ministerul afacerilor interne creştere a rezistenţei la foc, autor: ... descarcerare, precum și...

MINISTERUL AFACERILOR INTERNE

INSPECTORATUL GENERAL

PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ

PUBLICAŢII DE SPECIALITATE

BULETINUL POMPIERILOR NR. 1/2017

Editura Ministerului Afacerilor Interne

Bucureşti, 2017

Publicaţie editată de

INSPECTORATUL GENERAL PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ

Fondat – 1955

Apare semestrial

Nr. 1 – 2017

COLEGIUL DE REDACŢIE:

Preşedinte: Colonel ing. Daniel-Marian DRAGNE

Redactor-şef: Colonel dr. ing. Cristian DAMIAN

Consultanți științifici:

Conf. col. dr. ing. Emanuel DARIE

Conf. col. dr. ing. Garibald POPESCU

www.igsu.ro/publicatiidespecialitate

© Copyright: I.G.S.U.

® Drepturile asupra materialelor publicate aparţin autorilor

http://www.igsu.ro/publicatii

3

C U P R I N S

Secțiunea I

Lucrări cu caracter profesional

1. Conceptul de apărare împotriva incendiilor. Stingerea incendiilor. Hidraulică

şi mecanica fluidelor. Concepte conexe. Terminologie specifică şi conexă.

(partea a II-a), autori: prof. univ. dr. Gabriela ŞERBĂNOIU, Academia de Poliţie

„Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Drept, Departamentul Poliţie de Frontieră,

Pregătire Schengen şi Limbi Străine, prof. univ. dr. ing. Nicolae GOLOVANOV,

prof. univ. dr. ing. Cornel TOADER, Departamentul de Sisteme Electroenergetice,

Universitatea „Politehnica” Bucureşti, Facultatea de Energetică, prof. univ. dr. ing.

Adrian RETEZAN, Universitatea „Politehnica” din Timişoara, Departamentul de

Construcţii Civile şi Instalaţii, conf. univ. dr. ing. colonel Garibald POPESCU,

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri,

Departamentul de Inginerie şi Situaţii de Urgenţă .......................................................................... 7

2. Metode de protecție pasivă a construcțiilor la acțiuni extreme, autori: student

caporal Alexandru DUMITRU, lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan-Nicolae

TRACHE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ...................... 14

3. English for Firefighters – A Branch of Teaching ESP, autor: prof. Gabriela

ŞERBĂNOIU, Ph. D, „Alexandru Ioan Cuza” Police Academy ................................................... 17

4. Ignifugarea elementelor structurale din lemn, autori: student sergent Florin

PETRACHE, lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan TRACHE, Academia de

Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ............................................................ 23

5. Utilizarea panourilor solare pentru încălzirea unei locuințe, autori: student

sergent Ionel DINU, lector univ. dr. ing. colonel Corina BĂLAN, conf. univ. dr. ing.

colonel Emanuel DARIE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea

de Pompieri .................................................................................................................................... 28

Secțiunea a II-a

Lucrări cu caracter științific

6. Aplicație informatică privind situațiile de urgență, autori: student

sergent Florin-Gabriel GĂZDAC, student sergent Andrei BĂRĂIAN, student sergent

Alexandru BUDEANU, conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel DARIE, conf. univ. dr.

ing. colonel Garibald POPESCU, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” –

Facultatea de Pompieri ................................................................................................................... 36

7. Aplicație informatică privind evaluarea riscului de incendiu și a siguranței la

foc pentru clădiri din domeniul sănătății, autori: student sergent Lucian-Cristian

MIRCEA, lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan TRACHE, Academia de

Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ............................................................ 41

8. Proiectarea și realizarea unei hale pe structură metalică, autori: student

sergent Romică STROE, lector univ. dr. ing. maior Dragoș-Iulian PAVEL, Academia

de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ....................................................... 51

4

9. Proiectarea și realizarea unei staţii de reciclare a deşeurilor, autori: student

sergent George-Codruţ DIACONESCU, lector univ. dr. ing. maior Dragoș-Iulian

PAVEL, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ........................ 60

10. Elemente de fizică a vibrațiilor mecanice cu aplicații în situații de urgență,

autori: student fruntaș Cosmin-Ionuț IOSIF, student fruntaș Lucian-Florin

MACOVEI, conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel DARIE, Academia de Poliţie

„Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ........................................................................ 69

11. Transferul termic conductiv prin structuri mecanice compuse, autori: student

caporal Emil-Cosmin COLȚA, student caporal Răzvan-Iulian ZAMFIRA, student

caporal Vasile-Marian LĂZĂREAN, conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel DARIE,

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ....................................... 76

12. Studiu cu privire la rezistenţa la foc a plăcilor din beton armat,

autor: drd. ing. Marius-Dorin LULEA ........................................................................................... 82

13. Studiu cu privire la termoizolarea elementelor din beton armat ca măsură

de creştere a rezistenţei la foc, autor: drd. ing. Marius-Dorin LULEA ....................................103

14. Ventilarea cu presiune pozitivă la incendii. Stand experimental, autori:

student sergent Samuel BILA, student sergent Lucian-Cristian MIRCEA, conf. univ.

dr. ing. colonel Emanuel DARIE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” –

Facultatea de Pompieri .................................................................................................................113

15. Efectele reabilitării termice a clădirilor la propagarea incendiilor pe fațade,

autori: student sergent Claudiu-Gabriel STAN, student Sebastian-Nicolae STAN,

lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan TRACHE, instructor militar ing.

căpitan Ionuț IORDACHE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” –

Facultatea de Pompieri .................................................................................................................121

16. Dinamica autospecialei pe timpul deplasării la intervenție, autori: student

frt. Mihnea IORDANCA, student fruntaș Norbert STAN, conf. univ. dr. ing. colonel

Emanuel DARIE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea

de Pompieri ...................................................................................................................................130

17. Bilanțul termic al motorului unei autospeciale, autori: student fruntaș Iulian

ENE, student fruntaș Luca LIBOTEAN, conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel

DARIE, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri ......................138

Secțiunea a III-a

Varia

18. Problemă de extrem cu aplicaţii în teoria riscurilor. Baterii acumulatoare

pentru tensiune electromotoare. Elemente de fenomen referitoare la

scurtcircuitul electric. (partea I), îndrumători-autori: prof. univ. dr. ing. Nicolae

GOLOVANOV, Departamentul Sisteme Electroenergetice, Universitatea

„Politehnica” Bucureşti, Facultatea de Energetică, prof. univ. dr. Gabriela

ŞERBĂNOIU, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Drept,

Departamentul Poliţie de Frontieră, Pregătire Schengen şi Limbi Străine, conf. univ.

dr. ing. colonel Garibald POPESCU, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”,

5

Facultatea de Pompieri, Departamentul de Inginerie şi Situaţii de Urgenţă,

studenți-autori: student caporal Ioan Marian-Daniel RAȚIU, student caporal

Adrian-Grigore Turcu, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de

Pompieri .......................................................................................................................................144

19. Problemă de extrem cu aplicaţii în teoria riscurilor, autori: conf. univ. dr. ing.

colonel Garibald POPESCU, conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel DARIE, Academia

de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri, dr. ing. colonel Cristian

DAMIAN, Inspectoratul General pentru Situații de Urgență – Serviciul Publicații de

Specialitate ....................................................................................................................................152

SECŢIUNEA I

LUCRĂRI CU

CARACTER PROFESIONAL

7

CONCEPTUL DE APĂRARE ÎMPOTRIVA INCENDIILOR.

STINGEREA INCENDIILOR. HIDRAULICĂ ŞI MECANICA FLUIDELOR.

CONCEPTE CONEXE. TERMINOLOGIE SPECIFICĂ ŞI CONEXĂ.

(partea a II-a)

Prof. univ. dr. Gabriela ŞERBĂNOIU

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Drept,

Departamentul Poliţie de Frontieră, Pregătire Schengen şi Limbi Străine

Prof. univ. dr. ing. Nicolae GOLOVANOV

Prof. univ. dr. ing. Cornel TOADER

Departamentul de Sisteme Electroenergetice,

Universitatea „Politehnica” Bucureşti, Facultatea de Energetică

Prof. univ. dr. ing. Adrian RETEZAN

Universitatea „Politehnica” din Timişoara,

Departamentul de Construcţii Civile şi Instalaţii

Conf. univ. dr. ing. colonel Garibald POPESCU

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri,

Departamentul de Inginerie şi Situaţii de Urgenţă

Abstract:

În lucrare se prezintă 59 de termeni specifici şi conecşi unor domenii de studiu

cum sunt prevenirea incendiilor, stingerea incendiilor, hidraulică, mecanica

fluidelor.

Datorită importanţei pe care o prezintă în raport cu realitatea obiectivă

curentă, aceştia au fost aduşi la rangul de concept.

Dezideratele principale, în sensul realizării articolului, sunt de modificare

conformă, respectiv de redefinire din punct de vedere juridic, fenomenologic,

conceptual etc. şi implict de traducere a acestor termeni în principala limbă de

circulaţie internaţională (limba engleză).

Sunt rezervate drepturile de autor pentru conţinutul datelor prezentate în

lucrare.

Cuvinte-cheie: substanţă de/pentru stingere, stingere a incendiilor, hidraulică,

mecanica fluidelor, accesorii pentru stingerea incendiilor, instalaţii pentru

stingerea incendiilor, concepte, terminologie, acte normative, prescripţii

tehnice, alimentare cu apă, accesorii pentru trecerea apei.

1. Terminologie. Concepte specifice domeniilor hidraulică şi mecanica fluidelor

pentru construcţii şi instalaţii.

Principalele concepte şi termeni specifici şi conecşi definiţi şi dezvoltaţi în lucrare, cu

referire la apărarea împotriva incendiilor, sunt:

Pierdere de sarcină/friction loss – diferenţă dintre valorile numerice ale pierderilor de

sarcină măsurate între două secţiuni diferite, notate generic (1) şi (2) ale unei conducte, furtun plat

8

sau furtun semirigid aflate sub presiune, prin care circulă un fluid (apă); în raport cu domeniul

hidraulicii şi mecanicii fluidelor, pierderile de sarcină sunt liniare şi locale; tehnic, pierderile de

sarcină, se compun din pierderi liniare şi pierderi locale de sarcină.

Platformă de trecere/hose ramps – plan înclinat modelat cu canale pentru furtunuri tip,

pentru ca acestea să nu se deterioreze atunci când sunt dispuse pe căile de acces/circulaţie.

Pompă centrifugă pentru stingerea incendiilor/centrifugal pump for fire

extinguishing – turbomaşină care dotează autospecialele de prevenire şi stingere a incendiilor,

motopompe, electropompe etc., destinată refulării apei, în scopul stingerii incendiilor.

Pompă centrifugă montată la o autospecială/centrifugal pump mounted on a fire

engine – pompă centrifugă, montată/instalată permanent pe o autospecială, antrenată de motorul

acesteia.

Pompă manuală/stirrup pump/hand pump – pompă portabilă dotată/prevăzută cu

pompă de mână care poate funcţiona în regim de aspiraţie – refulare, furtun cu dimensiuni reduse

şi duză de refulare.

Pompă submersibilă/submersible pump – pompă submersibilă alimentată electric,

proiectată să funcţioneze sub nivelul/suprafaţa apei, destinată pentru aspiraţia apei din subsoluri,

galerii tehnologice, puţuri etc.

Pompă de vid/vacuum pump – dispozitiv prin intermediul căruia se asigură amorsarea

pompelor centrifuge prin rarefierea aerului din coloana de aspiraţie; din punct de vedere

constructiv, acestea pot fi: cu rotor şi palete mobile sau cu dispozitiv de ejecţie (prin utilizarea

gazelor de eşapament de la autospeciale, motopompe etc.).

Postiniţiere incendiu (ecuaţie)/fire post initiation (ecuation) – formă/funcţie implicită

care relevă existenţa în timp şi spaţiu a unui incendiu; aceasta admite ca variabile dependente de

timp şi spaţiu: câmpul/frontul de flăcări, existenţa materialelor combustibile în spaţiile din

vecinătatea focarului (care contribuie la ardere/combustie) şi cantitatea de oxigen din aer, care

este necesar şi suficient să admită valori numerice cuprinse în intervalul %)21...16( ; această

stare se identifică cu starea de incendiu.

Punte de furtunuri/hoses bridge – a se vedea platformă de trecere.

Purtător de ţeavă/pipe carrier – persoană care utilizează o țeavă de refulare, pentru

stingerea unui/unor incendii; parțial sinonim șef de țeavă.

Presiune de vaporizare la apă/water vaporising pressure – variaţie a raportului

33,10...062,0/ vp m, pentru temperatura apei, 100...0t °C.

Presiune/pressure – raport numeric determinat de forţa de apăsare normală pe o

suprafaţă a unui mediu material şi aria suprafeţei.

Presiune generată la pompa centrifugă/pressure generated by centrifugal pump –

presiune generată de către o pompă centrifugă la ieşirea din aceasta; măsurarea presiunii se

realizează la nivelul ultimului etaj al corpului pompei, cu manometre.

Presiune generată la ţeava de refulare/repression pipe’s pressure – presiune generată

la ieşirea dintr-o ţeavă de refulare tip, destinată stingerii incendiilor; presiunea astfel definită, se

numeşte presiune de refulare şi se măsoară în Sistem Internaţional (S.I.) în MPa.

Racord/connection/coupling/junction – accesoriu care se utilizează pentru conectarea

furtunurilor, tuburilor de aspiraţie sau de absorbţie, ţevilor de refulare tip la furtunuri, tuburi de

aspiraţie etc., sau la obturarea unor conducte de refulare şi aspiraţie, destinate stingerii

incendiilor; din punct de vedere al dimensiunilor care se utilizează, racordurile sunt de tipul A, B,

C, D; din punct de vedere constructiv, acestea se clasifică în racorduri: pentru aspiraţie/absorbţie,

de refulare şi înfundate.

Racord de/pentru aspiraţie/absorbţie/aspiration/absorption coupling – accesoriu

destinat racordării tuburilor de aspiraţie/absorbţie ale autospecialelor, motopompelor etc., pentru

realizarea operaţiilor de aspiraţie/absorbţie la apă, din surse naturale sau artificiale.

Racord de/pentru refulare/repression coupling – accesoriu destinat racordării între

mai multe furtunuri plate şi furtunuri plate cu ţevi de refulare, în scopul refulării apei pentru

stingerea incendiilor.

9

Racord de/pentru furtun/hose coupling – accesoriu/piesă care se utilizează pentru

conectarea a două furtunuri cu lungimi diferite sau cu lungimi identice, respectiv pentru a cupla un

alt echipament la un furtun destinat pentru stingerea incendiilor.

Racord înfundat/blank cap/clogged nozzle – accesoriu care se montează la capătul

conductelor, gurilor de aspiraţie, la extremităţile furtunurilor destinate pentru refularea apei

pentru stingerea incendiilor şi au rol de etanşare (capac fix etc.).

Racord înfundat al unei pompe centrifuge/blank cap of a centrifugal pump/clogged

nozzle of a centrifugal pump – capac fix, care se montează în locul racordurilor de aspiraţie şi

de refulare ale unei pompe, atunci când aceasta nu se află în stare de funcţionare.

Reacţia unei ţevi de refulare tip/reaction of a discharge pipe – forţă generată prin

impuls mecanic într-o ţeavă de refulare tip, prin intermediul căreia se transportă apă, destinată

pentru stingerea incendiilor; a se vedea forţă de recul.

Reducţie de/pentru racord/reducer for connection/coupling reducer –

dispozitiv/element tehnic destinat cuplării a două racorduri cu dimensiuni diferite, montate la

accesoriile sau la utilajele necesare intervenţiei pentru stingerea incendiilor (de exemplu, reducţii

A-B, reducţii B-C).

Refulare apă sub formă de jet/water discharge as jet – refularea unor cantităţi de apă

în atmosferă liberă ( MPap 1,0 ) prin intermediul ţevilor de refulare tip, utilizând conducte,

furtunuri plate sau furtunuri semirigide la presiuni şi debite generate de electropompe şi/sau

autospeciale destinate activităţilor de prevenire şi stingere a incendiilor.

Răcire materiale combustibile/cooling of combustible materials/cooling of

inflammable materials – fenomen specific intervenţiei pentru stingerea incendiilor,

care relevă reducerea temperaturii materialelor combustibile din focarul incendiilor

până la valori ale temperaturilor egale cu temperatura mediului ambiant, prin utilizarea de

substanţe adecvate pentru stingere (de exemplu, apă sub formă: de jet compact, jet pulverizat,

ceaţă de apă etc.); în acest mod, substanţele de stingere, intervin asupra materialelor combustibile

din ecuaţia iniţierii unui incendiu şi/sau asupra materialelor combustibile din ecuaţia postiniţierii

unui incendiu.

Releu de maşini, navetă/water shuttle relay – transportul apei cu maşini

cisternă/autospeciale până în zona de operaţii/intervenţie, de la o rezervă de apă aflată la o

distanţă exact definită/specificată.

Remorcher pentru stins incendii/fire tug/fire tow/fire extinguishing tug – navă

remorcher care are în dotare echipamente de intervenţie destinate pentru stingerea incendiilor.

Rezervă statică de apă pentru incendiu/static water reserve for fire – cantitate de apă

prestabilită în faza de proiect, destinată pentru alimentarea cu apă la stingerea incendiilor.

Rezervă statică de apă pentru incendiu/static water reserve for fire – cantitate de

apă, destinată intervenţiei la incendiu, acumulată în mod artificial sau în mod natural.

Robinet manual de închidere/manual closing tap valve – robinet cu acţionare

manuală, instalat adiacent/conex unui hidrant sau unui sistem de stingere echipat cu furtunuri

plate sau cu furtunuri semirigide.

Sorb pentru tub de aspiraţie/strainer for suction hose/strainer for aspiration tube –

element tehnic care se conectează la capătul tuburilor de aspiraţie; este destinat pentru prevenirea

pătrunderii unor corpuri străine în corpul pompei centrifuge, la aspiraţia apei din surse artificiale

sau din surse naturale de apă (bazine de acumulare apă, lacuri, râuri etc.); a se vedea filtru de

aspiraţie.

Sistem de alimentare cu apă destinat autospecialelor/water supply system for fire

trucks – sistem format dintr-o conductă în construcţie din oţel laminat, aluminiu etc., imersată

parţial într-un bazin de acumulare pentru apă, fixată constructiv pe o platformă amenajată

conform, pentru alimentarea cu apă a autospecialelor, motopompelor, electropompelor destinate

stingerii incendiilor etc.; alimentarea cu apă se realizează din surse naturale şi/sau artificiale;

partea imersată a conductei este prevăzută cu sorb, clapetă de reţinere şi guler metalic pentru

controlul riscurilor de generare a vortexurilor.

10

Sistem de rezervare/storage system – concept specific domeniului apărării împotriva

incendiilor, care se prevede din faza de proiect în documentaţiile tehnice şi se materializează

pentru faza de exploatare, în faza de construcţie-montaj; cu referire la conceptul de stingere a

incendiilor, un exemplu în acest sens, este relevat de soluţia tehnică %1002x pentru

electropompele care dotează sistemele sau staţiile de electropompe; raportat la conceptul de

fiabilitate, atunci când din varii motive, una dintre acestea se defectează, până la repararea

acesteia, funcţionează cealaltă unitate.

Sursă de alimentare cu apă/water supply source – locaţie definită exact, în care se

găseşte sursa de apă naturală (râu, lac etc.) sau sursa de apă artificială (bazine, hidranţi,

racorduri ale A.C.S.) de la care se pot alimenta cu apă, mijloacele mobile destinate pentru

stingerea incendiilor.

Sursă de apă deschisă/open water source – rezervă statică de apă la presiune

atmosferică destinată pentru stingerea incendiilor.

Suprafaţă liberă/free surface – suprafaţă de separaţie dintre un mediu lichid şi un

mediu gazos la presiune constantă (suprafaţa de separaţie dintre un lac, bazin de acumulare apă

etc. şi aerul atmosferic).

