicaș C.R. – Studii și strategii manageriale privind identificarea, analizarea, evaluarea și cuantificarea riscurilor asociate evenimentelor de urgență. Teză de doctorat, Universitatea „Petrol- -Gaze” din Ploiești, 2008.

186. Pavel A., Mocioi I.A., Anghel I. ș.a. – Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj-petrochimie. – 6. Filozofia conceptelor privind incendiile, exploziile și șocurile. București, Editura ILEX, 2008.

187. Pavel A., Mocioi I.A., Anghel I. ș.a. – Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj-petrochimie. – 9. Filozofia conceptelor terminologice privind ingineria modernă. București, Editura ILEX, 2008.

188. Pavel A., Mocioi I.A., Anghel I. ș.a. – Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj-petrochimie. – 5. Fenomenologia BLEVE și incidentele de speța BLEVE. Norii explozivi de vapori/gaze, București. Editura ILEX, 2007.

189. Pavel A. ș.a. – Protecția antiexplozivă a instalațiilor tehnologice. Vol. 1 și 2. București, Editura Tehnică, 1989 (1) și 1993 (2).

190. Pavel A. – Siguranța în funcționare a utilajelor petrochimice. București, Editura Tehnică, 1988, vol.3.

191. Flucuș I., Șerban M. – Considerații privind comportarea și protecția la foc a construcțiilor și instalațiilor în contextul legislației actuale din domeniul apărării împotriva incendiilor. București, Editura Academică, 2001.

192. Cavaropol D.V. – Elemente de dinamica gazelor: instalații de GPL și GNL. Editura M.I.R.A., București, 2008.

193. Nicolae V. – Protecția depozitelor de produse petroliere împotriva incendiilor. Editura UPG, Ploiești, 2008.

194. DiNenno P.J. – SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 3rd edition, 2002.

195. Lees F.P. – Loss Prevention in the Process Industries. Butterworth-Heinemann, 2nd edition, London, 1996.

196. Quintiere J.G. – Fundamentals of Fire Phenomena. John Wiley and Sons, University of Maryland, USA, 2006.

197. Drysdale D.D. – An Introduction to Fire Dynamics. John Wiley and Sons, 2nd edition, New York, USA, 2002.

198. Cote A.E. – Fire Protection Handbook. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 17th edition, 2001. Teză de doctorat – Rezumat – 50.

199. Vervalin C.H. –Fire protection manual for hydrocarbon processing plants. Vol. 1 și 2. Houston, Gulf Publishing Co., 1981 (2) și 1985 (1).

200.Barry T.F. – Risk-Informed. Performance-Based Industrial Fire Protection. An Alternative to Prescriptive Codes. TF Barry Publications and Tennessee Valley Publishing, Knoxville, TN, November 2002.

201. Galland R.W. – Physical Properties Of Hydrocarbons. Vol 2. Gulf Professional Publishing, USA, 1984.

202. Anderson D.A., Tannehill J.C., Pletcher R.H. – Computational Fluid Mechanics And Heat Transfer. Taylor & Francis, 2nd edition, Texas, USA, 1997.

203. Incropera F.P., DeWitt D.P. – Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6th edition. John Wiley and Sons, New York, 2007.

204. Bird R.B., Stewart W. E., Lightfoot E. N. – Transport Phenomena, 2nd edition. John Wiley and Sons, Inc., New York, 2002.

205. Bejan A. – Heat Transfer Handbook. John Wiley and Sons, New Jersey, 2003.

206. Ferziger J.H., Peri´c. M. – Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer-Verlag, Berlin, 3rd edition, 2002.

207. Hoffman J.D. – Numerical Methods for Engineers and Scientists. Marcel Dekker, 2nd edition, New York, 2002.

208. Cavaropol D.V. – Contribuții în dinamica jeturilor. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții din București, 1999.

209. Stoia N. – Analiza comportării sistemelor dinamice neliniare prin simulare numerică. Teză de doctorat, Academia Română – Institutul de Matematică, București, 2000.

210. Ștefan T. – Studii și cercetări privind riscul ecologic în operarea unor sisteme tehnologice de procesare industrială. Teză de doctorat, Universitatea „Petrol-Gaze” din Ploiești, 2014.

211. Oltean D. – Contribuții privind managementul riscului de incendiu în condițiile urbane ale unei metropole. Teză de doctorat, Universitatea “Petrol-Gaze” din Ploiești, 2006.

