Wybuch i jego skutki

Zjawisko wystąpienia wybuchu, w rozumieniu poważnych zagrożeń w zakładach przemysłowych, wymaga spełnienia warunków tzw. „pięciokąta wybuchowego”, przedstawionego na rysunku 1.

Rysunek 1. Pięciokąt wybuchowy

Pięciokąt wybuchowy

Czynniki warunkujące wybuch gazu, par cieczy i pyłów wraz z ich przykładową charakterystyką przedstawione są w tabeli 1.

Tabela 1. Czynniki warunkujące wybuch gazu, par cieczy i pyłów – przykładowa charakterystyka

Czynnik Charakterystyka
Paliwo wilgotność, palność, właściwości fizyko-chemiczne
Utleniacz ilość utleniacza niezbędna do wybuchu
Zapłon efektywne źródło zapłonu, energia, temperatura
Zamknięcie rodzaj ograniczenia przestrzennego, przeszkody, otwory wentylacyjne
Wymieszanie koncentracja w przestrzeni, rozproszenie w przestrzeni (turbulencja)

O ile pożary nie przyczyniają się do wzrostu ciśnienia, a proces spalania zachodzi stosunkowo wolno, o tyle wybuch jest procesem gwałtownego spalania, połączonym ze wzrostem ciśnienia zachodzącym w bardzo krótkim czasie (milisekundy). O charakterze tego procesu decydują warunki dynamiczne, w jakich znajduje się mieszanina palna, a w szczególności turbulencja ośrodka.

Wybuchy na instalacjach przemysłowych stwarzają poważne zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi, jak również destrukcyjnie wpływają na konstrukcje budowlane, generując tym samym poważne straty materialne.

Biorąc pod uwagę dane zestawione w tabelach 2. i 3. okazuje się, że organizm ludzki jest relatywnie bardziej odporny na oddziaływanie wybuchu niż struktury urządzeń czy budynków.

Tabela 2. Wpływ nadciśnienia powstałego wskutek wybuchu na wielkość i typ zniszczeń elementów konstrukcyjnych i instalacji

NADCIŚNIENIE [kPa] SKUTKI
0,14 Dokuczliwy hałas, szum (137 dB)
0,21 Pękanie dużych szyb okiennych (szkło zwykłe)
0,30 Głośny huk (143 dB)
0,70 Rozrywanie ram okiennych
2,7 Wartość bezpieczna dla budynku
2,8 Ograniczone uszkodzenia konstrukcji
4,8 Uszkodzenia konstrukcji budynku
6,9 Częściowe zburzenie budynków bez możliwości ich odbudowania
6,9 – 13,8 Zniszczenie płyt gipsowo-kartonowych, elementów stalowych i aluminiowych, uszkodzenie mocowań i posadowień elementów konstrukcyjnych
9,0 Lekkie odkształcenia ramowej konstrukcji budynków wykonanych ze stali
13,8 Częściowe zawalenie się ścian i dachów budynków
15,8 Dolna granica nadciśnień poważnych uszkodzeń konstrukcji
17,2 Zburzenie 50% domów murowanych
20,7 Niewielkie uszkodzenia ciężkich maszyn i urządzeń (o masie do 1,5 t), zniekształcenie i wyrwanie z posadowienia (fundamentu) konstrukcji stalowych
34,5 – 48,0 Prawie całkowite zniszczenie budynków
48,0 Wywrócenie załadowanych wagonów towarowych
48,0 – 55,1 Zniszczenie ścian murowanych o grubości mniejszej lub równej 0,3 m wykonanych z cegły pełnej
62,1 Całkowite zniszczenie załadowanych, krytych wagonów towarowych
68,9 Całkowite zniszczenie budynków, przesunięcie i poważne uszkodzenie ciężkich maszyn i urządzeń (o masie do 3,5 t)

 

Tabela 3. Wielkość nadciśnienia wybuchu – oddziaływanie na ludzi 

NADCIŚNIENIE [kPa] SKUTKI
1,37 Urazy od pękniętych szyb
16,5 1% uszkodzonych bębenków usznych
19,2 10% uszkodzonych bębenków usznych
41,3 50% uszkodzonych bębenków usznych
34,4 Uszkodzenie płuc
99,9 1% zgonów wskutek uszkodzenia płuc
120,5 10% zgonów wskutek uszkodzenia płuc
137,8 50% zgonów wskutek uszkodzenia płuc
172,6 90% zgonów wskutek uszkodzenia płuc
199,8 99% zgonów wskutek uszkodzenia płuc

Nieodłącznym zjawiskiem towarzyszącym wybuchowi jest gwałtowny przyrost ciśnienia, często połączony z bardzo wysoką temperaturą. Z kolei głównymi parametrami charakteryzującymi oddziaływanie skutków wybuchu na konstrukcje budowlane bądź na człowieka będą: fala uderzeniowa, promieniowanie cieplne, a także szkodliwe produkty spalania i hałas.

Jeśli wybuch powstanie wewnątrz budynku lub aparatu procesowego, wówczas związane z tym będzie zjawisko tzw. „odłamkowania”. Odłamki uszkodzonego podczas wybuchu aparatu czy konstrukcji budowlanych rozlatywać się mogą we wszystkich kierunkach z bardzo dużą prędkością, stanowiąc poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi.

Wyślij pytanie do Eksperta

Imię i nazwisko (wymagane)

Firma (wymagane)

E-mail (wymagane)

Telefon (wymagane)

Temat

Treść wiadomości

Załącz plik