Substanţă pentru stingerea incendiilor/substance for extinguishing fire – substanţă

care, refulată asupra materialelor combustibile aprinse, permit încetarea proceselor de

ardere/combustie; în raport cu starea de agregare, substanţele de stingere permit clasificarea:

lichide, solide, gazoase; din punct de vedere al efectului, substanţele de stingere permit: răcirea,

izolarea, diluarea, inhibarea, suprimarea, inertizarea unei/unor combustii/arderi.

Stingere incendiu/extinguishing/putting out fire – activități organizate și desfășurate

conform, pentru întreruperea unei/unor arderi/combustii.

Şef de ţeavă/fire fighter/branch man – pompier care deserveşte/controlează o ţeavă de

refulare tip pentru stingerea incendiilor; sinonim servant pompier.

Temperatură de vaporizare la apă/temperature of water vaporization – variaţie a

temperaturii apei în raport cu presiunea de vaporizare.

Timp de amorsare a unei pompe centrifuge/priming time for a centrifugal pump –

timpul necesar pentru realizarea procedurii/operaţiei de amorsare a unei pompe centrifuge,

simultan cu refularea unei cantităţi de apă în scop exact definit (irigaţii în agricultură, consum de

apă în scopuri menajere, stingerea incendiilor etc.).

Tub de aspiraţie/suction hose/aspiration tube – tip de furtun, destinat pentru a realiza

din punct de vedere tehnic, legătura dintre pompa centrifugă şi sursa de apă (artificială sau

naturală), în procesul de aspiraţie a apei din surse artificiale sau naturale de apă; prin

construcţie, permite montarea unui sorb pentru aspiraţie la capătul său.

Tun de apă/water cannon – element tehnic dotat cu ajutaj convergent-divergent, care se

utilizează pentru generarea unor debite de apă sau de spumă; din punct de vedere constructiv,

acestea se clasifică din punct de vedere constructiv în tunuri de apă portabile şi fixe.

Tun de apă fix/fixed water cannon – tun pentru apă montat permanent pe: autospeciale

de intervenţie destinate activităţilor de prevenire şi stingere a incendiilor, nave maritime sau

fluviale de intervenţie, remorchere, autoscări, trenuri p.s.i., în interiorul sau în exteriorul unor

construcţii cu diferite destinaţii (hangare pentru aeronave civile şi/sau militare, parcuri de

rezervoare ale unor depozite de lichide combustibile, depozite de lichide inflamabile etc.).

Tun de apă portabil/portable water cannon – tun destinat stingerii incendiilor care

utilizează ca substanţă de stingere apa; acesta se utilizează/montează în vecinătatea zonelor în

care urmează să se realizeze activităţi specifice de intervenţie.

Tub elementar de curent/curent elementary tube – tub constituit fizic din linii de

curent, care se sprijină pe un contur elementar închis de fluid (apă).

Tub elementar de vârtej/elementary vortex tube – tub constituit fizic din linii de vârtej,

care se sprijină pe un contur elementar închis de fluid (apă).

Ţeavă controlată manual/manually controlled pipe – a se vedea ajutaj controlat

manual.

11

Ţeavă de refulare pentru ceaţă/repression pipe for water mist – dispozitiv/ţeavă tip

controlată manual, care generează apă sub formă dispersă la presiuni variabile: joasă, înaltă,

foarte înaltă.

Ţeavă de refulare pentru stingerea incendiilor/repression pipe for fire extinguishing – dispozitiv/ţeavă tip sau ajutaj divergent – convergent care se montează la extremitatea unui

furtun plat sau a unui furtun semirigid utilizate pentru a dirija şi controla jetul de apă refulat

pentru stingerea incendiilor.

Ţeavă de refulare tip/standard repression pipe – ţeavă de refulare în construcţie

standard.

Vacuum/vacuum – stare de depresiune, care relevă rarefierea unui gaz, în raport cu un

spaţiu închis; se identifică şi se măsoară prin intermediul presiunii gazului pus în discuţie, de

regulă în mm col.Hg; operaţia de generare a vidului, se realizează cu pompe de vid şi se măsoară

cu ajutorul vacuummetrelor; corespunzător activităţilor specifice pompierilor generarea

vacuumului se realizează odată cu amorsarea pompelor centrifuge pentru refularea apei; sinonim

stare de vid.

Vacuummetru/vacuummeter – aparat/instrument/dispozitiv, care se utilizează pentru

măsurarea vidului.

Vâscozitate/viscozity/viscousness – proprietate a unui fluid (apă) de a prezenta

rezistenţă la curgere; fenomenul astfel generat, se datorează stării de tensiune internă.

Vâscozitate cinematică/kinematic viscosity – raportul numeric dintre vâscozitatea

dinamică şi densitatea unui fluid, definit exact.

Vâscozitate dinamică/dynamic viscosity – produsul numeric dintre vâscozitatea

cinematică şi densitatea unui fluid definit exact.

Vortex/vortex – concept specific domeniilor hidraulicii şi mecanicii fluidelor, prin

intermediul căruia, se definesc sau se caracterizează unele fenomene din tehnică: vârtej, fir de

vârtej etc.

Şef de ţeavă/branch man – pompier care utilizează o ţeavă de refulare.

Zonă de operaţii/fire ground/operation zone – spaţiul exact definit, în care se derulează

activităţi/operaţii de intervenţie pentru stingerea incendiilor.

Zonă exact definită a unui vârtej/accurately defined zone of a vortex –

domeniul/spaţiul ocupat de către masa de fluid (lichid-apă) în rotaţie, întreţinută de către un

curent principal (spaţiul delimitat exact din: interiorul unei pompe centrifuge, din zona unui fir de

vârtej închis, între sorbul de aspiraţie al unei coloane de aspiraţie şi suprafaţa liberă a unei

acumulări naturale sau artificiale de apă etc.).

Referinţe bibliografice. Reglementări tehnice şi juridice

[1] O.M.I. nr. 92/1990 – Ordin pentru aprobarea Regulamentului Instrucţiei de

Specialitate al Pompierilor Militari.

[2] SR 2164:1994 – Furtun de refulare cauciucat pentru utilaje de stins incendii, Institutul

Român de Standardizare, Bucureşti, 1994.

[3] SR EN 671-1:2012 Sisteme fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu

furtun. Partea 1: Hidranţi interiori echipaţi cu furtunuri semirigide, Asociaţia Română

de Standardizare, Bucureşti, 2012.

[4] SR EN 671-2:2012: Sisteme fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu

furtun. Partea 2: Hidranţi interiori echipaţi cu furtunuri plate, Asociaţia Română de

Standardizare, Bucureşti, 2012.

[5] SR ISO 8421-1:1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Termeni generali şi fenomene

ale incendiilor, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.

12

[6] SR ISO 8421-8:1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular. Partea 8. Termeni

specifici luptei împotriva incendiilor, intervenţiilor de salvare şi manipulării

materialelor periculoase, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.

[7] SR 13450-2:2016 – Mijloace tehnice şi procedee pentru prevenirea şi stingerea

incendiilor. Autospeciale pentru prevenirea şi stingerea incendiilor. Partea 2, Condiţii

tehnice generale de calitate ale autospecialelor cu apă şi spumă, Asociaţia Română de

Standardizare, 2016.

[8] Legea nr. 307/2006 – Legea apărării împotriva incendiilor, Monitorul Oficial al

României, partea I, nr. 633 din 21.07.2007, cu modificările şi completările ulterioare.

Referinţe bibliografice. Publicaţii de autori

[1] Kiselev, P. – Îndreptar pentru calcule hidraulice, Editura Tehnică, 1988.

[2] Marinescu, D. – Termeni şi expresii p.s.i., Comandamentul Pompierilor, Facutatea de

Pompieri, Centrul de Studii şi Experimentări pentru Prevenirea şi Stingerea

Incendiilor, Serviciul Editorial, Ministerul de Interne, 1991.

[3] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Popescu, S. – Elemente generale referitoare la

mentenanţa instalaţiilor cu funcţii de prevenire/stingere a incendiilor, care utilizează

apa ca substanţă de stingere, International Conference, Building Services and

Ambiental Comfort, th20 edition, April (7...8) 2011, Timişoara, Editura Politehnica,

Timişoara, 2011.

[4] Şerbănoiu, G. – English Course for Firefighters, Editura Sitech, Craiova, 2012.

[5] Popescu, G., Darie, E., Poenaru, M. – Mentenanţa instalaţiilor cu funcţii de

prevenire/stingere a incendiilor care utilizează apa (partea I), Conferinţa cu

participare internaţională „Edificarea societăţii durabile” (27-28) octombrie 2012,

Chişinău, Republica Moldova, 2012.

[6] Popescu, G., Darie, E., Poenaru, M. – Mentenanţa instalaţiilor cu funcţii de

prevenire/stingere a incendiilor care utilizează apa (partea a II-a), Conferinţa cu

participare Internaţională „Edificarea societăţii durabile” (27-28) octombrie 2012,

Chişinău, Republica Moldova, 2012.

[7] Şerbănoiu, G. – English/Romanian Glossary for Firefighters, Editura Ministerului

Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2012.

[8] Popescu, G., Guzu, A. – Evaluarea pierderilor de sarcină pentru furtunuri semirigide

destinate stingerii incendiilor, Buletinul Pompierilor nr. 1/2014, Editura Ministerului

Afacerilor Interne, Bucureşti, 2014.

[9] Popescu, G., Guzu, A., Iacob, A. – Mentenanţa instalaţiilor cu funcţii de

prevenire/stingere a incendiilor care utilizează apa (partea I-a), Sesiunea Ştiinţifică a

Studenţilor Facultăţii de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”

„SIGPROT-2013”, 26 aprilie 2013, Editura MatrixRom, Bucureşti, 2014.

[10] Popescu, G., Iacob, A., Guzu, A. – Mentenanţa instalaţiilor cu funcţii de

prevenire/stingere a incendiilor care utilizează apa (partea a II-a), Sesiunea Ştiinţifică

a Studenţilor Facultăţii de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”


[11] Şerbănoiu, G. – Aspects of Insurance against Fire, Managementul situaţiilor de

urgenţă „SIGPROT-2014”, Lucrările Conferinţei Ştiinţifice Internaţionale din

Facultatea de Pompieri, ediţia a XVI-a, Bucureşti, 2014, Editura MatrixRom,

Bucureşti, 2014.

[12] Popescu, G., Nicolicioiu, A., Mican, H. – Exploatarea instalaţiilor cu funcţii

de prevenire şi stingere a incendiilor. Terminologie specifică şi conexă. Aplicaţii

(partea I-a), Lucrările Sesiunii de Comunicări Ştiinţifice a Studenţilor din

Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” ediţia a XII-a


13

[13] Şerbănoiu, G., Popescu, G., Nicolicioiu, A. – Exploatarea instalaţiilor cu funcţii de

prevenire şi stingere a incendiilor. Terminologie specifică şi conexă. Aplicaţii

(partea a II-a), Lucrările Sesiunii de Comunicări Ştiinţifice a Studenţilor din Facultatea

de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” ediţia a XII-a


[14] Şerbănoiu, G., Popescu, G., Nicolicioiu, A. – Exploatarea instalaţiilor cu funcţii de

prevenire şi stingere a incendiilor. Terminologie specifică şi conexă. Aplicaţii (partea

a II-a), Buletinul Pompierilor 2/2015, Editura Ministerului Afacerilor Interne,

Bucureşti, 2015.

[15] Popescu, G. – Influenţa aditivilor asupra curgerii apei prin conducte şi accesorii

utilizate la stingerea incendiilor (ediţia a II-a), Editura Ministerului Afacerilor Interne,

Bucureşti, 2015.

[16] Şerbănoiu, G. – Aspects of Insurance against Fire, Buletinul Pompierilor nr. 1/2015,

Editura Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2015.

[17] Popescu, G., Mircea, L., Popa, E. – Transformatoare de mare putere, Conceptul de

inertizare. Aplicaţii, Conferinţa cu participare Internaţională „Instalaţii pentru

Construcţii şi confortul ambiental” ediţia a XXV-a (14-15) aprilie 2016, Editura

Politehnica Timişoara, 2016.

[18] Golovanov, N., Toader, C., Popescu, G., Mircea, L. – Transformatoare de mare

putere. Conceptul de inertizare. Aplicaţii (partea a I-a), Conferinţa Ştiinţifică

Internaţională „Provocări şi Strategii în Ordinea şi Siguranţa Publică” ediţia a XVI-a,

(2-3) iunie 2016, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” Bucureşti, Editura

ProUniversitaria, Bucureşti, 2016.

[19] Golovanov, N., Toader, C., Popescu, G., Mircea, L. – Intervenţia pentru stingerea

incendiilor la instalaţii electrice. Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor

(partea a II-a), Conferinţa Ştiinţifică Internaţională „Provocări şi Strategii în Ordinea şi

Siguranţa Publică” ediţia a XVI-a (2-3) iunie 2016, Academia de Poliţie „Alexandru

Ioan Cuza” Bucureşti, Editura ProUniversitaria, Bucureşti, 2016.

[20] Golovanov, N., Toader, C., Popescu, G., Mircea, L. – Transformatoare de mare

putere. Conceptul de inertizare. Aplicaţii (partea a I-a), Conferinţa Ştiinţifică

Internaţională „Provocări şi Strategii în Ordinea şi Siguranţa Publică” ediţia a XVI-a,

(2-3) iunie 2016, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” Bucureşti, Editura

ProUniversitaria, Bucureşti, 2016.



(partea a II-a), Conferinţa Ştiinţifică Internaţională „Provocări şi Strategii în Ordinea şi

Siguranţa Publică” ediţia a XVI-a (2-3) iunie 2016, Academia de Poliţie „Alexandru

Ioan Cuza” Bucureşti, Editura ProUniversitaria, Bucureşti, 2016.



(partea I), Buletinul Pompierilor nr. 1/2016, Editura Ministerului Afacerilor Interne,

Bucureşti, 2016.



(partea a II-a), Buletinul Pompierilor nr. 1/2016, Editura Ministerului Afacerilor

Interne, Bucureşti, 2016.

[24] Retezan, A., Sârbu, I., Borza, I., Cinca, M., Doboşi, S. – Instalaţii pentru construcţii şi

confortul ambiental, Lucrările anuale ale Conferinţelor Internaţionale, Universitatea

Politehnica Timişoara, Departamentul Construcţii Civile şi Industriale,

perioada (1990-2016), Editura Politehnica Timişoara, perioada (1990-2016).

14

METODE DE PROTECȚIE PASIVĂ A CONSTRUCȚIILOR

LA ACȚIUNI EXTREME

Student caporal Alexandru DUMITRU

Lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan-Nicolae TRACHE

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” – Facultatea de Pompieri

Abstract:

This paper sets a goal in presenting possible solutions for buildings in case of

natural disasters. There are few structures in the world that can stand up to the

strongest of winds and the most devastating of earthquakes.

There’s no stopping Mother Nature. No matter how we may try we can’t hold

back the hurricanes, tornadoes, wildfires and floods, and trying to protect our

fragile architecture with sandbags and shutters can often seem like a losing

game. But there are structures in the world that can stand up to the most

violent winds and the most devastating earthquakes. The most indestructible

homes and other buildings range from floating houses that turn into emergency

rafts to Japan’s flexible quake-resistant skyscrapers.

Keywords: Natural Disasters, Arhitecture, Hurricanes, Tornadoes, Wildfires,

Floods, Earthquakes

1. INTRODUCERE

Această lucrare îşi propune a face o scurtă prezentare a soluțiilor posibile pentru

construcții și clădiri în cazul unor dezastre naturale. Sunt puține structuri în lume care pot face față

celor mai puternice uragane și celor mai devastatoare cutremure.

Pentru Mama-Natură nu există limite. Nu contează cât de mult vom încerca – nu putem

împiedica uraganele, tornadele, incendiile de vegetație și inundațiile. Încercând să protejăm

arhitectura noastră fragilă cu saci de nisip și ferestre pare din ce în ce mai mult un joc pe care îl

pierdem. În lumea întreagă sunt construcții care pot face față celor mai violente vânturi și celor

mai devastatoare cutremure. Cele mai rezistente case și alte clădiri variază de la locuințele

plutitoare care pot deveni plute în caz de urgență, până la zgârie-norii flexibili din Japonia,

rezistenți la cutremure.

2. ASPECTE COMUNE ALE CLĂDIRILOR REZISTENTE LA DEZASTRE

Ce au aceste construcții anti-dezastre în comun? Toate sunt făcute din materiale extrem de

rezistente precum beton, oțel și piatră, iar majoritatea au fost proiectate pentru a răspunde și pentru

a se adapta la efectele devastatoare ale dezastrelor naturale. 2.1. Casa antiuragan în formă de dom din Florida Nu există îndoială cum că locuința în formă de dom localizată pe o plajă din Pensacola,

Florida este unicat în lume. În primul rând arhitectura ei nu seamănă cu nimic din ce ați vazut până acum, o clădire albă din ciment în formă de scoică, ieșind din nisip ca o jumătate de sferă. Dar cel mai important lucru este că această locuință a lui Mark și Valerie Sigler a rezistat la patru uragane catastrofale, dintre care: Ivan, Dennis și Katrina, mulțumită structurii sale singulare din ciment

15

ramforsată cu 8 km de fier-beton. Familia Siglers a construit acest proiect cu 7 milioane de dolari, imediat după ce locuința lor precedentă a fost distrusă de uraganele Erin și Opal. Locuința actuală este făcută să reziste la vânturi de până la 450 km/h.

3. CLĂDIRILE DIN CHINA, DIN MORTAR CU OREZ

Cum se face că aceste construcții, ridicate acum 1.500 de ani, în China, au rezistat la

multiple cutremure în timp ce construcțiile contemporane au fost făcute una cu pământul? Secretul

constă în mortarul foarte rezistent, din orez lipicios din care sunt construite. Oamenii de știință au

descoperit că în China Antică muncitorii care se ocupau cu ridicarea clădirilor amestecau fiertura

de orez cu var stins apoi acest amestec îl încălzeau la temperaturi foarte ridicate, iar după ce

scoteau din cuptor cărămida încinsă turnau apă peste ea. Combinația dinte aceste două substanțe

este aproape indestructibilă, iar construcțiile realizate în acest mod au rezitat chiar și în fața

utilajelor moderne de demolare, precum buldozerele.

4. CASELE RIDICATE ANTI-INUNDAȚIE

Dacă zona în care locuiți este predispusă la inundații, aveți doar două opțiuni pentru a vă

salva locuința: suspendarea ei pe piloni sau faceți-o să plutească. Proprietarii casei nonconformiste

din Insula Cusabo, de pe coasta de sud a statului Carolina, au ales următoarea abordare: ridicarea

16

locuinței de pe sol cu un etaj, astfel încât tsunami sau inundațiile provenite de pe urma uraganelor

pot trece pe sub structură lăsând-o intactă. Casa prefabricată a fost proiectată pentru a depăși

cererile locale antiinundații ale Agenției Federale de Management al Urgențelor (AFMU) folosind

astfel fundații inovatoare, structura și exterior din oțel (pereți și acoperiș). Acest lucru permite

locuinței de 300 de mp să fie ignifugă și să reziste la vânturi de peste 230 km/h.

4.1. Casele plutitoare

Nu toată lumea își poate permite un refugiu construit cu milioane de dolari. Din fericire,

după ce în 2005 uraganul Katrina a devastat mare parte din New Orleans și din împrejurimi,

experții in construcții au proiectat case nu doar rezistente la furtuni, dar și destul de ieftine.

Fundația lui Brad Pitt, Fă ce e bine, se află printre organizațiile care au răspuns, colaborând cu

Morphis Architecture, la proiectul Casa Plutitoare. Această locuință de dimensiuni mici este

construită pe o platformă de spumă de polistiren acoperită cu sticlă ranforsată cu ciment, ca atunci

când inundațiile lovesc să fie capabilă să se ridice 3,5 metri pe cei doi stâlpi de ghidare, în așa fel

încât să nu plutească în derivă, și poate servi drept plută de salvare în caz de urgență.

5. STRUCTURILE ANTI-CUTREMUR DIN JAPONIA

Chiar și cele mai rezistente materiale pot ceda în urma șocurilor unui cutremur de mare

amplitudine. De aceea clădirile din zonele în care cutremurele lovesc des ar trebui proiectate astfel

încât să se balanseze încet pentru a reduce șocurile cutremurului.