212. Șerban M. – Contribuții teoretice și experimentale la studiul instalațiilor hidraulice destinate stingerii incendiilor. Teză de doctorat, Universitatea „Politehnica” din București, 2006.

213. Enciu V. – Contribuții teoretice și experimentale la creșterea eficienței apei pulverizate în procesul stingerii incendiilor. Teză de doctorat, Universitatea „Politehnica” din București, 2007.

214. Toader L. – Cercetări privind diminuarea pierderilor de produse petroliere la depozitarea în rezervoare. Teză de doctorat, Universitatea „Petrol-Gaze” din Ploiești, 2007.

215. Golgojan I.P. – Contribuții la creșterea siguranței la incendiu a clădirilor cu aglomerări de persoane. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții din București, 2008.

216. *** – Méthodes pour l’évaluation et la prévention des risques accidentels (DRA-006) -Ω-2 Feux de nappe. INERIS, France, Octobre 2002.

217. McGrattan K. et al. – Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model. National Institute of Standards and Technology, U.S.A., December, 2008.

218. McDermott R. et al. – Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 2: Verification. National Institute of Standards and Technology, U.S.A., December, 2008.

219. McGrattan K. et al. – Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 3: Validation. National Institute of Standards and Technology, U.S.A., December, 2008.

220. Koseki H. – “Large Scale Pool Fires: Results of Recent Experiments”. In Fire Safety Science – Proceedings of the Sixth International Symposium, IAFSS, Poitiers, France, 1999.

221. Babrauskas V. – “Estimating Large Pool Fire Burning Rates”. Fire Technology, 19 (1983), 4, p. 251-261.

222. Evans D.D. et al. – “In Situ Burning of Oil Spills”. J. Research of the National Institute of Standards and Technology, 106 (2001), 1, p. 231-278.

223. McGrattan K.B., Baum H.R., Hamins A. – “Thermal Radiation from Large Pool Fires”. NISTIR-6546, NIST, Gaithersburg, Md., U.S.A, 2000.

224. Gritzo L. – “Radiative Heat Transfer from Large Pool Fires”. Proceedings, 5th International Seminar Fire and Explosion Hazards. Edinburgh, UK, 2007.

225. McGrattan K.B., Baum H.R. and Rehm R.G. – “Numerical Simulation of Smoke Plumes from Large Oil Fires”. Atmospheric Environment, 30 (1996), 24, p. 4125-4136.

226. Anghel I., Popa C., Pavel A. – „Numerical Simulation of Kerosene Pool Fires”. Buletinul Universitatea „Petrol – Gaze” din Ploiești – Seria Tehnică, Vol. LVIII, Nr. 4/ 2006, pag. 53-60.

227. Anghel I., Popa C., Panaitescu V. – „Modelarea incendiilor de fluide lichide combustibile”. A IX-a Conferință Națională Multidisciplinară cu Participare Internațională – “Profesorul Dorin Pavel – fondatorul hidroenergeticii românești”, Sebeș, 2009, pag. 363-370.

228.***-http://www.isumm.ro/wp-content/uploads/2013/07/ordin-MAI-nr.-89-din-19-iunie-2013

229. Pavel A. ș.a. – Riscuri și surse de avarii mecanotehnologice în rafinaj- -petrochimie. 1. Criteriile generale de securitate tehnică. 2. Tensiunile reziduale. 3. Efectele concentratoare și efectele amplificatoare (intensificatoare) de tensiuni mecanice. 4. Fragilizarea. Fisurarea. Fracturarea. 5. Fluajul. 6. Flambajul, voalarea, colapsul. București, Editura ILEX, 2007-2011.

230. *** – International Atomic Energy Agency-IAEA. Remediation process for areas affected by past activities and accidents. Safety guide; Remediation of areas contaminated by past activities and accidents. Safety requirements. Safety Standards Series No. WS- -G-3.1 and WS-R- -3, Date of Issue, 2007 (28 Mar.) a. 2003 (19 Dec.).

231. Bălulescu R.M.. – Cercetări privind sisteme performante de siguranță la foc pentru clădirile de producție și depozitare și instalațiile aferente acestora. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții din București, 2004.

232. *** – Directiva 96/82/CE („Seveso”) a Consiliului din 9 decembrie 1996 privind controlul asupra riscului de accidente majore care implică substanțe periculoase (26 de articole, 6 anexe).

233. Anderson G. ș.a. – „On the aggregation of local risk models for global risk management”, 2005, Apr.

234. Sobh Mahmoud – „Using strategic risk analysis in investment projects”. În: Economy and Trade Scientific Magazine, 2002.