Cutremurul din Japonia, din 2011, ar fi putut provoca și mai multe pagube dacă nu erau

respectate toate normele de siguranță în caz de cutremur și clădirile nu erau construite cu ajutorul

noii tehnologii anticutremur.

O fundație adâncă și imense amortizoare de șoc împiedică energia provenită de la un

cutremur să distrugă clădirea.

6. CONCLUZII

Odată cu încălzirea globală și suprapopularea Pământului, și dezastrele naturale au un

impact mai mare asupra construcțiilor și populației, de aceea clădirile necesită materiale noi și

rezistente pentru realizarea lor, iar inginerii trebuie să adopte metode revoluționare de proiectare,

punând accent mai mult pe siguranță și adaptabilitate decât pe aspect.

Bibliografie

[1] www.mnn.com/family/protection-saftey/stories/5-of-the-worlds-most-indestructible-

homes, accesat pe 23.03.2016.

[2] Photo: chrisdouglass123/Shutterstock; joebaz/ Flickr; matt-lucht/ Flickr.

http://www.mnn.com/family/protection-saftey/stories/5-of-the-worlds-most-indestructible-homes

http://www.mnn.com/family/protection-saftey/stories/5-of-the-worlds-most-indestructible-homes

17

ENGLISH FOR FIREFIGHTERS – A BRANCH OF TEACHING ESP1

Prof. Gabriela ŞERBĂNOIU, Ph. D.

„Alexandru Ioan Cuza” Police Academy

Abstract: This paper aims to put forward a selection of activities based on two manuals I

wrote for the use of the students of the Fire Officers Faculty: a Course and a

dictionary, both tackling the area of ESP. ESP assesses need and integrate

motivation, subject matter and content for the teaching of relevant skills. As for

the dictionary, it was initially designed for the academic virtual library and it

was my choice to select a few dictionary activities tapping this in-house material

(English-Romanian dictionary for Firefighters) as an effective means of boosting

students’ specialist vocabulary. Whether in paper or online formats, dictionaries

are more than collections of words, and used properly, they could lead towards

the development of learners’ autonomy. Once students are taught how to use

them effectively, there are some considerable hours of self-guided study.

Dictionaries can constitute an ideal way of enriching students’ vocabulary due

to the fact that they generate an extremely varied collection of communicative

activities, ranging from basic dictionary use to vocabulary and reading skills.

Keywords: English for Firefighters, ESP, Dictionary.

1. INTRODUCTION

The success of a digital society stems from its role as an insightful and courageous

implementer of new ideas and technologies. I have become an early adopter of using computer

assisted seminars, of using computers in teaching ESP, at the same time anticipating the fact that

the positive effects of the modern techno-educational paradigm enabled the field of teaching

English for firefighters to experience the benefits of e-learning, with an unprecedented level of

transparency and accessibility. There is no doubt that the technological revolution of

the 21st century has overwhelmingly benefited from IT and Internet. The diffusion of innovation

and of its awesome products requires students’ reaction, piloting and support and requires at the

same time an institutional acceptance too. As one of the early users of innovation, I am in favor of

the idea that a virtual institutional library is achievable and new adopters are welcome to follow its

steps, as digital academic communities are built on security and trust. Being a digital tool, the

dictionary might be exposed to cyber threats and users should stay aware of their existence.

ESP, like any form of language teaching, is first of all concerned with learning. So far it

has been language-centered in its approach and paid close attention to the question of how people

learn, highlighting instead the question of what people learn. In time ESP – this sound principle of

learning – has turned out to be a provider of insights of a paramount importance into the nature of

specific language needs.

Language can only be properly understood as a reflection of human thought process.

Language learning is conditioned by the way in which the mind observes, organizes and stores

1 English for specific purposes.

18

information. In other words, the key to successful language learning and teaching lies not in the

analysis of the nature of language, „but in understanding the structure and nature of the mind”2

Much debate has been raised around the distinction made by Stephen Krashen (1981)

between learning and acquisition. Learning is seen as a conscious process, while acquisition

proceeds unconsciously3.

If we were to think in terms of necessities, lacks and wants here are the answers:

– OBJECTIVE (egg. as perceived by course designers);

– Subjective (egg. as perceived by learners);

– NECCESSITIES – The English terminology needs in order successfully, to cope with a

situation in the field of expertise communicate in firefighting;

– LACKS presumably areas of English needed for Fire officers (means of doing

firefighting studies);

– WANTS To succeed in firefighting studies (to undertake firefighting studies).

The dictionary is a guide for professionals and for students, in the field of firefighting and

is a „must”, mainly designed for firefighter students and professionals in the system of the

Ministry of Interior. In the current form it is abridged from INESC (Institut National d’Etudes de

la Securité Civile) – Mini-dictionaire technique Franco-Anglais à usage des Sapeurs-pompiers,

Lc/P. Garioud, and it was adjusted for teaching purposes. It may be used for self-study, as well as

for classroom activities.

2. WHY USING AN ELECTRONIC DICTIONARY?

The virtual dictionary is a handy dictionary, offering an innovative approach for learning

the meanings of words. It is a type of reference book in which a word can be quickly located. It

provides an easy and accessible way of learning words, turning it thus into an ideal tool both for

teachers and students.

Nowadays, dictionary software is also available in PD studies, as format that can be easily

downloaded on computers. Not only on computers can dictionary software be downloaded, but

also on cell phones, thus making them accessible anywhere and at any point of an hour.

There are numerous advantages of electronic dictionaries in general, as they provide

complete search regarding definitions, can be browsed alphabetically or by the terms related to the

word to find the exact meanings and synonyms of the word.

Secondly, they are very user-friendly and convenient to use. By simply entering

the word in the search box, we will be automatically directed to the word we are looking up. This

can be extremely useful especially when one has doubts about the spelling of a certain word.

Ideally speaking, having a picture displayed next to the searched word will automatically

eliminate any ambiguity of the meaning of that specific word, but this could be another editorial

perspective.

The dictionary-based activities are as follows:

1. How do you spell that?

2. Explain that word!

3. Firefighting word searches

4. True or False?

5. Question grid

The format that each activity follows includes: (1) a brief description that gives a general

idea of the activity itself, (2) the level the activity is suitable for, (3) an indication of the time the

activity requires, (4) its aim, (5) type of activity (pair or group work, group size), (6) preparation

(any material that should be previously prepared), (7) procedure (how to carry out the activity),

2 T. Hutchinson & A. Waters – English for Specific Purposes, CUP, 2005, pag. 39.

3 Ibidem, pag. 49.

19

and (8) remarks (difficulties or other points of general interest that may occasionally occur are

pointed out under this heading).

Icebreaker

When I routinely teach the derivatives from the root of the word fire to my students, we

roughly speaking identify several meanings (by the way of the fact that words are polysemantic

and they have more than one meaning).

Fire is firstly translated by:

1. Uncontrolled burning

2. Controlled burning

3. Equipment for heating

4. Shooting with gun

5. Strong feeling4

Secondly, according to the same dictionary, fire is:

1. Shoot a weapon

2. Make sb leave their job

3. Ask sb a question

4. When engine starts

5. Bake clay.

Fire is a component of a myriad of compound nouns such as: fireball (a burning cloud of

gas at the center of a nuclear explosion); firebrand (someone who has strong feelings, especially

about politics); fire drill (an occasion when all the people in the building pretend there is a fire

inside and practice getting out safely); fire engine/fire truck() a large road vehicle that firefighters

use for driving to a fire and carrying the equipment they need; fire escape() a metal staircase on the

outside wall of a building that people use to get out of the building when there is a fire inside.; fire

proof (that cannot be damaged by fire); fire-raiser (better known as arsonist is someone who

deliberately starts fires); firetrap (a building that would burn easily or would be difficult to get out

of if there was a fire); fire work (with its special meaning used in journalism, it means signs of

strong emotions or impressive skills); fire-retardant (a cloth that has chemicals in it that make it

difficult to burn) and informally firewater (a strange combination of words whose meaning has

been decoded already: a strong alcoholic drink)

The course I designed for the students of Firefighters Faculty of the Police Academy, as

well as for the professionals in firefighting, belonging to the system of the Ministry of Interior is in

conformity with the established academic curriculum. We all know that firefighting is an

exceptional service as firefighters themselves unconditionally put their own lives at risk in saving

lives and property of others. The course, apart from being informative, is intended to be teachable

too’ and is a tribute to the work of firemen, these brave professionals who perfectly know that in

their routine work, the seconds make the difference between life and death, a tribute to the men

who are in alert, watch and wait 24 hours of every day, ready to deal with unknown dangers that

accident, malice and envy can bring to others and to themselves.

In the course I dealt with topics such as: HOW TO BECOME A FIREFIGHTER, DAILY

ROUTINES AND RESPONSIBILITIES, FIRE INCIDENT REPORT WRITING, WORLD

ISSUES AND DISASTERS, HISTORY OF FIREFIGHTING, CRIME AND PUNISHMENT

SYSTEM, ARSON, ASPECTS OF FIREFIGHTING, WORKING WITH CIVILIANS AND

DISASTER AFFECTED PEOPLE, COMMUNICATION IN FIREFIGHTING and MYTHICAL

HISTORY OF FIRE.

By being the unique author of this course, I was a practitioner for ESP, in the sense of the

term coined by Dudley-Evans and St John (1998) who mentioned that many pivotal roles such as

course designers, materials developers, researchers, evaluators, and classroom teachers should be

taken on by an ESP instructor.

4 Macmillan English Dictionary for Advanced Learners, 2002, page 524.

20

That is why teaching English for Specific Purposes (ESP) requires a special approach to

the training of the teachers who are supposed to teach English through content. ESP has had a

relatively long time to mature and so we would expect the ESP community to have a clear idea

about what ESP means.

Strangely, however, this does not seem to be the case. Some experts described ESP as

simply being the teaching of English for any purpose that could be specified. Others, however,

were more precise, describing it as the teaching of English used in academic studies or the

teaching of English for vocational or professional purposes.

An extended definition of ESP in terms of 'absolute' and 'variable' characteristics is as

follows:

3. DEFINITION OF ESP (DUDLEY-EVANS, 1997):

Absolute Characteristics:

1. ESP is defined to meet specific needs of the learners;

2. ESP makes use of underlying methodology and activities of the discipline it serves;

3. ESP is centered on the language appropriate to these activities in terms of grammar,

lexis, register, study skills, discourse and genre.

Variable Characteristics:

1. ESP may be related to or designed for specific disciplines;

2. ESP may use, in specific teaching situations, a different methodology from that of

General English;

3. ESP is likely to be designed for adult learners, either at a tertiary level institution or in

a professional work situation;

4. ESP is generally designed for intermediate or advanced students;

5. Most ESP courses assume some basic knowledge of the language systems.

The definition Dudley-Evans is clearly influenced by that of Strevens (1988), although he

has improved it substantially by removing the absolute characteristic that ESP is "in contrast with

'General English'" (Johns et al., 1991: 298), and has included more variable characteristics. The

division of ESP into absolute and variable characteristics, in particular, is very helpful in resolving

arguments about what is and is not ESP.

From the definition, we can see that ESP can but is not necessarily concerned with a

specific discipline, nor does it have to be aimed at a certain age group or ability range. ESP should

be seen simple as an 'approach' to teaching, or what Dudley-Evans describes as an 'attitude of

mind'. This is a similar conclusion to that made by Hutchinson et al. (1987:19) who state, "ESP is

an approach to language teaching in which all decisions as to content and method are based on the

learner's reason for learning". It is rather difficult to decide what English to teach to engineers.

First of all, “engineer” has two rather distinct meanings, one of which is close to “technician” or

“mechanic” and another which is closer to “designer”.

The needs of these two groups are likely to be different, but there are also people whose

jobs and training fall somewhere in the middle. Another complication is that English for Engineers

courses are also often for people still in full-time education, with wildly different fields of work

and very specialist vocabulary. ESP concentrates more on language in context than on teaching

grammar and language structures.

The ESP focal point is that English is not taught as a subject separated from the students'

real world (or wishes); instead, it is integrated into a subject matter area important to the learners.

As a matter of fact, ESP combines subject matter and English language teaching. Such a

combination is highly motivating because students are able to apply what they learn in their

English classes to their main field of study, whether it be plumbing, firefighting or computer

science. Being able to use the vocabulary and structures that they learn in a meaningful

context reinforces what is taught and increases their motivation. The students' abilities in their

subject-matter fields, in turn, improve their ability to acquire English. Subject-matter knowledge

gives them the context they need to understand the English of the classroom.

21

In the ESP class, students are shown how the subject-matter content is expressed in

English. The teacher can make the most of the students' knowledge of the subject matter, thus

helping them learn English faster. The term "specific" in ESP refers to the specific purpose for

learning English. Students approach the study of English through a field that is already known and

relevant to them. This means that they are able to use what they learn in the ESP classroom right

away in their work and studies. The ESP approach enhances the relevance of what the students are

learning and enables them to use the English they know to learn even more English, since their

interest in their field will motivate them to interact with speakers and texts.

4. THE RESPONSIBILITY OF THE TEACHER

A teacher that already has experience in teaching English as a Second Language (ESL),

can exploit her background in language teaching, and moreover, should recognize the ways in

which her teaching skills can be adapted for the teaching of English for Specific Purposes. ESP

teachers must play many roles, ranging from organizing courses, to setting learning objectives,

establishing a positive learning environment in the classroom, and evaluating students’ progress.

5. THE RESPONSIBILITY OF THE STUDENT

A question might arise: what is the role of the learner and what is the task he/she faces?

The learners come to the ESP class with a specific interest for learning, subject matter knowledge,

and well-built adult learning strategies. They are in charge of developing English language skills to

reflect their native-language knowledge and skills.

People learn languages when they have opportunities to understand and work with a

language in a context that they comprehend and find it interesting. In this view, ESP is a powerful

means for such opportunities. Students will acquire English as they work with materials which

they find interesting and relevant and which they can use in their professional work or further

studies.

The more learners pay attention to the meaning of the language they hear or read, the

more they are successful; the more they have to focus on the linguistic input or isolated language

structures, the less they are motivated to attend their classes.

The ESP student is particularly well disposed to focus on meaning in the subject-matter

field. In ESP, English should be presented not as a subject to be learned in isolation from real use,

nor as a mechanical skill or habit to be developed. On the contrary, English should be presented in

authentic contexts to make the learners acquainted with the particular ways in which the language

is used in functions that they will need to perform in their fields of specialty or jobs.

6. INSTEAD OF CONCLUSIONS

Learners in the ESP classes are generally aware of the purposes for which they will need

to use English. Having already oriented their education toward a specific field, they see their

English training as complementing this orientation.

Knowledge of the subject area enables the students to identify a real context for the

vocabulary and structures of the ESP classroom. In such way, the learners can take advantage of

what they already know about the subject matter to learn English.

Teaching and learning ESP materials should always engage the learners in a process of

developing skills for evaluating their own speaking or writing in order to allow them to become

independent learners in their workplace.

Bibliography

[1] DUDLEY-EVANS, T., & ST. JOHN, M., Developments in English for Specific

Purposes, Cambridge University Press, 1998.

22

[2] DUDLEY-EVANS, T., & ST. JOHN, M., Developments in ESP: A Multidisciplinary

Approach, Cambridge: Cambridge University Press, 1998.

[3] GRAVES, K., Teachers as Course Developers, England: Cambridge University

Press, 1996.

[4] HARMER, J., The Practice of English Language Teaching, USA, Pearson Education

Ltd., 2000.

[5] HOLLETT, V. & CARTER, R., Speaking Activities for Professional People, Oxford:

Oxford University Press, 1989.

[6] HUTCHINSON, T., & WATERS, A., English for Specific Purposes: A

Learning-centered Approach, Cambridge: Cambridge University Press, 1987.

[7] Neil Wallington, Fire Engines and Firefighting, Hermes House, London, 2006.

[8] Eddie Baker, A History of Firefighting in Cambridgeshire, Jeremy Mills

Publishing, 2006.

[9] Gabriela Șerbănoiu, English for Business and Professions, Editura SITECH,

Craiova, 2012.

[10] Sorin Alexe, English 2000, Editura LVS Crepuscul, Ploiești, 2000.

[11] Paul Grimmond, Euro Firefighter, Jeremy Mills Publishing Limited, West

Yorkshire, 2008.

23

IGNIFUGAREA ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN LEMN

Student sergent Florin PETRACHE

Lector univ. dr. ing. locotenent-colonel Ștefan TRACHE


Abstract:

This paper presents the increasing of fire resistance of structural wood

elements by using more fireproofing methods.

Keywords: Constructions, Structural Elements, Wood, Fire Resistance,

Fireproofing, Fire Processes

1. INTRODUCERE

Lucrarea își propune să prezinte creșterea rezistenței la foc a elementelor structurale din

lemn, folosind mai multe moduri de ignifugare.

2. LEMNUL. NOȚIUNI GENERALE

Lemnul poate fi considerat primul material de construcţie. Din preistorie şi până astăzi,

acest material a fost utilizat constant, în cele mai variate moduri, în alcătuiri constructive cu sau

fără rol structural. Acest fapt se datorează atât răspândirii lemnului, sub forma unor specii diverse,

în toată lumea, cât şi lucrabilităţii sale, greutăţii reduse şi bunelor sale caracteristici mecanice.

Cu toate acestea, puţine sunt mărturiile unor realizări foarte vechi din lemn şi, în orice

caz, mult mai puţine decât cele din piatră. Într-adevăr, lemnul este caracterizat de o perisabilitate

crescută, legată de factori multipli, şi, nu în ultimul rând, de binecunoscuta sa vulnerabilitate la

foc. Totuşi, poate fi cu uşurinţă constatată şi astăzi o largă utilizare în timp a planşeelor din lemn,

în special în zonele rurale şi în vecinătatea pădurilor. Succesul şi răspândirea planşeelor de lemn,

ca şi a şarpantelor din lemn, este justificată de posibilitatea acoperirii unor deschideri destul de

mari cu structuri uşoare, costuri reduse şi fără a fi necesari pereţi perimetrali masivi ca în cazul

bolţilor din zidărie.

Termenul „lemn” nu desemnează un material în sensul strict al cuvântului.

Într-adevăr, fiecare „lemn” este caracterizat de dimensiuni, aspect şi proprietăţi (durabilitate,

lucrabilitate etc.) tipice pentru specia căreia îi aparţine. Ca atare, prin acest termen se desemnează,

de regulă, la modul general, partea rezistentă (care nu e verde) a plantelor. Lemnul care răspunde

cel mai bine cerinţelor de utilizare provine din plante ce pot fi grupate în două mari specii:

foioasele, cărora le corespund lemnele dure, şi coniferele, cărora le corespund lemnele moi. Pentru

aceste două mari familii, procesul de dezvoltare, atât fizică, cât şi a proprietăţilor mecanice, are loc

în acelaşi mod, şi anume prin suprapunerea în sens radial a inelelor de creştere. Zona internă, cea

mai veche, este cea mai rezistentă. Cu referire la trunchi – partea din care se extrage lemnul de

construcţie – pot fi evidenţiate 3 secţiuni: transversală, radială, tangenţială.

Fiecăreia din aceste 3 secțiuni îi corespund proprietăţi de rezistenţă mecanică specifice:

lemnul răspunde diferit în funcţie de planul în care acţionează forţele.

De aceea, se spune că lemnul este un material puternic anizotrop.

24

Cu referire la un segment de trunchi, cu cele 3 secţiuni evidenţiate, se pot recunoaşte

zonele caracteristice de creştere. Partea cea mai rezistentă este constituită de duramen, în timp ce

alburnul sau lemnul tânăr, reprezintă partea fiziologic activă, şi, prin substanţele depozitate,

constituie o zonă putrescibilă.

Principalele avantaje și dezavantaje ale lemnului folosit în construcții:

Avantaje

Densitatea redusă comparativ cu rezistența relativ mare

Densitatea lemnului comparativ cu densitatea celorlalte materiale de construcție precum

oțel, zidărie, beton armat etc. este mai mică și se poate constata că lemnul este de 3,5 până la 16

ori mai ușor, valoarea raportului rezistență-densitate fiind comparabilă cu valoarea pentru lemn și

oțel atât la întindere, cât și la compresiune.

Greutatea redusă a lemnului

Datorită greutății reduse a lemnului, construcțiile prezintă o comportare favorabilă la

acțiunile seismice, pot fi amplasate pe terenuri mai dificile din punct de vedere al fundării și

necesită consumuri reduse de materiale necesare pentru fundație.

Prelucrarea ușoară a lemnului

Lemnul prezintă o rezistență mică la prelucrare atât pe șantier, cât și în fabrică și oferă

posibilitatea executării construcțiilor în orice anotimp. Viteza de execuție a lucrărilor este mare și

oferă posibilitatea folosirii construcției imediat după finalizarea lucrărilor.

Realizarea unor forme și gabarite deosebite.

Materialele de construcție, precum betonul armat, zidăria, oțelul ș.a. nu ne permit

realizarea oricărei forme de construcție precum lemnul care ne oferă o gama largă de forme

și dimensiuni. Există construcții cu forme sub arce sau cupole cu deschideri ce pot depăși

100 de metri.

Proprietățile termice ale lemnului, favorabile construcțiilor

Comparativ cu oțelul, betonul și cărămida, lemnul are coeficientul de conducție termică

„λ” redus fapt ce-l face un material foarte bun pentru izolarea termică. La trecerea unui flux de

căldură printr-un material lemnos se opune o rezistență de 300-400 de ori mai mare decât la

trecerea prin oțel și de 7-10 ori mai mare decât la trecerea prin beton.

Coeficientul de dilatare termică în lungul fibrelor „α” este redus ceea ce face să nu fie

nevoie de rosturi de dilatare termică pentru construcții și prezintă o comportare bună din punct de

vedere al rezistenței la foc. De exemplu, coeficientul de dilatare termică „α” al lemnului de

rășinoase este de 2-3 ori mai mic decât coeficientul de dilatare termică al betonului și al oțelului.

Comportarea relativ bună din punct de vedere al rezistenței la foc

Cu toate că lemnul este un material combustibil, elementele masive se comportă bine la

foc din punct de vedere al degradării structurale a acestora, deoarece se consumă lent cu o viteză

de 0,5-0,7 mm pe minut, de unde rezultă că se consumă un centimetru din secțiunea transversală la

fiecare 15 minute. În acest timp temperatura incendiului poate ajunge la 700-800 ̊ C, dar rigiditatea

și rezistența în interiorul secțiunii carbonizate rămân neschimbate.

Dezavantaje

Caracteristicile mecanice și fizice variază pe diferite direcții față de direcția

fibrelor

Rezistențele sunt diferite în lungul și în secțiunea trunchiului unui lemn datorită

neomogenității structurii acestuia, variația fiind cuprinsă între 10 și 40%.

Umiditatea are o influență negativă asupra caracteristicilor fizice și mecanice față de

direcția fibrelor

O variație a umidității de la 5 până la 15% duce la scăderea rezistenței la compresiune,la

unele specii, de aproape 2 ori. De asemenea, prezența umidității poate favoriza apariția unor specii

de ciuperci care sunt dăunătoare atât lemnului, cât și sănătății ocupanților.

25

Gamă limitată a materialului lemnos

Pentru executarea unor elemente de construcție avem nevoie de diferite secțiuni și

lungimi. De exemplu, elementele de construcție cu secțiunile ce depășesc 20 cm sau cu lungimi

mari ce depășesc 5 metri, duc, de cele mai multe ori, la costuri ridicate.

Defectele naturale ale lemnului

Printre cele mai importante defecte naturale ale lemnului se numără cele de formă,

structură, crăpături. Alte defecte sunt cauzate de ciuperci, de insecte, de unele substanțe chimice

precum și umflarea. Contracția acestuia reprezintă un dezavantaj.

3. ROLUL IGNIFUGĂRII ASUPRA ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN

LEMN

Apărarea lemnului contra acțiunii focului se realizează prin tratarea cu substanțe denumite

ignifuge sau antipiriene care au scopul de a mări rezistența materialelor lemnoase la ardere. Prin

natura lor organică, aceste elemente structurale fac parte din categoria substanțelor combustibile și

prin ignifugare nu pierd această proprietate. Procesul de ignifugare duce la o întârziere a

aprinderii, iar după aprindere, la o încetinire a procesului de ardere, prin suprimarea flăcării și, pe

cât posibil, și la stingerea mai rapidă a jarului.

Efectul de întârziere a procesului de ardere este limitat și conduce în practică la

prelungirea timpului necesar pentru declanșarea unui incendiu – apreciat de cca 30-60 de minute.

Efectul de stingere a flăcării are mare importanță practică pentru propagarea focului.

SUBSTANȚE UTILIZATE PENTRU IGNIFUGARE

Compușii acidului boric

Boraxul (Na2B4O7*10H2O), acidul boric (H2BO3) și perboratul de amoniu

[(NH4)2B4O7*4H2O] sunt, în general, foarte bune antipirene. Boraxul, prin încălzire, se umflă, la

350-450ºC degajă vapori de apă și pierde toată apa de cristalizare, la 740ºC se transformă într-un

înveliș sticlos. El are, de asemenea, și proprietăți antiseptice. Perboratul de amoniu posedă însușiri

ignifuge foarte puternice; fiind însă foarte scump, nu este utilizat în practică.

Sărurile acidului fosforic

Fosfatul secundar de amoniu, [(NH4)2HPO4] și monofosfatul de amoniu [(NH4)2H2PO4]

prezintă o ignifugare foarte bună datorită faptului că, în timpul arderii, sărurile pun în libertate

amoniac și acid fosforic care acoperă lemnul cu o peliculă de protecție. Eficacitatea deosebită a

acestor săruri constă în stingerea completă a flăcării în timpul procesului de ardere. Nu sunt toxice,

însă au dezavantajul că, în condiții prielnice, favorizează dezvoltarea ciupercilor xilofage. Pentru a

evita această acțiune, se amestecă cu substanțe fungicide: dinitrofenol, NaF, fluorosilicat de Na sau

de Mg.

Fosfatul secundar de amoniu este considerat cea mai eficace dintre sărurile de amoniu,

prezentând o eficacitate pe o durată de mai mulți ani întrucât este relativ puțin volatil.

Sarea este foarte solubilă în apă și se utilizează sub formă de soluții de 40%.

Proprietăți ignifuge prezintă și fosfatul acid de magneziu, precum [(MgHPO4)] și

trifosfatul de potasiu [K3PO4*4H2O].

Sărurile acidului clorhidric

Clorura de amoniu, [NH4Cl], este o sare cu eficacitate mare, însă relativ volatilă, iar din

această cauză ignifugarea nu persistă un timp îndelungat. Chiar în apropierea focului se

volatilizează înainte de descompunere, explicând ineficacitatea ei în cazul ignifugării de suprafață.

Eficacitatea sa este superioară în cazul impregnării prin metoda vacuum-presiune. Corodează

puternic metalele.

Clorura de calciu (CaCl2*6H2O) prezintă proprietăți ignifuge prin pierderea apei

de cristalizare conținută și prin topire acoperă lemnul, precum și printr-o ușoară acțiune de

26

carbonizare parțială. Are eficacitate în cazul impregnării prin înglobarea unei mari cantități. La

suprafață nu are eficacitate.

Clorura de zinc, ZnCl2, prezintă, pe lângă proprietățile ignifuge, și proprietăți fungicide.

Are dezavantajul că este foarte higroscopică, poate coroda metalele, iar la concentrații ridicate de

peste 5% influențează negativ rezistențele mecanice ale lemnului.

Clorura de aluminiu, (AlCl6*12 H2O), prezintă o eficacitate mare dacă este aplicată în

cantitate suficientă. Acest produs exercită o acțiune de descompunere și de carbonizare

superficială a lemnului sub influența căldurii, prin punerea în libertate a HCl și o micșorare a

temperaturii prin degajarea vaporilor de apă.

Clorura de magneziu, (MgCl2*6H2O), prezintă o eficacitate suficientă numai în cazul în

care este utilizată prin impregnare prin vacuum și presiune, nefiind indicată pentru tratamente de

suprafață. La temperaturi ridicate exercită o acțiune de carbonizare asupra lemnului, mai mare

decât clorura de calciu, însă nu acționează asupra stingerii flăcării. În timpul arderii se formează

oxid de magneziu, cu coeficient de conductivitate termică mare, având o influență negativă asupra

însușirilor de ignifug pentru lemn.

Sărurile acidului sulfuric

Sulfatul de amoniu, [NH4SO4], ocupă un loc primordial dintre sărurile acidului sulfuric,

având eficacitate mare în cazul în care este utilizat la impregnare în profunzime a lemnului și o

eficacitate relativ redusă pentru tratarea superficială.

Ca material ignifug, produsul este ieftin, având eficacitatea aproape egală cu cea a

fosfatului de amoniu cu care se utilizează în amestec la ignifugare în profunzime. În cazul

ignifugării cu soluții rezultate prin amestecarea a sulfatului de amoniu 64,5% și fosfat secundar de

amoniu 30%, cu un adaos de 0,5% dinitrifenol a dat rezultate în cazul ignifugării la suprafață.

Sulfatul de aluminiu, [Al2(SO4)3•18H2O], are proprietăţi ignifuge, cu condiţia de a fi

utilizat în cantităţi suficiente. Însuşirile ignifuge se manifestă prin eliminarea apei de cristalizare şi

prin carbonizarea lemnului în urma descompunerii termice cu punerea în libertate a acidului

sulfuric.

Sulfatul de aluminiu şi potasiu, [KAl(SO4)2•12H2O], este un bun ignifug.

Sărurile acidului carbonic

Carbonaţii alcalini de Na sau K sunt caracterizaţi prin acţiunea de carbonizare a lemnului

în urma descompunerilor la temperatură mare, ridicând temperatura de aprindere şi punctul de

inflamabilitate al materialelor. Astfel, lemnul, tratat cu o soluţie de 10% carbonat de sodiu sau

potasiu, ajunge la punctul de inflamabilitate şi la formarea jarului cu 220-225ºC peste temperatura

obişnuită.

Carbonatul de potasiu, K2CO3•2H2O, este aplicat prin pensulare, în două reprize, în

concentraţia de 46%, cu rezultate foarte bune. Eficacitatea ignifugă se menţine şi în timp – după un

an nu s-a constatat o micşorare a acesteia cu mai mult de 2%. Produsul nu exercită o influenţă

negativă asupra rezistenţei lemnului decât într-o măsură practic foarte redusă, nu favorizează

dezvoltarea ciupercilor şi nu atacă fierul.

Carbonatul de sodiu, Na2CO3•2H2O, prezintă, de asemenea, însuşiri ignifuge, care sunt

însă inferioare carbonatului de potasiu. Cel mai mare inconvenient îl constituie faptul că formează

eflorescenţă şi poate să se desprindă de pe lemn după un anumit timp.

Sărurile acizilor siliciului

Silicatul de sodiu, Na2SiO3, şi silicatul de potasiu, K2SiO3, ocupă un loc important în

grupa substanţelor ignifuge aplicate, de regulă, la suprafaţa lemnului. Se aplică prin pensulare sau

șpriţuire. Eficacitatea se datorează topirii acestora sub acţiunea focului şi formarea unui înveliş

izolator, spumos la suprafaţa lemnului.

Soluţiile trebuie aplicate în mai multe reprize (de concentrație crescândă) pentru a

pătrunde într-o oarecare măsură şi în lemn şi pentru a adera cât mai bine şi pentru a se forma o

27

peliculă suficient de groasă (180 g sare la 1 m3 lemn). Aceste săruri prezintă dezavantajul că nu

sunt stabile în aer întrucât sub acţiunea CO2 se descompun:

Na2SiO3 + CO2 → Na2CO3 + SiO2

K2SiO3 + CO2 → K2CO3 + SiO2

Descompunerea începe la câteva săptămâni de la aplicare formându-se la suprafaţă fulgi

albi care se desprind uşor. O atenuare a procesului se realizează prin aplicarea soluţiilor în trei

reprize, din care prima foarte diluată, pentru a se favoriza difuzia în lemn şi prin adăugarea de

diferite ingrediente în soluţii. Eficacitatea silicaţilor se apreciază la cca. 1 an.

Soluţiile sunt instabile în timp, de aceea se adaugă pentru stabilizare sodă caustică.

Silicaţii pot fi utilizaţi în amestec: (4 părţi silicat de sodiu (40OBé), 1 parte NaCl 26 % şi 1 parte

NaOH 20%). De asemenea, pot fi utilizaţi şi în amestec cu cretă, caolin, talc sau kieselgur pentru a

se mări stabilitatea în timp şi aderenţa la lemn. După uscare stratul trebuie să aibă 1 mm grosime.

Adăugându-se Ca (OH)2 se obţine un înveliş mai rezistent la spălare.

Polisilicatul de etil, utilizat în prepararea vopselelor, s-a dovedit a avea însuşiri ignifuge.

Transformarea acestuia în silice, prin hidroliză, având ca fază intermediară acidul silicic,

contribuie la realizarea unui strat cu proprietăţi ignifuge şi antiacide.

4. PROCEDEE DE IGNIFUGARE

Pot fi împărţite în două mari categorii:

– procedee de suprafaţă;

– procedee în profunzime.

Din punct de vedere al eficacităţii şi al duratei în timp, cele din grupa a doua sunt, de

regulă, superioare însă mai greu de aplicat în practică.

Tratarea la suprafaţă poate fi efectuată prin pensulare sau stropire, iar tratarea în

profunzime prin procedee mai complicate: prin imersare în băi sau prin presiune şi vacuum.

Placajele şi plăcile aglomerate pot fi ignifugate prin aplicarea mai multor procedee, şi

anume:

– tratamente aplicate după fabricarea lor;

– tratamente aplicate în timpul procesului de fabricaţie;

– tratamente aplicate anterior fabricării plăcilor, asupra materialului lemnos care intră în

componenţa acestora.

5. CONCLUZII

În ultima perioadă se urmărește să se construiască tot mai mult pe structuri din lemn

urmărindu-se astfel modelele internaționale; în special SUA folosesc foarte mult aceste metode de

construcție a clădirilor.

Ignifugarea, dacă este aplicată conform metodelor se obține o îmbunătățire a gradului de

rezistență la foc a clădirii, de la gradul V la gradul III. Concret, ignifugarea noastră îngreunează

aprinderea lemnului, dar și propagarea incendiului.

Se reduc pierderile materiale, și chiar dacă ignifugarea nu exclude apariția unui incendiu,

cu siguranță minimalizează pagubele. Un incendiu poate provoca pierderi materiale considerabile,

iar în cazul persoanelor juridice pot exista și pierderi de informații esențiale, să nu mai vorbim de

pierderile cauzate de întreruperea activității.

Bibliografie

[1] http://instal.utcb.rositeteza_doctorat_Valentin_Cublesan.pdf

[2] http://silvic.usv.ro/cursuri/protectia_lemnului.pdf

[3] http://www.acoperismagazin.ro/protectie-la-foc-a1-cu-knauf-fireboard-366.htm

[4] Revista construcțiilor_nr.47_septembrie_2011

[5] http://www.servicii-ignifugare.ro/ignifugare-lemn/

http://silvic.usv.ro/cursuri/protectia_lemnului.pdf

http://www.acoperismagazin.ro/protectie-la-foc-a1-cu-knauf-fireboard-366.htm

http://www.servicii-ignifugare.ro/ignifugare-lemn/

28

UTILIZAREA PANOURILOR SOLARE PENTRU

ÎNCĂLZIREA UNEI LOCUINȚE

Student sergent Ionel DINU

Lector univ. dr. ing. colonel Corina BĂLAN

Conf. univ. dr. ing. colonel Emanuel DARIE


Abstract:

This paper sets a goal in presenting solar panels, their use for getting hot

water and under floor heating intake. Recently, the number of users of solar

panels has grown because of the advantages they offer: do not pollute,

represent a reliable and an inexhaustible source of energy. In order to heat the

entire house, an underfloor heating method has been chosen because heat is

uniformly transmitted, compared to classical heating via radiators.

Keywords: Heat-Pipe, Solar Panel, Under Floor Heating

1. INTRODUCERE

Această lucrare îşi propune a face o scurtă prezentare a panourilor solare, a utilizării lor

pentru obținerea apei calde menajere și a aportului la încălzirea prin pardoseală. În ultimul timp,

numărul utilizatorilor de panouri solare a crescut datorită avantajelor pe care acestea le oferă, nu

poluează, sunt fiabile, sursa de energie folosită este inepuizabilă. Pentru încălzirea locuinței s-a

ales încălzirea prin pardoseală deoarece căldura este transmisă mai uniform față de încălzirea

clasică prin radiatoare.

2. DESCRIEREA ȘI PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE A PANOURILOR

SOLARE

Panourile solare de încălzire a apei captează, păstrează căldura de la soare și transferă

această căldură la un lichid. Căldura solară este captată cu ajutorul „efectului de seră”,

reprezentând capacitatea unei suprafață reflectorizante de a transmite radiații de unde scurte și

reflecta radiațiile de undă lungă.

Două principii guvernează panourile solare termice. În primul rând, orice obiect fierbinte

pierde în cele din urmă căldură în mediul înconjurător. Eficiența unui colector solar este direct

legată de pierderea de căldură, în principal, prin convecție și radiație. Izolarea termică este utilizată

pentru a încetini pierderea de căldură de la un obiect fierbinte în mediul său. În al doilea rând,

pierderea de căldură este mai rapidă în cazul în care diferența de temperatură dintre un obiect

fierbinte și a mediului său este mai mare, în acest caz, între temperatura suprafeței colectorului și

temperatura ambiantă. Același lucru este valabil pentru transferul de căldură de la colector la fluid,

o diferență mai mare de temperatură între colector și lichid, reprezintă mai multă căldură

transferată. Abordarea cea mai de bază la încălzirea solară a apei este de a pune pur și simplu un

rezervor umplut cu apă în soare. Căldura de la soare ar încălzi rezervorul de metal și apa din

interior. Acest lucru a reprezentat modul în care primele sisteme de încălzire solară cu apă s-au

29

folosit cu mai mult de un secol în urmă. Cu toate acestea, acest sistem ar fi ineficient, deoarece

există puține măsuri pentru a limita pierderile de căldură din rezervor. Adăugarea unei izolații în

jurul rezervorului și punerea unui panou de sticlă deasupra, pe unde razele soarele ar putea să intre,

ar diminua pierderile de căldură.

Panourile solare se clasifică în funcție de tipul colectorilor solari. Astfel avem:

2.1. Colectorii plani sunt cea mai simplă soluție tehnică, construcția fiind reprezentată în

Figura 1.

Sunt formați dintr-o carcasă care ține la un loc tot ansamblul, la interior prezintă un strat

izolator din vată de sticlă având rolul de a micșora pierderile de căldură, o foaie din metal

absorbantă, vopsită în negru deoarece absoarbe mai mult de 95% din radiația solară. Deasupra

plăcii din metal se montează conducte din cupru prin care circulă agentul termic, sunt fixate

nedemontabil și la final se acoperă cu un panou de sticlă. Rezistența mecanică a sticlei trebuie să

fie ridicată pentru a face față solicitărilor la care este supusă în timpul exploatării, un exemplu în

acest sens fiind ploile cu grindină.

Fig. 1 – Elementele unui colector plan

Avantajul acestei instalații este faptul că la un preț mic de investiție se obține un

randament termic ridicat atunci când radiația termică este intensă, iar dezavantajul îl reprezintă

nivelul ridicat al pierderilor de căldură prin convecție.

Transferul de căldură se realizează în două moduri: în mod direct, de la placa absorbantă

la serpentina din cupru sau în mod indirect, de la placa absorbantă la aerul din carcasă, la

serpentine și, ulterior, la agentul termic. Apa rece intră prin partea inferioară a panoului, se

încălzește și se dilată, rezultând o densitate mai mică a acesteia. Datorită diferenței de densitate,

apa încălzită se ridică în partea de sus a panoului, acest proces fiind cunoscut sub denumirea de

efect de termosifon.