235. Bârsan-Piu N., Popescu I. – „Managementul riscului. Concepte, metode, aplicații”. Brașov, Editura Universității „Transilvania”, 2003.

236. Pavel A. ș.a. – Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj-petrochimie. 1. Răbufnirea și disrupția. 2. Temperatura. 3. Mediile (fluidele și alte substanțe) tehnologice. 4. Durata. 5. Fenomenologia și incidentele de speța BLEVE. Norii explozivi de vapori/gaze. 6. Filozofia conceptelor privind incendiile, exploziile și șocurile. 7. Gheața. 8. Diagnoză tehnică. 9. Filozofia conceptelor terminologice privind ingineria modernă. București, Editura ILEX ș. a., 2007-2012.

237. Anghel I. – Modelarea matematică a incendiilor. Teză de doctorat, Academia de Poliție București – Facultatea de Pompieri, 2009.

238. Theuns E. – Numerical Modelling of Flame Spread. Doctoral Thesis, Ghent University, Belgium, May 2003.

239. Cadorin J.F. – Compartment Fire Models for Structural Engineering. These de doctorat, Universite de Liege, Belgium, Juin 2003.

240. Ho S.P. – Water Spray Suppression and Intensification of High Flash Point Hydrocarbon Pool Fires. Doctoral Thesis, Worcester Polytechnic Institute, U.S.A., August 2003.

241. Li J. – Experimental and Numerical Studies of Ethanol Decomposition Reactions. Doctoral Thesis, Princeton University, U.S.A., 2004.

242. Blomqvist P. – Emissions from Fires Consequences for Human Safety and the Environment. Doctoral Thesis, Department of Fire Safety Engineering Lund Institute of Technology, Sweden, September 2005.

243. Crina I.H. – C1-C4 Hydrocarbon Oxidation Mechanism. Doctoral Thesis, University of Heidelberg, Germany, September 2006.

244. Cavaropol D.V., Flucuș I., Anghel I. ș.a. – Sisteme eficiente de realizare a unor structuri ușoare rezistente la foc pentru construcții civile. Contract AMTRANS nr. 7B07/2004, Facultatea de Pompieri, România, 2006.

245. Darie E., Flucuș I., Anghel I. ș.a. – Cercetări teoretice și experimentale privind eficiența energetică și securitatea la incendiu a sistemelor de încălzire pentru construcții industriale. Contract AMTRANS nr. 7B26/2004, Facultatea de Pompieri, România, 2007.

246. Anghel I. – Stadiul actual al cercetărilor, național și internațional, privind modelarea, simularea și analiza numerice ale dezvoltării incendiilor în structurile și sistemele industriale. Raportul de cercetare științifică nr. 1. Universitatea „Petrol – Gaze” din Ploiești, 2008.

247. Anghel I. – Cercetări privind evaluarea analitică și numerică a dezvoltării incendiilor în structurile și sistemele industriale. Raportul de cercetare științifică nr. 2. Universitatea „Petrol – Gaze” din Ploiești, 2008.

248. Anghel I. – Cercetări experimentale, modelarea, simularea și analiza numerice a dezvoltării incendiilor în structurile și sistemele industriale. Raportul de cercetare nr. 3, Universitatea „Petrol – Gaze” din Ploiești, 2008.

249. Pryor A. J. et al. – Hazards of smoke and toxic gases produced in urban fires. Final report, Contract no. DAHC20-70-C-0212, Southwest Research Institute, Department of Structural Research, San Antonio, Texas, U.S.A., 1969.

250. Hockey S.M., Rew P.J. – Review of Human Response to Thermal Radiation. Contract research report 97/1996, The Health and Safety Commission, Great Britain, 1996.

251. Daycock J.H., Rew P.J. – Thermal radiation criteria for vulnerable populations . Contract research report 285/2000 – The Health and Safety Commission, Great Britain, 2000.

252. Persson B. et al – FOAMSPEX – Large Scale Foam Application- -Modelling of Foam Spread and Extinguishment. SP Swedish National Testing and Research Institute, Sweden, 2001.

253. *** – Méthodes pour l’évaluation et la prévention des risques accidentels (DRA-006) -Ω-5 Le BLEVE, Phénoménologie et modélisation des effets thermiques. INERIS ( Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques ), France, Septembre 2002.