Captatorul trebuie orientat direct către ecuator, cu faţa către sud în emisfera nordică şi

către nord în emisfera sudică. Unghiul de înclinare optim al captatorului este egal cu latitudinea

zonei, cu variaţii de 10-15°, depinzând de aplicaţie.

2.2. Colectori cu tuburi termice (heat pipe)

Într-o conductă heat pipe, vidul nu este utilizat pentru izolare, ci mai degrabă pentru ca să

modifice comportamentul interior al lichidului. Apa, la nivelul mării, fierbe la 100°C, dar dacă

urcăm la partea de sus a unui munte, temperatura de fierbere va fi mai mică. Acest lucru se

30

datorează diferenței de presiune a aerului, și un vid este o stare de presiune foarte scăzută. Pe baza

acestui principiu, la o temperatură mai scăzută cu presiunea aerului mai mică, se poate obține

același rezultat.

Conductele termice utilizate în colectoarele solare au un punct de fierbere de aproximativ

30°C astfel încât atunci când conducta este încălzită peste această temperatură apa începe să se

vaporizeze. Acești vapori urcă rapid la partea superioară a conductei de încălzire și poartă cu ei

cantități mari de căldură. Deoarece la partea superioară are loc un schimb termic de căldură,

lichidul rece care circulă prin conducta colectorului se încălzește, vaporii condensează și se

transformă în lichid apoi se reîntorc la partea de jos a conductei heat pipe, repetându-se ciclul

reprezentat în figura 2.

În timpul funcționării tubului termic ciclul de curgere al lichidului condensat (apa) în

partea de jos se bazează pe gravitație și din acest motiv tuburile termice din acest model nu

funcționează când sunt montate orizontal.

Fig. 2 – Ciclul de circulație al lichidului din interiorul tubului termic

Principiul de funcționare a colectorilor heat pipe este prezentat în Figura 3. Colectorul

heat pipe este realizat dintr-un tub de sticlă cu pereți dubli vidați, iar în interiorul acestuia se

montează un tub termic etanș în care se află o substanță care vaporizează sub acțiunea radiației

solare. Sub pereții dubli vidați se află o folie sferică absorbantă care maximizează absorbția

radiației solare.

Fig. 3 – Principiul de funcţionare a colectorilor heat pipe

31

Tubul termic poate fi amplasat în centrul tubului vidat cu aripioarele de transfer de

căldură lipite pe pereții vidați ca în Figura 3 sau acesta este lipit direct de peretele din sticlă

(Figura 4), exact în locul în care luminează soarele. Aripioarele de aluminiu sunt legate de pereții

vidați prin intermediul unor clipsuri speciale.

Fig. 4 – Colector heat pipe cu tubul termic lipit de pereții vidați

Vaporii formați se ridică la partea superioară a tubului, în condensator, acesta găsindu-se

în contact termic cu agentul din instalație. La conducta colectoare se montează mai multe tuburi

heat pipe, în funcție de necesitate, astfel agentul termic va prelua căldura de la condensatori și își

va mări temperatura prin conducție termică. Conducta colectoare este izolată pentru a diminua

pierderile de căldură. Avantajul utilizării acestor colectori îl reprezintă randamentul termic mare,

fiind cel mai bun, precum și faptul că se poate utiliza și în condițiile în care intensitatea radiației

solare este scăzută, în anotimpul rece.

3. METODA NUMERICĂ DE STABILIRE A TEMPERATURILOR AGENȚILOR

TERMICI ÎN LUNGUL UNUI SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ

Metoda numerică prezentată se bazează pe bilanţul termic global, în regim staţionar, al

schimbătoarelor de căldură de tip echicurent sau contracurent. Se va considera că pierderile de

căldură ale schimbătorului de căldură către mediul înconjurător sunt neglijabile în raport cu

puterea termică transmisă de la agentul încălzitor la agentul încălzit. Bilanţul termic global

exprimă egalitatea care există între puterea termică cedată de agentul termic încălzitor (primar) cu

puterea termică primită de agentul termic încălzit (secundar) şi totodată cu puterea termică

transferată prin suprafaţa de schimb de căldură.

Schimbător de căldură în contracurent

În figura 5 se prezintă schematic schimbătorul de căldură indicându-se prin săgeţi sensul

de circulaţie a agenţilor termici.

Ecuaţiile de bilanţ termic în cazul schimbătorului de căldură în contracurent sunt:

G1 ρ c (t11-t12) = G2 ρ c (t22-t21) = k S Δtml (1)

unde:

Δtml = = (2)

G1 – debit volumic al agentului termic primar [m3/s];

G2 – debit volumic al agentului termic secundar [m3/s];

Ρ – densitatea agentului termic primar\secundar [kg/m3];

C – căldura masică specifică a agentului termic primar/secundar [J/kg*K];

K – coeficient global specific de transfer de căldură [W/m2*K];

Δtml – temperatura medie logaritmică [K];

t11 – temperatura de intrare a agentului termic pe circuitul primar [K];

t12 – temperatura de ieșire a agentului termic pe circuitul primar [K];

32

t21 – temperatura de intrare a agentului termic pe circuitul secundar [K];

t22 – temperatura de ieșire a agentului termic pe circuitul secundar [K];

Fig. 5 – Schimbător de căldură în contracurent

Se consideră că din cei şase parametri se cunosc: G1 şi G2, t11 şi t21 (debitele şi

temperaturile de intrare ale agenţilor termici) şi se caută să se determine: t12 şi t22. Se fac notațiile:

y = (3)

NTU1 = (4)

E = exp[- NTU1 (1-y)] (5)

rezultă soluțiile:

t12 = t11 + t21 (6)

t22 = t11 + t21 (7)

Relaţiile liniare de mai sus oferă posibilitatea stabilirii rapide a temperaturilor agenţilor termici la ieşirea din schimbător, însă implică realizarea calculului iterativ în ceea ce priveşte identificarea valorii coeficientului global de transfer termic k. Referirea se face la cazul în care se dispune de formulele de calcul pentru coeficienţii de transfer termic convectiv α1 (pentru agentul termic primar) şi α2 (pentru agentul termic secundar) iar pentru coeficientul global, k, se poate utiliza o relaţie de forma:

k = (8)

După cum este ştiut, astfel de relaţii sunt cunoscute pentru schimbătoarele de căldură fasciculare de fabricaţie românească. Aceste relaţii implică debitele şi temperaturile medii ale agenţilor termici.

În această situaţie se va proceda astfel: 1) se consideră o valoare iniţială k0 pentru coeficientul global de transfer termic, aleasă în

zona valorilor uzuale cunoscute pentru tipul schimbătorului analizat; 2) se calculează parametrii NTU1 şi E utilizând relaţiile (4, 5); 3) se stabilesc temperaturile t11 şi t22, utilizând relaţiile (6, 7); 4) se calculează valorile coeficienţilor de transfer termic convectiv α1 şi α2 utilizând

relaţiile care am menţionat că trebuie să fie cunoscute; 5) se calculează valoarea corespunzătoare pentru coeficientul global de transfer termic k,

utilizând relaţia (8); 6) considerând că valoarea obţinută este k 1≠ k0, se vor relua calculele începând cu

punctul 2.

33

În general, după cel mult trei astfel de iteraţii, diferenţa între valorile k succesive este sub

o unitate şi deci poate fi considerată acceptabilă ca eroare, iar calculul de identificare a soluţiei,

finalizat.

Bazându-ne pe relaţiile 6 și 7 se va încerca să se construiască o metodă de stabilire a

temperaturilor agenţilor termici în lungul schimbătorului. Este necesar însă mai întâi să se pună

relaţiile 6 și 7 sub o formă nouă şi anume de exprimare a temperaturilor t12 şi t21 în funcţie de

temperaturile t11 şi t22, adică a temperaturilor în secţiunea x = L în funcţie de temperaturile în

secţiunea x = 0. Relaţiile algebrice fiind liniare o prelucrare simplă conduce la:

t12 = t11 + t22 (9)

t21 = t11 + t22 (10)

4. SCHEMA INSTALAŢIEI SOLARE PENTRU PREPARAREA APEI CALDE

MENAJERE ȘI A APEI PENTRU ÎNCĂLZIREA LOCUINȚEI

Panourile solare pot fi folosite pentru încălzirea apei menajere dar pot deservi și pentru a

aduce un aport la încălzirea locuinței. În funcție de ce sistem de încălzire folosim (încălzire prin

pardoseală sau încălzire prin radiatoare), se va utiliza o centrală termică pentru a ridica

temperatura apei oferite de panourile solare. Schema unei astfel de instalații este prezentată în

Figura 6.

Fig. 6 – Schema instalaţiei solare pentru prepararea apei calde menajere

și a apei pentru încălzirea locuinței

1. Senzor de temperatură; 2. Colector solar Heat-pipe; 3. Sistemul de comandă; 4. Stația de pompare;

5. Senzor de temperatură; 6. Conducta de alimentare cu apă; 7. Radiator; 8. Intrare gaz; 9. Apă caldă

menajeră; 10. Centrala pe gaz; 11. Bară de magneziu; 12. Ieșire apă caldă spre consumator; 13. Rezervor

apă; 14. Serpentină din cupru la partea inferioară; 15. Serpentină din cupru la partea superioară;

16. Robinet cu 3 căi.

34

Agentul termic încălzit la o anumită temperatură, în funcție de radiația solară, este pus în mișcare de către stația de pompare, coboară în schimbătorul de căldură aflat la baza rezervorului de apă unde încălzește lichidul din rezervor. Apa se stratifică datorită diferenței de presiune, astfel apa caldă se ridică la partea superioară a rezervorului. Rezervorul mai este prevăzut cu un schimbător de căldură tip spirală, acesta fiind alimentat de către centrala pe gaz. Dacă agentul termic provenit de la panourile solare asigură o încălzire a apei potabile stabilită de utilizator (de obicei 60°C), schimbătorul de căldură aferent centralei este oprit. În cazul în care avem o temperatură mai mică față de cea setată, centrala asigură prin intermediul schimbătorului de căldură montat la partea superioară atingerea temperaturii dorite. Datorită efectului de termosifon, apa menajeră urcă pe conductă (12) ajungând la robinetul cu 3 căi unde se poate face reglarea calitativă a apei. Mai departe ajunge la consumatori. Rezervorul este alimentat cu apă rece de la rețeaua publică prin conducta de alimentare cu apă (6) aceasta fiind prevăzută cu robinete de închidere, un manometru, un filtru care are rolul de a elimina impuritățile din apă și un vas de expansiune pentru a prelua dilatările din instalație. Rezervorul este prevăzut cu un anod de magneziu care previne coroziunea. Cercetările moderne au dovedit că această coroziune este de tip electric sau mai exact este un fenomen electrochimic. Acest fenomen afectează în special boilerele/rezervoarele de apă caldă la care apa se reînnoiește continuu, apă a cărei agresivitate crește o dată cu creșterea temperaturii (55 ÷ 60°C).

Protecția catodică se bazează pe principiul conform căruia coroziunea se îndreaptă spre

zonele anodice, nu spre cele catodice. Pentru a avea o protecție catodică, chiar și în cazul unei mici

defecțiuni de izolare se va consuma anodul de magneziu. Prin consumul anodului și producția unor

tensiuni scăzute de curent vasul și serpentinele vor fi protejate eficient împotriva coroziunii.

Rezervorul mai este prevăzut cu un senzor de temperatură, legat la sistemul de comandă,

care urmărește ca temperatura din rezervor să nu depășească limitele stabilite.

Încălzirea locuinței este asigurată de centrala pe gaz (10), care are și rolul de a asigura

temperatura optimă a apei menajere în lipsa radiației solare. Panoul solar poate fi folosit și pentru a

aduce un aport de căldură încălzirii locuinței, caz în care avem nevoie de două rezervoare, unul în

care să se prepare apa caldă menajeră, iar celălalt pentru a alimenta centrala termică cu agentul

termic care are o temperatură în funcție de radiația solară, urmând ca ulterior să se încălzească

până ajunge la temperatura dorită (aproximativ 90°C pentru încălzire prin radiatoare și maxim

45°C pentru încălzirea prin pardoseală). Iarna, în România, panourile solare pot avea un aport de

căldură cuprins între 15÷45°C.

5. CONCLUZII

Colectorul heat pipe prezintă un randament termic mare, fiind cel mai bun, și pentru faptul

că se poate utiliza în condițiile în care intensitatea radiației solare este scăzută, în anotimpul rece.

La capitolul III s-a descris din punct de vedere termic funcționalitatea panoului solar,

acesta asimilându-se cu un schimbător de căldura în contracurent de tip apă/apă. În final soluțiile

prezentate sunt sub forma unor sisteme de ecuații liniare, acestea oferind posibilitatea stabilirii

facile a temperaturii agenților termici la ieșirea din schimbător. Calculul este iterativ în funcție de

coeficientul global de transfer termic k. Etapele de calcul sunt prezentate la punctul 3.

Bibliografie

[1] F. Iordache, Comportamentul dinamic al echipamentelor și sistemelor termic, Editura

Matrix Rom, București, 2008.

[2] http://www.apricus.com/html/solar_collector_heat_pipe.htm#.Vpun5vmLTDc, accesat

în data de 27.03.2016. [3] http://eesc.columbia.edu/courses/ees/climate/lectures/radiation/, accesat în data de

27.03.2016. [4] http://www.ejaisolar.com/productsd.php?pid=36&tid=2&gclid=CjwKEAiA3_axBRD5

qKDc__XdqQ0SJAC6lecALyaZD2XyHWNMBpvVNnIXtkd7ZqynyqZdABR1UThKhoCBcbw_wcB, accesat în data de 28.03.2016.

http://www.apricus.com/html/solar_collector_heat_pipe.htm#.Vpun5vmLTDc

http://eesc.columbia.edu/courses/ees/climate/lectures/radiation/

http://www.ejaisolar.com/productsd.php?pid=36&tid=2&gclid=CjwKEAiA3_axBRD5qKDc__XdqQ0SJAC6lecALyaZD2XyHWNMBpvVNnIXtkd7ZqynyqZdABR1UThKhoCBcbw_wcB



SECŢIUNEA a II-a

LUCRĂRI CU

CARACTER ȘTIINȚIFIC

36

APLICAȚIE INFORMATICĂ PRIVIND

SITUAȚIILE DE URGENȚĂ

Student sergent Florin-Gabriel GĂZDAC

Student sergent Andrei BĂRĂIAN

Student sergent Alexandru BUDEANU




Abstract: This application helps firefighters in studying and applying the intervention procedures which are used in their activities. It also provides a strong basis in understanding and preventing activities which can lead into unwanted situations, especially fires. Keywords: Fire, Firefighter Intervention, Search And Rescue, First Aid, Extrication, Civil Protection, Prevention

„All men are created equal, then a few become firemen”

1. INTRODUCERE Lucrarea își propune să prezinte o aplicație realizată de autori pentru a ajuta pompierii în

învățarea, consolidarea și aplicarea procedurilor de stingere a incendiilor, căutare-salvare, asanare muniție, descarcerare, precum și cunoașterea bazei legale în care aceștia își desfășoară activitatea.

2. CONȚINUTUL APLICAȚIEI Aplicația conține o interfață ușor de utilizat, de către toate persoanele în domeniul

situațiilor de urgențe și nu numai. Programul în care s-a realizat această aplicație este Dreamweaver. Sunt utilizate butoane de acces către diferite funcții ale aplicației.

Programul aplicației este următorul: <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Aplicatie</title> <link rel="stylesheet" href="css/style.css" type="text/css"> </head> <body>

<div class="page page-home">

<div class="header">

<div>

<img src="images/Untitled.png" width="179" height="161"></a> <span>GHIDUL

POMPIERULUI</span>

<ul>

<li>

37

<a href="fisaoperativa.html">INCENDIU</a>

</li>

<li>

<a href="I G S U/ISU 02 FINAL.pdf">CAUTARE-SALVARE</a>

<li>

<a href="pirotehnic.html">PIROTEHNIC</a>

<li>

<a href="descarcerare.html">SMURD SI DESCARCERARE</a>

<li>

<a href="documente.html">S.S.M</a>

<li>

<a href="introducere.html"> Introducere fisier</a></li></ul>

</li>

</ul>



<html>

<head>

<meta charset="UTF-8">

<link rel="stylesheet" href="css/style.css" type="text/css">

</head>

<body>

<div class="page page-news">

<div class="header">

<div>

<ul><a href="fire.html" id="logo"><img src="images/Untitled.png" alt="log"></a>

</ul>

<ul>

<li class="selected">

<a href="tt/Etaj.htm" title="Incendiu Etaj">Incendiu Etaj</a>


<a href="tt/padure.html" title="Incendiu de Padure">Incendiu Padure</a>

<li class="selected"> <a href="tt/Depozit lemn.htm" title="Incendiu Depozit

lemn">Inc. Depozit Lemnos</a>

</li></ul>

<ul>


<a href="tt/Pod.html">Incendiu Pod </a>


<a href="tt/Mori.htm" title="Incendiu la Mori ">Incendiu la Mori</a>


<a href="tt/Vopsitorii.htm" title="Incendiu Vopsitorii">Incendiu Vopsitorii</a>

</li></ul>

38

<ul>


<a href="tt/Subsol.htm" title="Incendiu Subsol">Incendiu Subsol</a>


<a href="tt/Siloz.htm" title="Incendiu la Silozuri ">Incendiu la Silozuri </a>

</li></ul>

<ul>


<a href="I G S U/ISU 01 FINAL.pdf">ISU 01 </a>

</li></ul>

<ul>


<a href="I G S U/ISU 04 FINAL.pdf">ISU 04 Tehnica si Tactica </a>

</li></ul>

<ul>

</div><ul>

</div>

</li></ul></div></div>

</div>

</body>

</html>

Programul conține și un meniu de introducere fișiere, astfel încât oricine poate îmbunătăți

această aplicație. În cadrul acestui meniu sunt prezentate etapele care trebuie urmate pentru a

adăuga alte informații utile pentru pompieri.

Menționăm că toate regulamentele și manualele introduse în această aplicație sunt

aprobate și acceptate de IGSU.

Fig. 1 – Interfața INCENDIU

39

Fig. 2 – Interfața Fire.html

Fig. 3 – Introducerea unui nou document

Fig. 4 – Imagine din Interfața SMURD

40

Bibliografie

[1] ISU 01 – Instrucțiuni privind intervenția serviciilor de urgență profesioniste –

Intervenție la incendii.

[2] ISU 02 – Instrucțiuni privind intervenția serviciilor de urgență profesioniste în acțiuni

de căutare-salvare.

[3] ISU 03 – Instrucțiuni privind intervenția serviciilor de urgență profesioniste pentru

asanarea muniției neexplodate.

[4] ISU 04 – Ghid privind tehnica și tactica stingerii incendiilor.

[5] Manualul HOLMATRO.

[6] Legea nr. 319/2008.

[7] OIG nr. 1146/2008.

[8] OIG nr. 1144/2008.

[9] Legea nr 80/1996.

[10] Legea nr. 307 din 12 iulie 2006 (*actualizată*) privind apărarea împotriva incendiilor.

[11] Legea nr. 481 din 8 noiembrie 2004 (*republicată*) privind protecţia civilă.

[12] HG nr. 915/2015 – criteriilor pentru oprirea funcționării/utilizării

construcțiilor/amenajărilor determinate de încălcarea gravă a cerinței de securitate la

incendiu.

41

APLICAȚIE INFORMATICĂ PRIVIND EVALUAREA RISCULUI

DE INCENDIU ȘI A SIGURANȚEI LA FOC PENTRU CLĂDIRI

DIN DOMENIUL SĂNĂTĂȚII

Student sergent Lucian-Cristian MIRCEA



Abstract:

This paper presents some information about fire safety and self-developed

computer software, aimed to assess the fire safety risk at health buildings.

Keywords: Fire Safety, Health Buildings, Software

1. CONSIDERENTE GENERALE DESPRE EVALUAREA RISCULUI DE

INCENDIU ȘI A SIGURANȚEI LA FOC

Consider că evaluarea riscului de incendiu și a siguranței la foc la clădirile din domeniul

sănătății trebuie să reprezinte o prioritate pentru Inspectoratul General pentru Situații de Urgență,

datorită complexităţii intervențiilor în astfel de evenimente. Tocmai de aceea, am apreciat că se

impune un nou tip de abordare la această categorie de clădiri.

O evaluare de risc corectă, fermă și rapidă la aceste clădiri facilitează modul de

intervenție în situații de urgență, micșorând considerabil timpii de acțiune, înlesnind capacitatea

comandantului intervenției de a anticipa modul de comportare la foc a clădirii, crescând astfel

randamentul de organizare a intervenției.

Pentru a putea efectua o evaluare corectă a riscului, trebuie să se cunoască îndeaproape

anumiți termeni și concepte de specialitate.

Conform Normativului P 118, se definesc următorii termeni și concepte:

Clădire înaltă – construcție civilă (publică) supraterană, la care pardoseala ultimului

nivel folosibil este situată la peste 28 m faţă de terenul (carosabilul adiacent) accesibil

autovehiculelor de intervenţie a pompierilor pe cel puţin două laturi ale clădirii. Atunci când

ultimele niveluri sunt locuinţe de tip duplex sau triplex, se ia în considerare numai nivelul de acces

din circulaţiile comune orizontale ale clădirii. Nu sunt considerate clădiri înalte:

construcţiile care nu sunt destinate să adăpostească oameni;

clădirile civile (publice) la care deasupra nivelului-limită se află un singur nivel ce

ocupă maximum 50% din aria construită a clădirii şi cuprinde numai încăperi

pentru maşini ale ascensoarelor, spaţii tehnice aferente construcţiei, circulaţii

funcţionale;

clădiri civile (publice) nominalizate în normativ.

Clădire foarte înaltă – construcție civilă (publică) la care pardoseala ultimului nivel

folosit este situată la înălţimea de 45 m, sau mai mult.

Compartiment de incendiu – construcție independentă (instalaţie), precum şi

construcţii comasate sau grupate amplasate la distanţele normate faţă de vecinătăţi sau volum

construit compartimentat prin pereţi antifoc faţă de construcţiile (instalaţiile) adiacente. În clădirile

înalte şi foarte înalte, compartimentul de incendiu poate fi un volum închis, constituit din unul

până la trei niveluri succesive, delimitate de elemente rezistente la foc conform normativului şi cu

42

aria desfăşurată totală conform compartimentului de incendiu admis pentru construcţiile civile

(publice) de gradul I de rezistenţă la foc.

Comportare la foc totalitatea schimbărilor fizice şi chimice intervenite atunci când un

material, produs sau ansamblu este supus acţiunilor unui incendiu-standard.

Densitate sarcină termică – potențial caloric total al unui spaţiu, încăpere etc.,

raportat la aria pardoselii luată în considerare (J/m2).

Sarcină termică – suma energiilor calorice degajate prin combustia completă a tuturor

materialelor din spaţiul considerat.

Deschideri pentru evacuarea fumului (desfumare) – goluri practicate în treimea

superioară a închiderilor perimetrale sau în acoperişul unei construcţii, astfel încât să permit

evacuarea fumului produs în caz de incendiu (permanent libere sau închise cu dispozitive care se

deschid automat în caz de incendiu).

Grad de rezistenţă la foc – capacitate globală a construcţiei sau a compartimentului

de incendiu de a răspunde la acţiunea unui incendiu standard, indiferent de destinaţia sau

funcţiunea acestuia.

Pereţi portanţi – elemente de construcţie verticale portante ale construcţiei,

caracterizate prin clasa de combustibilitate şi rezistenţă la foc, pentru stabilirea gradului de

rezistenţă la foc al clădirii sau compartimentului de incendiu.

Pereţi neportanţi (autoportanţi) – idem pereţi portanţi, dar fără îndeplinirea unui rol

structural.

Performanţă la foc – comportarea unui material, produs sau ansamblu supus unui

incendiu, în raport cu utilizarea lui.

Risc de incendiu – probabilitatea izbucnirii incendiilor în spaţii, încăperi, construcţii

sau compartimente de incendiu ori instalaţii; în cele cu funcţiuni civile (publice) se exprimă prin

riscuri de incendiu, iar în cele destinate activităţilor de producţie şi de depozitare se exprimă prin

„categorii de pericol de incendiu”.

Rezistenţă la foc (RF) – aptitudinea unor părţi sau elemente de construcţie de a-şi

păstra, într-un timp determinat, capacitatea portantă, izolarea termică şi etanşeitatea, stabilite prin

încercări standardizate.

Gradul de rezistenţă la foc al construcţiei sau al unui compartiment de incendiu este

determinat de elementul său cu cea mai defavorabilă încadrare şi se precizează obligatoriu în

documentaţia tehnico-economică.

Conform prevederilor P 118, în funcţie de densitatea sarcinii termice, spitalele se

încadrează în următoarele niveluri de risc de incendiu:

Risc mic, când qs 420 MJ/m2

Risc mediu, când 420 qs 840 MJ/m2

Risc mare, când qs 840 MJ/m2

Prin Ordinul ministrului de interne nr. 87/2001 privind Metodologia de identificarea,

evaluarea şi controlul riscurilor de incendiu, modificat şi completat cu Ordinul ministrului

internelor şi reformei administrative nr. 663 din 27 noiembrie 2008 nu se stabileşte o anumită

metodă matematică de analiză, ci se consacră formula generală pentru determinarea riscului de

incendiu, care este de forma:

1

P GR A

M

(1)

unde:

R1 = riscul de incendiu existent;

43

P = pericolul potenţial de incendiu generat de factorii de risc specifici existenţi;

M= totalitatea măsurilor de protecţie la foc asigurate;

A = coeficientul care exprimă probabilitatea de activare a factorilor de risc, diferenţiat pe

tipuri de obiective şi natura factorilor de risc;

G = gravitatea consecinţelor posibile ale incendiului.

Pentru orice situaţie analizată, riscul de incendiu R1 se situează în domeniul riscurilor

acceptabile dacă se îndeplineşte condiţia:

I aR R (2)

unde:

aR = riscul de incendiu acceptat pentru tipul de obiectiv luat în analiză.

Riscul de incendiu acceptat se determină cu relaţia:

a imR c R

În care:

c = coeficient de ierarhizare;

imR = riscul mic de incendiu cuantificat;

Siguranţa la foc (Sig) este asigurată în toate situaţiile în care se îndeplineşte una din

condiţiile de mai jos:

1a

i

RSig

R sau 1a

i

RSig

R (3)

Factorii P, G, M sunt, la rândul lor, exprimaţi prin relaţii de calcul în care necunoscute

sunt elemente specifice categoriei de factori. Întrucât metodologia aprobată dă libertate autorului

metodei de evaluare a riscului să utilizeze şi scările de cuantificare convenabile, în prezentul ghid

se stabilesc factorii de risc şi de protecţie ce trebuie luaţi obligatoriu în considerare în evaluarea

riscului de incendiu la spitale.

2. APLICAȚIE INFORMATICĂ

Societatea contemporană este dependentă de calculatoare și gadgeturi. Impactul pe care

acestea le au asupra noastră este deosebit de important, influențându-ne de multe ori în mod

inconștient. Acest lucru nu trebuie să reprezinte un motiv de suspiciune, ci, dimpotrivă, un plus,

întrucât putem să le utilizăm în avantajul nostru.

Sistemele de operare tip „Windows” sunt răspândite în întreaga lume, motiv pentru care

am conceput un program care să poată efectua o evaluare exactă și rapidă a riscului de incendiu și

a siguranței la foc a tuturor clădirilor din domeniul sănătății.

Programul se adresează tuturor factorilor implicaţi în activitatea de proiectare a

construcţiilor publice, verificatorilor şi experţilor atestaţi pentru cerinţa de calitate „siguranţa la

foc”, specialiştilor din ministere şi alte organe ale administraţiei publice centrale şi locale cu

atribuţii în domeniul apărării împotriva incendiilor, persoanelor fizice şi juridice care deţin, sub

orice formă, spitale, precum și cadrelor didactice/studenților/elevilor din instituțiile de învățământ

de profil.

Software-ul include stabilirea automată a factorilor de risc, de activare, de gravitate şi de

protecţie la foc, precum şi atribuirea automată a valorilor acestora, care se iau în considerare la

evaluarea riscului de incendiu şi a siguranţei la foc prin metoda matematică de evaluare, stabilită

potrivit legii, pentru clădiri definite conform „Normativului privind proiectarea şi verificarea

construcţiilor spitaliceşti şi a instalaţiilor” indicativ NP 015, care nu se încadrează în categoria

clădirilor înalte şi foarte înalte.

În continuare voi efectua, cu ajutorul aplicației, o evaluare la riscului de incendiu și a

siguranței la foc a unui spital, cu următoarele caracteristici principale: spital 700 de locuri, clădire

de tip P+7 etaje, construcție independentă.

44

Atrag atenția că software-ul impune introducerea datelor strict necesare pentru a efectua

automat calculul și pentru a afișa, în timpul cel mai scurt, rezultatele scontate, după cum se poate

observa în următoarele capturi de ecran:

Fig. 1 – Captură de ecran 1


45



46



47



48



49


După cum se poate observa, la finalul calculului ce ține cont de totalitatea factorilor

introduși, software-ul a afișat rezultatul final: „RISC ACCEPTAT DE INCENDIU! SIGURANȚA

LA FOC A CLĂDIRII ESTE ASIGURATĂ”. În caz contrar, în cazul în care condițiile minime de

securitate nu erau îndeplinite, programul afișa „RISCUL DE INCENDIU NU ESTE ACCEPTAT!

SIGURANȚA LA FOC A CLĂDIRII NU ESTE ASIGURATĂ!”.

3. CONCLUZII

Evaluarea corespunzătoare a riscului și siguranței la foc a clădirilor din domeniul

sănătății este o valență deosebit de importantă în managementul situațiilor de urgență, ținând cont

de gradul crescut de dificultate, de amploarea și de complexitatea intervențiilor. De aceea, se

impune o evaluare coerentă, capabilă să determine într-un timp scurt domeniul de încadrare a

riscului și a siguranței la foc.

Consider că software-ul prezentat constituie în mod categoric un pas spre dezvoltare și

cercetare, un pas ce ar trebui susținut, deoarece aduce un plus de vitalitate și noutate în domeniu.

De asemenea, acesta ar trebui să devină un utilitar indispensabil ofițerilor și subofițerilor din

Inspectoratele pentru Situații de Urgență, dat fiind ușurința introducerii datelor, calcularea

automată și rapidă a tuturor factorilor de risc, precum și afișarea rezultatului într-un timp foarte

scurt.

Menționez că urmează să perfecționez acest software și să îl implementez și pe

dispozitive cu sistem de operare Android.

50

Bibliografie

[1] Mircea, L. – Evaluarea riscului la infrastructuri critice, lucrare de diplomă, Academia

de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, 2016.

[2] Ministerul Transporturilor, Construcţiilor și Turismului, Ordinul nr. 2003 din

16.12.2002 pentru aprobarea reglementării tehnice „Ghid de evaluare a riscului

de incendiu şi a siguranţei la foc pentru clădiri din domeniul sănătăţii”,

indicativ GT 049-02.

[3] Ministerul Lucrărilor Publice și Amenajării Teritoriului, Ordin nr. 27 /N/ din 7.04.1999

„Normativ de siguranţă la foc a construcţiilor” Indicativ P11899.

51

PROIECTAREA ȘI REALIZAREA UNEI HALE

PE STRUCTURĂ METALICĂ

Student sergent Romică STROE

Lector univ. dr. ing. maior Dragoș-Iulian PAVEL


Abstract: The qualities that metals – such as steel, cast iron, zinc, copper, aluminum presents make them to be largely used in constructions in various resistance elements (pillars, beams, floors). Steel is the most used alloy in constructions, due to its numerous advantages. Generally, large constructions and that ones being exposed to difficult exploiting conditions are made of metal. The most common elements of metal structures are: - lattice girders; - plate girder; - pillars.

Keywords: Pillars, Steel, Girders.

1. INTRODUCERE

Prezenta lucrare abordează domeniul construcțiilor metalice, făcând referire îndeosebi la metodele de proiectare și realizare a acestora. Construcțiile metalice sunt structuri, părți din structură sau elemente realizate din oțel, oțel slab aliat sau din aliaje de aluminiu. Acestea dețin supremația în ceea ce privește performanțele: deschidere și înălțime.

La proiectarea unei construcții se prefigurează un „model de calcul” în care se iau în considerare două componente: o primă componentă o constituie acțiunile la care urmează să fie supusă construcția, reprezentată în „modelul de calcul” prin încărcări (forțe, deplasări etc.), respectiv a doua componentă, materialul din care urmează să fie alcătuită construcția, reprezentat prin caracteristicile de calcul (rezistență de calcul, modul de elasticitate etc.).

Se acordă o importanță deosebită interpretării și determinării gradului de siguranță pe care îl prezintă o construcție în condiții determinate. O construcție trebuie proiectată și executată astfel încât, în cazul izbucnirii unui incendiu, răspândirea focului în construcție să fie limitată, respectiv focului către construcțiile învecinate să fie limitată. De asemenea, ocupanții clădirii trebuie să poată părăsi clădirea sau să fie salvați prin alte mijloace, respectiv trebuie să fie luată în considerare siguranța echipelor de salvare, iar capacitatea portantă a structurii de rezistență să fie asigurată pentru o anumită perioadă de timp.

2. METALUL

Conform Dicționarului Explicativ al Limbii Române, metalul este elementul chimic cu luciu specific, caracterizat prin conductibilitate termică și electrică, opacitate, ductibilitate și maleabilitate.

Metalele prezintă proprietăţi diferite de cele ale nemetalelor. Toate proprietăţile caracteristice metalelor sunt valabile pentru metalele aflate în stare solidă şi lichidă. În stare gazoasă metalele nu se mai deosebesc de nemetale.

52

2.1. Obținerea metalelor Majoritatea metalelor se găsesc în pământ, şi numai puţine în stare liberă, adică nativă.

Acestea sunt metalele cel mai puţin active: aurul, platina, argintul şi mercurul. Celelalte se găsesc sub formă de combinaţii: oxizi, sulfuri, carbonaţi etc. Combinaţiile metalelor existente în natură se numesc minerale. Amestecul de minerale care se exploatează se numeşte minereu. Minereul cuprinde una sau mai multe minerale utile amestecate cu altele fără valoare, care alcătuiesc sterilul sau ganga.

Pentru obținerea metalelor din mineralele naturale sau din alte combinaţii se utilizează diferite procedee, care depind de natura metalului de obţinut sau de mineralul în care se găseşte.

Separarea metalelor din combinaţiile lor depinde de o serie de proprietăţi fizico-chimice, ca potenţialele normale, foarte deosebite ale metalelor, sau variaţia mare a căldurilor de formare a oxidului.

Aceste metode de obținere a metalelor se pot clasifica în trei grupe: 1) descompunerea termică; 2) procese de reducere; 3) electroliză.

2.2. Metale folosite în construcții Datorită calității sale, metalul este folosit în construcții la cele mai diverse elemente de

rezistență (stâlpi, grinzi, planșee), tâmplărie (uși și ferestre), rezervoare, elemente de construcții etc. În construcții se folosesc în mod curent: oțelul, fonta, zincul, cuprul și aluminiul.

Datorită multiplelor avantaje pe care le prezintă, oţelul este materialul de bază din care se confecţionează elementele de construcţii metalice.

Oţelul pentru construcţiile inginereşti conţine până la 0.25% carbon şi 1,5% mangan, acesta din urmă constituind unul dintre principalele elemente de aliere. Alte elemente de aliere sunt cromul, nichelul, molibdenul etc. Elemente ca sulf, fosfor, azot şi hidrogen au efect nociv asupra proprietăţilor oţelului şi sunt luate măsuri de reducere a conţinutului acestora în timpul producerii oţelului.

SR EN 10025 precizează șapte mărci de oțel: S185, S235, S275, S355, E295, E335 și E360, care diferă prin caracteristicile mecanice.

2.3. Coroziunea și protecția metalelor Pentru asigurarea durabilităţii în exploatare a elementelor de construcţie realizate din oţel,

la proiectarea acestora se au în vedere următorii factori: durata de exploatare preconizată, criteriile de exploatare solicitate, condiţiile probabile ale mediului înconjurător, compoziţia, proprietăţile şi comportamentul materialelor, inclusiv efectul asamblării materialelor diferite, forma elementelor şi detaliile structurale, calitatea manoperei şi nivelul de control, măsurile speciale de protecţie, nivelul probabil de întreţinere pe durata de serviciu preconizată a construcţiei.

Coroziunea este o noţiune cu sferă largă de accepţiune fiind extinsă la diverse degradări, deteriorări sau distrugeri ale elementelor metalice, cauzate de procese chimice, electrochimice, bacteriologice, de coroziune sub tensiune etc.

Produsele de coroziune sunt: - calamina, formată în timpul laminării (temperaturi ridicate); - rugina, formată la temperatura obişnuită în prezenţa apei. Protecţia anticorozivă poate fi realizată pe mai multe căi: a) Prin acţiune asupra materialului:

- alegerea raţională a materialului de construcţie; - tratamentul său mecanic, termic sau chimic.

b) Prin acoperiri protectoare: - acoperiri metalice; - acoperiri nemetalice.

c) Prin acţiune asupra mediului coroziv: - variaţia pH-ului agentului agresiv;

- îndepărtarea gazelor care intensifică coroziunea;

- utilizarea inhibitorilor de coroziune.

53

d) Prin acţiune asupra proceselor electrochimice de coroziune: - protecţie catodică; - protecţie anodică.

e) Prin alegerea raţională a tipului de construcție și a condițiilor de exploatare a instalațiilor.

Procesele de coroziune sunt atât de complexe încât de multe ori se aplică sistemul protecţiilor combinate, care deşi este mai costisitor, este preferabil unor soluţii nestabile [1].

3. ELEMENTE STRUCTURALE ALE CONSTRUCȚIILOR METALICE

Materialele folosite pentru execuţia construcţiilor metalice sunt: oţelul obişnuit, oţelurile

aliate cu rezistenţe mecanice superioare, aliajele de cupru şi aluminiu. Mijloacele tehnice actuale permit realizarea unor îmbinări de forme variate. Datorită acestor caracteristici şi faptului că elementele de construcţie metalică se pot executa pe cale industrială, răspândirea şi utilizarea acestora este foarte dezvoltată.

În general, se execută din metal construcţiile supuse unor condiţii grele de exploatare sau cu dimensiuni mari.

Adaptarea construcţiilor la necesităţile exploatării este o calitate care dă multă elasticitate în folosirea construcţiilor metalice. Astfel, chiar modificările structurale cerute de schimbarea procesului tehnologic, consolidările cerute de mărirea încărcărilor se pot executa uşor, fără întreruperea procesului de producţie. De elementele structurale ale construcţiilor metalice se pot prinde uşor diferite instalaţii, căi de acces pentru mijloacele de transport.

Adaptarea la condiţiile terenului datorită sensibilităţii mai reduse la tasările diferite ale terenului face ca o construcţie metalică să fie cea mai indicată pentru amplasamentele pe terenurile slabe sau tasabile (în cazul unor tasări diferențiate, rectificările prin ridicarea de nivel nu reprezintă lucrări de mare anvergură).

Dezavantajele construcţiilor metalice sunt: rezistenţa redusă la coroziunea chimică şi la foc, necesitând mijloace de protecţie adecvate.

Întrucât oţelul este un material necesar în toate ramurile economiei, folosirea lui în realizarea construcţiilor se face doar în urma rezultatelor unui calcul de eficienţă economică prin compararea cu alte materiale (zidărie, betoane) [2].