254. Ștefan F., Nicolae I.-N. – “Monitorizarea lucrului cu foc deschis în rafinaj-petrochimie”- CONFERINȚA INTERNAȚIONALĂ ASR “ SUDURA 2010 – Tehnologii de sudare și recondiționare prin sudare”, Universitatea “ Petrol – Gaze” Ploiești, 21–23 aprilie, 2010.

255. Ștefan F., Nicolae I.-N., Ștefan T. – „Monitoring work with open fire in raffinery-petrochemistry”, Buletinul Universității „Petrol-Gaze” din Ploiești, Seria Tehnică, nr. 2/2010, vol. LXII, pag. 261-269, ISSN 1224- -8495.

256. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Eroarea umană – sursă a riscurilor generatoare de situații de urgență”- SESIUNEA DE COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ “Internal Affairs and Justice in the Process of the European and Globalization” – 3rd Edition , Academia de Poliție „Alexandru Ioan Cuza”, București, 13 – 14 mai 2010, ISSN 2066-995x, pag. 763-768.

257. Ștefan F., Nicolae I.-N – „Teorii fundamentale privind managementul riscului tehnic/tehnologic”. SESIUNEA DE COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ “Internal Affairs and Justice in the Process of the European and Globalization” – – 3rd Edition, Academia de Poliție „Alexandru Ioan Cuza”, București, 13 – 14 mai 2010, ISSN 2066-995x, pag. 754-762.

258. Ștefan F., Nicolae I.-N – „Managementul operațional al intervențiilor pentru situații de urgență”, SESIUNEA DE COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE „SECURITATE ȘI APĂRARE EUROPEANĂ ÎN CONTEXTUL CRIZEI ECONOMICO – FINANCIARE” SECȚIUNEA MANAGEMENT ȘI EDUCAȚIE, UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ DE APĂRARE „Carol I”, Editura Universității Naționale de Apărare „Carol I” București, 15 – 16 aprilie 2010, ISBN 978-973-663-809-1 (general), ISBN 978-973-663-825-1, pag. 389-401.

259. Ștefan F. – „ Aspecte fundamentale privind managementul riscului de incendiu”, SESIUNEA DE COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE „SECURITATE ȘI APĂRARE EUROPEANĂ ÎN CONTEXTUL CRIZEI ECONOMICO – FINANCIARE” SECȚIUNEA MANAGEMENT ȘI EDUCAȚIE, UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ DE APĂRARE „Carol I”, Editura Universității Naționale de Apărare „Carol I” București, 15 – – 16 aprilie 2010, ISBN 978-973-663-809-1 (general), ISBN 978-973- -663-825-1, pag. 346-356.

260. Nicolae I.-N., Ștefan F. – „Monitorizarea lucrului cu foc deschis în rafinaj – petrochimie ”, SESIUNEA DE COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE „SECURITATE ȘI APĂRARE EUROPEANĂ ÎN CONTEXTUL CRIZEI ECONOMICO – FINANCIARE” SECȚIUNEA MANAGEMENT ȘI EDUCAȚIE, UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ DE APĂRARE „Carol I”, Editura Universității Naționale de Apărare „Carol I” București, 15 – – 16 aprilie 2010, ISBN 978-973-663-809-1 (general), ISBN 978-973- -663-825-1, pag. 357-368.

261. Nicolae I.-N., Ștefan F., Ștefan T.– “Mass-media, principal factor socio-cultural generator de situații de urgență”, SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ“ AFACERILE INTERNE ȘI JUSTIȚIA ÎN PROCESUL INTEGRĂRII EUROPENE ȘI GLOBALIZĂRII” – SECȚIUNEA ȘTIINȚE INGINEREȘTI – „SIGPROT 2009” ACADEMIA DE POLIȚIE „Alexandru Ioan Cuza”, FACULTATEA DE POMPIERI – București, 15 – 16 octombrie 2009.

262. Ștefan T., Nicolae I.-N., Ștefan F.– “Afectarea factorului de mediu ca urmare a activităților tehnologice din domeniul petrochimic”, SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ “ AFACERILE INTERNE ȘI JUSTIȚIA ÎN PROCESUL INTEGRĂRII EUROPENE ȘI GLOBALIZĂRII” – -SECȚIUNEA ȘTIINȚE INGINEREȘTI – „SIGPROT 2009” ACADEMIA DE POLIȚIE „Alexandru Ioan Cuza”, FACULTATEA DE POMPIERI – București, 15 – 16 octombrie 2009.

263. Ștefan F., Nicolae I.-N. – “Aspecte fundamentale privind managementul securității la incendiu”. Jurnalul de medicină de urgență și salvări în situașii speciale „Serach and rescue 2010” a II-a ediție a Conferinței naționale de medicină de urgență și catastrofă din România, Supliment nr. 1/2010, Oradea 23-28 noiembrie 2010, ISSN 2066-0278, pag. 148-151.

264. Nicolae I.-N., Ștefan F. – „Criminological sources and risks, generated by emergency situations, in petrochemistry” SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ “OPTIMIZAREA PROIECTĂRII CONSTRUCTIVE ȘI TEHNOLOGICE ÎN CONSTRUCȚIA DE MAȘINI” – SECȚIUNEA OPTIMIZAREA ÎN INGINERIA MEDIULUI ȘI PROTECȚIA MEDIULUI – “OPROTEH 2011”, UNIVERSITATEA “Vasile Alecsandri” DIN BACĂU, 24 – 26 mai 2011, E15, ISBN 978-606-527-131-9.

265. Nicolae I.-N., Ștefan F. – „New trends in the monitoring work with open fire in rafinery-petrochemistry” SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ "NOI TENDINTE DE CERCETARE SI DEZVOLTARE IN DOMENIUL INGINERIEI INTEGRATE", Analele Universității Hyperion. Electronică, Automatică și Informatică Aplicată, Editura Victor, București 2011, ISSN 2069_4555, pag. 89-95.

266. Ștefan F., Nicolae I.-N. – „Managementul operațional al intervențiilor în situații de urgență produse la operatori surse de riscuri de accidente majore în care sunt implicate substanțe periculoase” SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ "NOI TENDINȚE DE CERCETARE ȘI DEZVOLTARE ÎN DOMENIUL INGINERIEI INTEGRATE", Analele Universității Hyperion. Electronică, Automatică și Informatică Aplicată, Editura Victor, București 2011, ISSN 2069_4555, pag. 67-73.

267. Nicolae I.-N., Ștefan F. – „Aspecte fundamentale privind implementarea sistemului de management al securității în contextul Directivelor SEVESO” SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ "NOI TENDINȚE DE CERCETARE ȘI DEZVOLTARE ÎN DOMENIUL INGINERIEI INTEGRATE", Analele Universității Hyperion. Electronică, Automatică și Informatică Aplicată, Editura Victor, București 2011, ISSN 2069– – 4555, pag. 95-101.

268. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Aspecte fundamentale privind securitatea tehnică/tehnologică în asigurarea calității mediului”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 5, București 2011, ISSN 2065-9318, pag. 457-463.

269. Nicolae I.-N., Ștefan F., Dumitru E. T. – “Abordarea criminologică a erorii umane în managementul procesărilor tehnologice, sursă de riscuri de evenimente generatoare de situații de urgență în rafinaj-petrochimie”, SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ – „SIGPROT 2011” ACADEMIA DE POLIȚIE „Alexandru Ioan Cuza”, FACULTATEA DE POMPIERI – București, 03 noiembrie 2011, Editura Matrix Rom, București 2012, ISSN 1844-7805, pag. 178-182.

270. Dumitru E. T., Nicolae I.-N., Ștefan F.– “ Sistemul de management al securității, sursă de combatere a criminalității industriale, generatoare de situații de urgență în rafinaj-petrochimie”, SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ – „SIGPROT 2011” ACADEMIA DE POLIȚIE „Alexandru Ioan Cuza”, FACULTATEA DE POMPIERI – București, 03 noiembrie 2011, Editura Matrix Rom, București 2012, ISSN 1844-7805, pag. 168-172.

271. Ștefan F., Dumitru E. T., Nicolae I.-N. – “Unele aspecte fundamentale privind periculozitatea și indicatorii de periculozitate în situații de urgență, la rezervoarele industriale de produse petroliere”, SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ SESIUNEA ȘTIINȚIFICĂ DE COMUNICĂRI CU PARTICIPARE INTERNAȚIONALĂ – „SIGPROT 2011” ACADEMIA DE POLIȚIE „Alexandru Ioan Cuza”, FACULTATEA DE POMPIERI – București, 03 noiembrie 2011, Editura Matrix Rom, București 2012, ISSN 1844-7805, pag. 173-177.

272. Ștefan F.– “Managementul securității la incendiu”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 3, București, 2011, ISSN 2065-9318, pag. 334-340.

273. Ștefan F., Nicolae I.-N. – “Instituționalizarea în România a Directivelor Europene SEVESO”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I., nr. 3, București, 2013, ISSN 2065-9318, pag. 45-58.

274. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Aspecte fundamentale și unele generalități privind criminologia industrială”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 3, București, 2013, ISSN 2065-9318, pag. 270-280.

275. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Unele generaliăți, concepte fundamentale și terminologii conforme privind Directivările SEVESO”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 4, București, 2013, ISSN 2065-9318, pag. 107-114.

276. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Factorul uman în sistemele de operare/ /procesare tehnică/tehnologică, subiect de studiu al criminologiei industriale”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 5, București, 2013, ISSN 2065-9318, pag. 293-305.

277. Nicolae I.-N., Ștefan F. – „Identificarea și analizarea hazardurilor/ /riscurilor de accidente majore în care sunt implicate substanțe periculoase. Metodele de prevenire”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 4, București, 2014, ISSN 2065- -9318, în curs de publicare.

278. Nicolae I.-N., Ștefan F. − „Scenarizarea accidentelor majore în care sunt implicate substanțe periculoase, a cauzelor declanșatoare și a condițiilor care le fac manifeste”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 1, București, 2014, ISSN 2065-9318, pag. 246-249.

279. Nicolae I.-N., Ștefan F. − „Parametrii tehnici/tehnologici și echipamentele privind securitatea sistemelor tehnice/tehnologice industriale”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I., București, 2014.

280. Nicolae I.-N., Ștefan F. − „Măsuri de protecție și de intervenție privind limitarea consecințelor unui accident major în care sunt implicate substanțe periculoase”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I., București, 2014.

281. Pavel A., Ștefan F. ș.a. – „Rezervoare petroliere ” – vol I, Editura ILEX, București, 2011.

282. Pavel A., Ștefan F. ș.a. – „Rezervoare petroliere ” – vol II, Editura ILEX, București, 2012.

283. Pavel A., Ștefan F. ș.a. – „Rezervoare petroliere ” – vol III, Editura ILEX, București, 2013.

284. Pavel A., Ștefan F. ș.a. – „Rezervoare petroliere ” – vol IV, Editura ILEX, București, 2014.

285. Pavel A., Ștefan F. ș.a. − „Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj-petrochimie. 4. Durata, factor de risc”, Editura ILEX, București – 2013.

286. Pavel A., Ștefan F. ș.a. – „Riscuri și surse de avarii tehnologice în rafinaj- -petrochimie. 1.Răbufnirea și Disrupția”, Editura ILEX, București – – 2013.

287. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Riscuri implicate în procesarea tehnologică în corelație cu factorul uman”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 2, București, 2012, ISSN 2065-9318, pag. 356-371.

288. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Conceptul fundamental privind periculozitatea și indicatorii de periculozitate”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 6, București, 2012, ISSN 2065-9318, pag. 247-254.

289. Nicolae I.-N., Ștefan F. – “Accidentul antropic – principala sursă de evenimente generatoare de situații de urgență în domeniul industrial”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 6, București, 2012, ISSN 2065-9318, pag. 238-247.

290. Ștefan F., Nicolae I.-N. – „Instituționalizarea în România a directivelor europene SEVESO”. BULETINUL POMPIERILOR nr. 1/2013, București, Editura Ministerului Afacerilor Interne, ISSN 1222-1325, pag. 19-32.

291. Ștefan F., Nicolae I.-N. – „Aspecte fundamentale și unele generalități privind criminologia industrială”. BULETINUL POMPIERILOR, nr. 1/2013, București, Editura Ministerului Afacerilor Interne, ISSN 1222-1325, pag. 275-283.

292. Ștefan F., Nicolae I.-N. – “Unele particularități privind riscul și incertitudinea în mediul industrial al hidrocarburilor”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 1, București, 2015, ISSN 2065-9318, pag. 356-371.

293. Ștefan F., Nicolae I.-N. – “Identificarea și analizarea hazardurilor/ /riscurilor de accidente. Metodele de prevenire”. BULETINUL DE INFORMARE ȘI DOCUMENTARE AL M.A.I. nr. 2, București, 2015, ISSN 2065-9318, în curs de publicare.

294. Neacșa F., Ștefan F., Frunzaru G. E. – „Mangementul situațiilor de urgență”. Sesiunea științifică de comunicări cu participare internațională “Afacerile interne și justiția în procesul integrării europene și glbalizării, București, 15 – 16 octombrie 2009, I.S.S.N. 2066-995 pag. 732-738;

A N E X E

(în CD atașat Tezei de Doctorat)