3.1. Bare comprimate

Conform [3] se reprezintă clasamentul în ordinea eficienței barelor pentru aceeași stabilitate la flambaj și consum diferit de material (pentru lungimea de flambaj = 3,50 m; încărcare 600 kN = 60 t; S 235):

Fig. 1 – Bare comprimate

3.2. Bare încovoiate

Fig. 2 – Bare încovoiate cu aceeași rigiditate și consum diferit de material

54

3.3. Grinzi cu inima plină

Grinzile sunt caracterizate de solicitarea compusă din încovoiere și forfecare; forma cea mai

raţională a secţiunii este cea de I. Se folosesc profile laminate I (fig. 3.a) sau H (fig. 3.b – acolo unde

există astfel de laminate), eventual ranforsate cu platbande sudate (fig. 3.c). Din profile I se pot

obţinut grinzi cu înălţime majorată prin decuparea şi sudarea decalată a inimii (fig. 3.d – grinzi

„expandate”). Pentru grinzi de bordaj sau de planşeu se folosesc şi profile U, câte unul (fig. 3.e) sau

câte două cuplate (fig. 3.f), eventual ranforsate cu platbande (fig. 3.g). Atunci când nu se găseşte un

profil adecvat, se poate recurge la secţiuni compuse din laminate sudate (fig. 3.h, i).

a. Profil laminat I b. Profil laminat H c. Profil laminat H

ranforsat

d. Grindă expandată e. Profil laminat U f. Profile laminate

U cuplate

g. Profile laminate U ranforsat h. Profil laminat sudat i. Pofil laminat sudat rigidizat

Fig. 3 – Profile cu același consum de material, dar cu rigiditate diferită

55

3.4. Panele

Panelele sunt grinzi secundare care transmit încărcările din învelitoare; se realizează de

regulă din profile I sau U.

Dacă profilele sunt fixate cu axa principală perpendiculară pe talpa înclinată a fermei, ele

sunt solicitate la o încovoiere deviată în raport cu direcţia normală, cu o influenţă semnificativă

dacă panta acoperişului este mai mare de 10°. Această solicitare particulară face necesară o

supradimensionare a profilului (este necesar un profil mai înalt decât în cazul unei grinzi

orizontale pe aceeaşi deschidere).

Ca atare, în cazul unor deschideri importante, este oportună adoptarea unor măsuri menite

să reducă influenţa înclinaţiei acoperişului, şi anume:

– montarea panelelor cu axa principală verticală, astfel încât să nu existe încovoiere

deviată cel puţin pentru încărcările verticale, de regulă cele mai semnificative; această soluţie

complică însă mult problema îmbinării dintre panel şi talpa superioară a fermei;

– reducerea deschiderii panelelor prin legarea lor cu tiranţi dispuşi în planul învelitorii,

reprezintă soluţia cea mai simplă; tiranţii, realizaţi din bare filetate la capete şi fixate la jumătatea

înălţimii panelelor, formează astfel reazeme intermediare care subîmpart deschiderea de calcul a

panelelor în trei părţi sau, la deschideri mai mici, în două părţi.

Fig. 4 – Schema statică a unei hale

3.4. Stâlpi

Stâlpii sunt caracterizaţi în principal de solicitarea la compresiune; ei sunt proiectaţi şi

verificaţi acordând atenţie riscului de flambaj. Ca atare, este oportună alegerea unor secţiuni

transversale care, pentru aceeaşi cantitate (arie) de material, să îl distribuie cât mai departe de

centrul geometric al secţiunii.

Fig. 5 – Stâlpi cu aceeași stabilitate la flambaj, consum diferit de materiale.

Stâlpii pot fi obţinuţi dintr-un unic profil laminat I sau H, din ţeavă cu secţiune circulară)

sau rectangulară, sau din asocierea mai multor profile şi/sau table pentru a forma secţiuni

compuse.

Utilizarea stâlpilor cu secţiuni compuse se poate dovedi judicioasă în legătură cu

exigenţele privind traseele verticale ale instalaţiilor.

56

Alegerea tipului de stâlp are la bază considerente de ordin static (arie necesară în raport

cu încărcările, stabilitate la flambaj), precum şi exigenţe legate de execuţie, respectiv facilitatea

realizării îmbinării cu grinzile şi contravântuirile.

4. CALCULUL ELEMENTELOR STRUCTURALE METALICE

Construcțiile metalice sunt structuri spațiale realizate prin conexiunea unor elemente de

rezistență care pot fi grupate în funcție de caracteristicile lor geometrice și mecanice astfel: cabluri,

bare, plăci.

Cablurile, la care lungimea este predominantă în raport cu dimensiunile secțiunii

transversale, nu au rigiditate la încovoiere și compresiune fiind capabile să preia numai eforturi

axiale de întindere.

Barele păstrează, din punct de vedere geometric, caracteristicile cablurilor însă prezintă

rigiditate la încovoiere și compresiune, fiind capabile să preia orice tip de efort: întindere,

compresiune, încovoiere, forfecare, torsiune.

Plăcile plane sau curbe, la care două dimensiuni sunt predominante în raport cu a treia

(grosimea) intră în alcătuirea unor platforme, pereți ai recipienților [4].

4.1. Calculul stâlpilor

Stâlpii halelor industriale cu sau fără pod rulant, stâlpii care susțin elemente de închidere

ș.a. sunt elemente solicitate simultan la compresiune și încovoiere (compresiune excentrică);

o astfel de solicitare se întâlnește și la barele grinzilor cu zăbrele dacă acestea preiau încărcări

distribuite în lungul lor. Compresiunea excentrică se încadrează între cazurile extreme

de compresiune axială (M = 0; N ) și încovoiere (M 0; N = 0) astfel încât la alcătuirea și

calculul elementelor se ține seama de influența predominantă a unuia din cele două eforturi M

sau N.

Conform [5], inimile secțiunilor pline sunt prevăzute cu rigidizări transversale pe ambele

suprafețe dacă:

(1)

unde:

hi , ti – fiind dimensiunile secțiunii inimii

R – rezistența de calcul a oțelului

4.2. Calculul barelor solicitate la întindere axială

Barele solicitate la eforturi axiale de întindere se verifică cu relațiile:

σ = R (2)

λ λa (3)

în care:

σ – reprezintă tensiunea în secțiunea care se verifică;

N – efortul axial de calcul;

An – aria netă a secțiunii care se verifică;

R – rezistența de calcul a oțelului;

λ – coeficientul de zveltețe al barei întinse care se verifică;

λa – coeficientul de zveltețe admis pentru bare întinse.

57

5. PROIECTAREA UNEI HALE METALICE

Fig. 6 – Vedere spațială

Accesând site-ul conform [6], am efectuat calculul cu ajutorul programului AUTODESK

ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL în cadrul Institutului de Proiectări Argeș.

Acesta evaluează starea eforturilor în structura de rezistenţă a cadrelor la încărcări rezultate din

gruparea efectelor structurale ale acţiunilor, pentru verificarea structurii la starea limită ultimă, cât

şi deformaţiile sub încărcări din gruparea efectelor structurale ale acţiunilor pentru verificarea

structurii la starea limită de serviciu.

Calculul eforturilor şi tensiunilor din elementele structurale care alcătuiesc cadrele

transversale, se efectuează pe baza încărcărilor provenite din greutatea proprie, din zăpadă și din

vânt.

Suprastructura: cadre plane cu articulații la bază și noduri rigide între rigle și stâlpi.

nodurile: noduri punctuale;

barele: elemente finite de tip bară cu trei grade de libertate pe fiecare nod, prinse rigid

în noduri;

reazemele: articulații.

5.1. Încărcarea rezultată din zăpadă

(4) unde:

factor de importanţă – expunere pentru acţiunea zăpezii;

coeficientul de formă al încărcării din zăpadă pe acoperiş;

valoarea caracteristică a încărcării din zăpadă pe sol în amplasament;

coeficientul de expunere al construcţiei în amplasament;

coeficientul termic.

5.2. Încărcarea rezultată din vânt

Presiunea vântului care acționează pe suprafețe rigide exterioare ale clădirii este dată de

formula:

we=gIw x cpe x qp(ze) (5)

unde:

qp(ze) = 0,85 kPa – valoarea de vârf a presiunii dinamice a vântului evaluată la cota ze

gIw = 1,0 – factorul de importanță – expunere;

cpe – coeficientul aerodinamic de presiune/sucțiune pentru suprafețe exterioare.

58

5.3. Calculul încărcărilor gravitaționale

În vederea calculării forţei statice orizontale echivalente se determină rezultanta

încărcărilor gravitaţionale (GK) cu relaţia:

GK = Gperm + Gcv-perm + Gz + G (6)

unde:

Gperm – încărcarea dată de structura metalică de rezistenţă, de învelitoare şi de pereţi de

închidere;

Gcv-perm – încărcarea cvasipermanentă din accesorii suspendate de acoperişul halei, din

raţiuni tehnologice;

Gz – încărcarea cu zăpadă;

GV – încărcare rezultată din acțiunea vântului.

5.4. Dimensionare pană

Panele sunt elemente ale construcţiilor care au rolul de a prelua greutatea

învelitorii, precum şi încărcările pe care acestea le suportă (zăpadă, vânt) şi de a le transmite

riglelor de cadru pe care se reazemă. Distanţa dintre pane este condiţionată doar de dimensiunile

învelitorii.

Deschiderea nominală se consideră egală cu distanţa dintre axele riglelor cadrelor.

(7)

unde:

Wnec – modulul de rezistență necesar;

M – moment încovoietor;

σ – rezistență admisibilă.

6. CONCLUZII

Oţelul este cel mai folosit material la realizarea construcţiilor metalice datorită avantajelor

pe care le prezintă.

Prin caracteristicile sale, oţelul oferă o mare libertate de conformare a elementelor

structurale (stâlpi, grinzi etc.) şi permite realizarea de structuri deosebit de zvelte, cu gabarite

reduse şi cu punere în operă rapidă. O construcţie metalică rezultă din asocierea de profile şi table

standardizate, ca „bucăţi” ale unei „cutii” montate.

Orice element structural trebuie să se afle în stare de echilibru sub acţiunea forţelor

exterioare (încărcări utile, greutate proprie, vânt etc.) şi a legăturilor care îl menţin în poziţie

(reazeme, încastrări).

Verificarea rezistenţei şi stabilităţii (sau verificarea siguranţei structurale) presupune a

demonstra că solicitările rezultate din încărcări, multiplicate cu un coeficient de siguranţă, nu

depăşesc rezistenţa ultimă a structurii şi a elementelor sale.

Pentru scurte perioade de rezistenţă la foc, stabilitatea clădirii se poate realiza prin

elemente de oţel neprotejate. Pentru perioade mai lungi de rezistenţă la foc, elementele de oţel

trebuie protejat prin aplicarea materialelor de termoprotecție, prin ecranare sau prin folosirea

recirculării apei în cazul secţiunilor goale.

Pentru alegerea unei metode de protecţie corespunzătoare trebuie avute în vedere

aspectele următoare: locaţia clădirii, necesităţile estetice ale clădirii, precum şi realizarea unei

balanţe tehnico-economice adecvate.

59

Bibliografie

[1] Conf. dr. arh. Rodica Crișan (2001) – Construcţii din oţel, Editura Universitară „Ion

Mincu”, Bucureşti.

[2] Prof. univ. dr. ing. Elena Axinte (2008) – Elemente din oţel pentru construcţii, Editura

PIM, Iaşi.

[3] C. Peștișanu, M. Voiculescu, M. Darie, R. Vierescu (1995) – Construcții, Editura

Didactică și Pedagogică București.

[4] Conf. dr. ing. Petre Siminea, șef lucrări ing. Lucian Negrei (1982) – Construcții

metalice – calculul prin metoda stărilor limită, Editura Didactică și Pedagogică

București.

[5] D. Mateescu, I. Caraba (1980) – Construcții metalice – calculul și proiectarea

elementelor din oțel.

[6] http://www.autodesk.com, accesat pe 15.03.2016.

[7] Standard EN 10025.

http://www.autodesk.com/

60

PROIECTAREA ȘI REALIZAREA UNEI STAŢII DE RECICLARE

A DEŞEURILOR

Student sergent George-Codruţ DIACONESCU

Lector univ. dr. ing. maior Dragoș-Iulian PAVEL


Abstract:

This paper aims to make a short presentation of the waste problem is a matter

of global addressed both in terms of their impact on the environment and

human health, and the depletion of resources.

Integrated waste management approach involves assessing the environmental

impact of the production to consumption, to eliminate them as waste, so the

role of a waste recycling is to reintroduce certain materials in nature in

another form. Turning waste into a raw material for other products to other

businesses is a necessity. Waste may contain hazardous substances with a high

environmental risk and human health, but at the same time also possible

secondary resources, materials and energy which can be recovered through

recycling.

Keywords: The Waste Problem, Waste Management, Turning Waste.

1. INTRODUCERE

De-a lungul timpului, dezvoltarea sistemelor socio-economice s-a făcut în sensul

maximizării fluxului de resurse şi servicii, în vederea creşterii producţiei şi consumului fără a ţine

seamă de impactul acestor activităţi asupra Capitalului Natural, ideea de bază fiind aceea că

resursele sunt inepuizabile, iar capacitatea de producţie şi suport a Capitalului Natural este

nelimitată. „Deşi creşterea fluxurilor materiale a fost însoţită de creşterea densităţii emisiilor în

compartimentele majore ale ecosferei, fenomenul a fost, în general, tratat în raport de capacitatea

de dispersie şi diluţie sau în funcţie de capacitatea de retenţie a acestor compartimente, precum şi

în funcţie de capacitatea componentelor capitalului natural de a „asimila”/de a integra în procesele

de reciclare «deşeurile» care se produc în sistemele socio-economice”. În timp însă, această

presupoziţie s-a dovedit a fi falsă, impactul activităţilor speciei umane cu fenomenele de poluare

implicate sunt prezente la nivelul întregii ecosfere. În ceea ce priveşte activităţile de producţie,

acestea au un dublu impact: pentru fabricarea oricărui produs este necesară extragerea resurselor,

prelucrarea lor şi eliminarea produşilor finali sub formă de deşeuri. Aceste deşeuri, din cauza

creşterii continue a cantităţilor generate, nu pot fi asimilate (aşa cum s-a crezut iniţial) de

compartimentele sistemelor ecologice, se acumulează şi, sub diferite tipuri de emisii ridică riscuri

majore atât asupra mediului, cât şi asupra sănătăţii populaţiei umane. Gestionarea raţională a

deşeurilor trebuie să ţină cont atât de aceste fenomene de poluare generate (să impună adoptarea

unor metode cât mai avantajoase care minimizează impactul asupra mediului), cât şi de faptul că

aceste deşeuri pot fi transformate în resurse secundare (materiale şi energetice), evitând astfel

epuizarea resurselor.

61

La nivel global, se încearcă adoptarea unor metode-standard de gestionare a deşeurilor

într-un sistem integrat însă unele ţări întâmpină probleme majore în ceea ce priveşte aplicabilitatea

lor din cauza gradului scăzut de dezvoltare socio-economică, ţări care au ca strategie politică de

bază dezvoltarea economică, lăsând problemele legate de mediu (impactul deşeurilor asupra

mediului, în cazul de faţă) pe o poziţie inferioară. Într-o astfel de situaţie se află România, unde

constituirea unui sistem integrat de management al deşeurilor este încă în faza incipientă, aşa că în

ceea ce urmează sunt prezentate atât activitatea desfăşurată într-o staţie de colectare a deşeurilor,

instalaţiile din interiorul acesteia, respectiv aspecte referitoare la construcţia unei staţii de reciclat

deşeuri.

2. COLECTAREA DEŞEURILOR

Colectarea selectivă este un proces de gestionare a deşeurilor municipale prin care

materialele de origine casnică (domestică) având un potențial de reciclare (hârtie, carton, sticlă,

plastic şi metal) sunt recuperate şi dirijate spre filierele de reciclare.

Acest proces necesită o sortare „la sursă”, o colectare separată a materialelor secundare şi

tratamentul lor într-un centru de recuperare.

Obiective: contribuie la reciclarea materială şi organică;

reduce fluxul colectării în amestec pentru tratare.

Factori limitativi (piedici)

Efortul cerut producătorilor particulari de deşeuri, prin urmare motivaţia este un factor

esenţial în reuşita colectărilor selective;

Gestiune riguroasă a organizării sistemului de colectare selectivă.

Se disting două tipuri principale de colectare selectivă:

1) colectarea selectivă a deşeurilor „curate şi uscate” (sticlă, hârtie, cartoane, ziare –

reviste, plastic, aluminiu);

2) colectarea selectivă a părţii fermentabile a deşeurilor menajere sau „biodeşeurile”.

Alte tipuri de deşeuri care pot fi colectate selectiv sunt:

deşeurile menajere speciale: uleiuri uzate, baterii, medicamente etc.;

textile;

lemn.

Colectarea selectivă a deşeurilor depinde de:

contextele locale: tipul de habitat, densitatea populaţiei etc.;

natura şi numărul fluxului care trebuie tratat (partea reciclabilă a ambalajelor menajere,

ziare – magazine, partea fermentabilă a deşeurilor menajere etc.);

modalităţile de colectare:

din uşă în uşă;

prin aport voluntar.

colectare regrupată sau colectare mixtă etc.;

organizarea colectării (frecvenţa colectării, echipamente de încărcare, tipurile de

recipienţi sau de vehicule de colectare etc.).

În funcţie de contextul local, activitatea de colectare selectivă se poate realiza în două

moduri:

colectarea „din uşă în uşă” (U-U)

este un mod de organizare a colectării selective în care numărul de persoane care

produc deşeuri este uşor identificabil, iar containerul de stocare a deşeurilor este situat în imediata

62

vecinătate a domiciliului producătorului sau a locului unde sunt produse deşeurile. Colectarea

selectivă se poate face în amestec într-un al doilea container, sau separat, în containere diferite;

fiecare locuitor deţine, în plus faţă de pubela tradiţională, unul sau mai multe

recipiente de colectare sau recipiente compartimentate pentru a sorta deşeurile reciclabile.

Fiecare colectivitate organizează colectarea în funcţie de alegerile sale:

tipul deşeurilor colectate;

frecvenţa de trecere de la bena specifică la colectarea selectivă;

tipul de container distribuit locuitorilor etc.

colectarea prin aport voluntar (AV)

este un mod de colectare în care containerul de stocare a deşeurilor nu aparţine unui

grup de producători. Unul sau mai multe containere sunt amplasate astfel încât să aibă acces liber

pentru toate persoanele care îşi depun în mod voluntar deşeurile în prealabil sortate.

3) SORTAREA DEŞEURILOR

Scopul sortării

Sortarea reprezintă procesul de separare şi clasare a deşeurilor în funcţie de diferenţele

dintre caracteristicile lor fizice.

Tratarea deşeurilor reciclabile într-un centru de sortare implică următoarele patru etape:

recepţia la intrarea în staţia de sortare, după colectarea selectivă;

sortarea manuală sau mecanizată, pentru obţinerea produselor valorificabile;

condiţionarea şi stocarea, pentru facilitarea transportului;

ridicarea materialelor sortate şi transportul către societăţile reciclatoare.

Fig. 1 – Schema de principiu privind etapele care sunt parcurse într-un centru de sortare

63

În principiu procedeele tehnice utilizate sunt: sortarea dimensională, sortarea

densimetrică, sortarea optică, sortarea magnetică, flotarea şi sortarea manuală.

Sortarea dimensională

Reprezintă sistemul de sortare în cadrul căruia prin cernere se separă materiale de

granulaţie diferită, în diverse clase granulometrice propuse. Acest proces se mai numeşte şi

clasare. Prin cernerea cu sita se realizează separarea în funcţie de dimensiunea caracteristică a

granulelor, cu ajutorul unei suprafeţe de separaţie, prevăzută cu orificii aşezate geometric.

Granulele care, la alunecarea peste sită, sunt într-o poziţie potrivită şi au dimensiuni mai mici

decât orificiile sitei, cad prin aceasta şi formează astfel materialul cu granulaţie fină. Restul

granulelor rămân în sită şi formează materialul cu granulaţie mare.

Materialele cu granulaţie fină, umede, fibroase şi lipicioase obturează uşor sitele. Astfel,

se micşorează suprafaţa de cernere, iar debitul de cernere scade. Pentru a evita obturarea sitelor,

sunt folosite, pentru materiale greu de cernut, sisteme de site speciale sau ajutoare pentru site.

Cele mai importante ajutoare pentru site sunt periile, lanţurile, încălzitoarele de site,

jeturile de aer şi apă suplimentară pentru anularea forţelor dintre particulele lipite una de cealaltă.

Sunt folosite, în special, două tipuri de site pentru sortarea dimensională: site cilindrice şi

site cu vibraţie. O sită este considerată eficientă dacă 70% din materialele cu dimensiunea

particulelor mai mică decât ochiurile plasei pot trece prin acestea.

În continuare sunt prezentate câteva exemple de site:

sita-tambur;

sita cu vibraţie;

sita plată cu disc;

separatorul balistic.

Sortarea densimetrică

Sortarea densimetrică este o metodă de clasare care se bazează pe echivalenţa specifică a

materialelor asemănătoare într-un curent de aer ascendent. Acest proces se mai numeşte şi clasare.

Echivalenţa înseamnă că diferite particule vor atinge aceeaşi viteză finală de cădere. Dacă

particulele sunt echivalente, atunci acestea ar trebui să aibă în aceleaşi condiţii iniţiale aceeaşi

traiectorie, respectiv aceeaşi viteză de coborâre. Sortarea densimetrică se poate realiza şi cu

ajutorul apei (vezi hidrociclonul).

Separarea se realizează în funcţie de viteza de cădere a particulelor. Viteza de cădere

depinde de forma granulei şi de greutatea specifică a fiecărui material. Debitul este influenţat de

masa volumetrică, de umiditate, de compoziţia deşeurilor şi de mărunţirea prealabilă a deşeurilor

de sortat. O serie de tipuri de separatoare cu ajutorul curentului de aer s-au testat în Uniunea

Europeană. Din multitudinea de instalaţii de separare existente, în prelucrarea deşeurilor se

folosesc cu precădere două tipuri:

separatorul cu aer rotativ;

instalaţia de aspirare.

Sortarea magnetică

O sortare magnetică eficientă se realizează atunci când elementele feromagnetice sunt

preluate de magneţi în urma unei mărunţiri a deşeurilor şi a unei afânări, eliberându-se, astfel, de

alte impurităţi.

Mărimea elementelor feroase nu este limitată, dat fiind faptul că magneţii pot atrage orice

fel de greutăţi. Acest tip de magneţi sunt utilizaţi în principal pentru presortarea magnetică grosieră

a deşeurilor mărunţite sau nemărunţite.

Există două tipuri de separatoare:

separator cu curenţi turbionari;

separator magnetic.

64

Sortarea optică

Sortarea optică are rolul de a separa materialele valorificabile în funcţie de culoare, iar cu

ajutorul echipamentelor cu infraroşu, acestea se pot sorta şi în funcţie de tipul de material din care

este confecţionat.

Lumina care trece prin materialul reciclabil este preluată de un senzor. Un conductor de

lumină din materialul plastic conduce semnalul către unitatea de evaluare. Semnalul luminos este

descompus în culorile roşu, verde şi albastru, iar separarea se face după culoare. De exemplu, cu

ajutorul unei instalaţii de sortare a sticlei se obţine o puritate de aproximativ 99,7%.

Sortarea manuală

În prezent, sortarea manuală este totuşi cea mai de încredere metodă de separare voită şi

de foarte bună calitate a produselor secundare dintr-un amestec de deşeuri.

Din deşeurile casnice sau din mica industrie, comerț şi instituţii, dar şi din fracţiunile de

deşeuri colectate separat, personalul de sortare poate separa diferite calităţi de hârtie recuperată,

sticle de diferite culori sau amestecate, folii din polietilenă albă sau colorată etc., dar poate

îndepărta şi impurităţi sau componente dăunătoare.

Prin conducerea direcţionată a sortării manuale, se poate acţiona rapid şi fără intervenţii

tehnice asupra fluctuaţiilor preţurilor de pe piaţa materiilor prime secundare.

Datorită faptului că sortarea manuală este foarte costisitoare, trebuie mărit randamentul de

selectare cu ajutorul utilajelor speciale. Pentru a mări productivitatea sortării manuale, materialele

cu granulaţie mică sunt îndepărtate prin sitare. Separatoare magnetice, suflătoare, benzi înclinate,

maşini de împins, au toate scopul de a pregăti deşeurile pentru sortarea manuală şi de a mări

productivitatea personalului de sortare. Există două tipuri de sortare: negativă şi pozitivă.

În cazul sortării pozitive, este extras materialul recuperabil din fluxul de deşeuri şi este

aruncat în sertarele corespunzătoare.

În cazul sortării negative, materialele care sunt considerate impurităţi care deranjează

sunt extrase din fluxul de materiale, pe bandă transportoare rămânând doar fracţiunea dorită.

Prin sortare negativă se obţin productivităţi mai mari, dar de calitate mai scăzută, în timp

ce în cazul sortării pozitive se obţine calitate foarte bună cu productivitate însă mult mai mică.

Colectarea separată a materialelor recuperabile creşte considerabil randamentul operaţiunii de

sortare.

Fig. 2 – Schema unei staţii de sortare manuală a deşeurilor

65

Flotarea

Sortarea prin flotaţie este folosită atunci când densităţile specifice ale unui amestec de

materiale sunt foarte apropiate.

Flotaţia se foloseşte la îndepărtarea impurităţilor din cărbuni, minereuri, barită, zgură,

cernelurile negre de tipar, deşeurile din materiale plastice şi multe altele. Domeniul principal de

utilizare este cel al fabricării de hârtie, în care se prelucrează prin flotaţie hârtia tipărită recuperată,

obţinându-se o hârtie grafică deschisă la culoare.

4. COMPOSTAREA DEŞEURILOR

Scopul compostării

– respectarea legislaţiei în domeniul reciclării-revalorificării;

– reducerea fluxurilor de deşeuri spre depozitare;

– obţinerea unui material valorificabil, în funcţie de caracteristici, în agricultură sau

lucrări de îmbunătăţiri funciare (ameliorarea solului).

În principiu, compostarea implică două faze principale, şi anume:

tratarea mecanică;

tratarea biologică (fermentarea).

În cazul compostului obţinut din astfel de deşeuri, gradul de siguranţă se poate verifica

simplu prin introducerea compostului într-un sac de plastic, închiderea etanşă şi deschiderea după

48 de ore. Dacă după 48 de ore compostul miroase neplăcut, însemnă că etapa de finisare nu este

terminată.

Echipamentele şi instalaţiile sunt identice cu cele dintr-o staţie de compostare, mai puţin

în treapta de tratare biologică (compostare).

5. CERINŢE CONSTRUCTIVE MINIME ALE UNEI STAŢII DE COLECTARE

A DEŞEURILOR

Staţia de colectare prin aport voluntar trebuie să fie situată la o distanţă de cel puţin

25 de metri de imobilele învecinate, trebuie izolată prin pereţi despărţitori rezistenţi la foc şi

drumul de acces trebuie să fie ușor accesibil pentru maşinile de pompieri.

În cazul în care se recepţionează deşeuri biodegradabile distanţele trebuie mărite în

funcţie de concluziile studiului de evaluare a impactului.

Problema dimensiunilor terenului pentru staţiile de sortare

Atunci când dimensiunea terenului nu este suficient de mare pentru a permite construirea

celui mai bun proiect, trebuie adăugate caracteristici de inginerie şi proiectare care să diminueze

potenţialul impact negativ al instalaţiei. De exemplu, proiectul poate prevede amortizoare de sunet

pentru reducerea zgomotului produs de instalaţie. O altă variantă este selecţionarea mai multor

terenuri, de dimensiuni mai mici, dacă nu se poate procura o parcelă de teren suficient de mare

pentru a cuprinde instalaţia ideală. Aceste parcele separate pot fi utilizate ca depozite pentru

deşeurile nesortate şi pentru deşeurile sortate şi balotate.

Selectarea amplasamentului

Identificarea locului ideal pentru amplasarea unei staţii de sortare sau a unei staţii de

transfer poate fi un proces dificil. Locul potrivit pentru amplasare este determinat de numeroase

criterii tehnice, de protecţie a mediului, de natură economică, socială şi politică. La selectarea

amplasamentului, trebuie să se obţină un echilibru între aceste criterii multiple, care pot fi

contradictorii. De exemplu, un teren suficient de mare pentru a cuprinde toate funcţiunile cerute,

precum şi posibilitatea de extindere ulterioară, poate să nu se afle în centrul zonei de unde provin

66

deşeurile. De asemenea, în zonele urbane intens populate, s-ar putea să nu se găsească locaţii

ideale, care să includă bariere naturale eficiente. Locaţii mai puţin promiţătoare pot constitui totuşi

cea mai potrivită alegere, datorită unor consideraţii de ordin economic, din punctul de vedere al

protecţiei mediului sau al transportului. O altă serie de probleme care trebuie luate în considerare

ţin de chestiuni de interes public sau de opoziție publică și sunt cauzate în special de cetăţenii care

locuiesc sau lucrează în vecinătatea terenului în cauză. Ponderea relativă acordată fiecărui criteriu

de selecţie a amplasamentului variază în funcţie de necesităţile şi interesele comunităţii respective.

Mediul în care va funcţiona staţia de sortare sau staţia de transfer (urban, suburban sau rural) va

juca un rol extrem de important în selectarea amplasamentului final.

Criterii restrictive de amplasare

Amplasarea unei staţii de sortare sau a oricărei alte instalaţii, în zone pentru care sunt

prevăzute criterii restrictive de amplasare, este adesea interzisă de legislaţia de mediu, şi, dacă

totuşi este permisă, impune condiţii speciale de proiectare, inginerie şi tehnologie constructivă.

Chiar dacă amplasarea în aceste zone este totuşi permisă, adaosurile constructive, precum şi

puternica opoziţie publică pot creşte în mod substanţial costurile de construcţie. În general, este

mai bine să se evite amplasarea în aceste zone. Criteriile restrictive se referă la zone precum:

mlaştini şi terenuri inundabile;

zone declarate habitat pentru plante şi specii pe cale de dispariţie;

locuri protejate prin lege care au valoare istorică, arheologică sau culturală;

terenuri arabile;

parcuri şi rezervaţii naturale.

Zonarea şi cerinţele impuse

Reglementările privind zonarea, de multe ori, includ staţiile de sortare din categoria

uzului industrial, ceea ce limitează amplasarea acestora în zone rezervate industriilor, de obicei cu

condiţia obţinerii unui permis de utilizare specială.

Utilizarea exclusivă a criteriilor predeterminate pentru destinaţia terenurilor poate duce la

amplasarea staţiilor de sortare în zone supraaglomerate cu instalaţii industriale sau poate delimita

amplasarea acestora în perimetre adiacente comunităţilor sărace sau minoritare. Dacă

reglementările locale privind zonarea sunt atât de restrictive încât nu permit amplasarea staţiei de

sortare în niciun alt loc cu excepţia zonelor industriale prestabilite, proiectul instalaţiei trebuie să

prevadă facilităţi suplimentare, astfel încât să minimizeze impactul asupra comunităţii din

vecinătate.

Proiectarea unei staţii de sortare trebuie să ia în considerare următoarele componente:

drumuri de intrare şi ieşire. În această categorie sunt incluse benzi pentru accelerare

sau încetinire pe drumurile publice şi puncte de acces pentru deşeurile care intră sau materiale

reciclabile care ies din staţie;

drumuri interioare. De multe ori, proiectul prevede drumuri amplasate în interiorul

staţiei separat pentru uzul publicului şi al camioanelor grele. Proiectanţii trebuie să găsească o

soluţie pentru a elimina curbele strânse, intersecţiile şi pantele cu înclinaţie mare;

zone de aşteptare. Se pot forma cozi la intrarea în cabina unde se cântăresc deşeurile şi

se percep taxele, la platforma de descărcare şi la ieşirea din cabina de cântărire şi taxare. Spaţiul

destinat acestor cozi trebuie bine delimitat, iar cozile nu trebuie să ajungă până în intersecţii;

cabina de cântărire şi taxare. Încărcăturile care intră şi ies din staţie sunt cântărite şi

taxate;

funcţiunile principale din clădirea staţiei de sortare. Acestea includ platforma de

descărcare şi depozitare, halele de sortare şi depozitare a materialelor reciclabile etc.;

clădiri. Se includ aici intrările şi ieşirile pentru oameni şi vehicule;

amenajări pentru public. În această categorie intră: zonele de descărcare separate

pentru publicul larg, zonele de depunere a materialelor reciclabile, centrul de educaţie publică şi

grupurile sanitare;

67

spaţiu destinat extinderii ulterioare a clădirii principale. Adesea, această zonă este

delimitată cu o linie punctată şi este adiacentă clădirii principale;

zone-tampon. Această categorie cuprinde: spaţii deschise, amenajări peisagistice,

copaci şi ziduri destinate reducerii impactului asupra comunităţii;

zona de depozitare. Aceasta este destinată inspectării încărcăturilor care sosesc sau

depozitării deşeurilor inacceptabile respectiv separării materialelor.

6. DATE DE PROIECTARE ŞI CALCULE

EVALUARE ÎNCĂRCĂRI: Se face calculul pentru fiecare poziţie a sistemului de roluire. În continuare se prezintă un exemplu la care se iau în considerare următoarele valori:

greutate prelată – 700 g/mp lungime prelată – 50 m

lăţime prelată – 15.5 m greutate permanentă = 542.5 daN

Forţa de tragere a prelatei este dată de următoarea formulă:

F= F.f *1.8 (1)

F.f – forţa de frecare necesară rulării prelatei; 1.8 – coeficient dinamic

F.f = G*u = 542.5 daN * 0.8 = 434 daN (2)

unde:

u – coeficient static de frecare între materiale (cauciuc şi asfalt uscat)

G – greutatea permanentă a prelatei

F = 434 daN * 1.8 = 782 daN (3)

Forţa de tracţiune a prelatei este:

F = 7.82 kN

Sistemul de roluire a fost modelat în programul de calcul.

Greutate utilă prelată: F.l= G*1.35 = 7.32 kN (4)

Fig. 3 – Schema sistemului de roluire (vedere generală)

7. CONCLUZII

Problema deşeurilor reprezintă o problemă de nivel global, abordată atât din punct de

vedere al impactului acestora asupra mediului şi sănătăţii populaţiei umane, cât şi al epuizării

resurselor.

Abordarea integrată a gestionării deşeurilor presupune evaluarea impactului asupra

mediului de la fabricarea produselor în vederea consumului, până la eliminarea acestora sub formă

68

de deşeuri, deci rolul unei staţii de reciclare a deşeurilor este de a reintroduce anumite materiale în

natură sub o altă formă. Transformarea deşeurilor într-o materie primă pentru fabricarea altor

produse de către alți agenţi economici reprezintă o necesitate.

Deşeurile pot conţine substanţe periculoase, cu un risc ridicat asupra mediului şi asupra

sănătăţii umane, dar în acelaşi timp reprezintă şi posibile resurse secundare, materiale şi

energetice, care pot fi valorificate prin reciclare.

La nivel european se impune adoptarea unor metode-standard de gestionare a deşeurilor

în vederea minimizării impactului asupra mediului şi utilizarea durabilă a resurselor; principalele

metode sunt: prevenirea şi minimizarea cantităţilor de deşeuri, reciclarea (materială sau

energetică), incinerarea (cu recuperare energetică) şi depozitarea (în depozite controlate).

În România, constituirea unui sistem integrat de management al deşeurilor este încă în

fază incipientă, mai ales în unele zone ale ţării, fapt care nu poate fi luat ca un aspect pozitiv, dar la

nivel național se vorbeşte foarte mult despre investiţii în domeniul reciclării deşeurilor.

Bibliografie

[1] O.M. nr. 757/2004 pentru aprobarea Normativului tehnic privind depozitarea

deşeurilor.

[2] O.M. nr. 756/2004 pentru aprobarea Normativului tehnic privind incinerarea

deşeurilor.

[3] O.M. nr. 462/1993 pentru aprobarea Condiţiilor tehnice privind protecţia atmosferei.

[4] B. Bilitewski, G. Härdtle, K. Marek, A. Weissbach, H. Boeddicker: „Waste

Management” – Springer Edition.

[5] F. McDougall, P. White, M. Franke, P. Hundle: „Integrated Solid Waste Management:

A Life Cycle Inventory” – Blackwell Science Edition.

[6] INCDPM – ICIM București: „Studiu privind metodele și tehnicile de gestionare a

deșeurilor”.

[7] ADEME/ECO-EMBALLAGES – Guide du centre de tri des déchets recyclable

ménajeres – 1998 – ADEME Editions, Angiers, Franţa.

[8] Legislation et réglementation – Élimination des déchets et récupération des materiaux

– Journaux Officiels, 2003, Franţa.

69

ELEMENTE DE FIZICĂ A VIBRAȚIILOR MECANICE

CU APLICAȚII ÎN SITUAȚII DE URGENȚĂ

Student fruntaș Cosmin-Ionuț IOSIF

Student fruntaș Lucian-Florin MACOVEI



Abstract: In this project, important mechanical vibrations and their application in emergency situations are presented. At first, the concept of vibration is defined and it is mentioned where it comes from. After that, the behavior of the mechanical vibration is analyzed and finally, its effect on different constructions. Thanks to the advanced technology, the construction of nowadays have been managed to reach to a safe level, in case of earthquakes. However, the project shows aspects of reality and studies mechanical vibrations in the earthquake and device for mechanical vibrations measurement. Keywords: Mechanical Vibration, Emergencies, Earthquake, Construction.

1. INTRODUCERE

Această lucrare își propune a face o scurtă prezentare a vibrațiilor mecanice cu aplicații în situații de urgență și anume de a utiliza studiul vibrațiilor mecanice cu privire la seisme ce pot afecta integritatea corporală a omului. Prin intermediul acestui studiu, se introduc câteva noțiuni despre combaterea seismelor prin amortizarea vibrațiilor mecanice produse de mișcările plăcilor tectonice ale globului pământesc la diferite construcții.

2. CE ESTE VIBRAŢIA MECANICĂ?

Conform „Dicționarului explicativ al limbii române” (DEX – 2009), vibrația este o

mișcare periodică a unui corp sau a particulelor unui mediu, efectuată în jurul unei poziții de

echilibru.

Fiind o mişcare de oscilaţie raportată la o poziţie de referinţă. Frecvenţa vibraţiei,

măsurată în hertzi (Hz), reprezintă numărul de mişcări ciclice complet efectuate într-o secundă.

Mişcarea de vibraţie poate avea o singură componentă, la o anumită frecvenţă – ca, de

exemplu, în cazul diapazonului, iniţial lovit şi apoi lăsat liber să vibreze, sau mai multe

componente existente simultan dar la frecvenţe diferite – ca, de exemplu, mişcarea pistonului

într-un motor cu ardere internă.

Descompunerea semnalului vibrator în componentele de bază din punct de vedere ale

frecvenţelor acestora, poartă numele de analiză în frecvenţă şi reprezintă baza oricărui proces de

diagnoză care foloseşte măsurarea vibraţiilor.

Atunci când se face o analiză în frecvenţă a unei maşini, de regulă se găsesc componente

a căror frecvenţă este strict legată de frecvenţa fundamentală, cea care corespunde mişcării

fundamentale a componentelor maşinii. Astfel, folosind analiza în frecvenţă, se pot determina

sursele de vibraţii nedorite.

70

Fig. 1 – Conceptul de vibrație mecanică

3. CONCEPTE GENERALE

Vibrațiile sunt fenomene dinamice întâlnite în activitatea curentă, de la bătăile inimii,

alergatul și mersul pe jos, legănatul copacilor în bătaia vântului și trepidațiile clădirilor la

cutremure, la vibrațiile instrumentelor muzicale.

De cele mai multe ori, „vibrațiile” sunt denumite mișcări nedorite, care produc zgomote

sau solicitări mecanice relativ mari.

O structură poate vibra din diverse cauze, de la bătaia vântului până la un seism.

Majoritatea vibrațiilor nu afectează structura.

Clasificare

Vibrațiile mecanice se pot clasifica după următoarele criterii:

1) După natura sistemului:

a) vibrații liniare – care se produc în sisteme liniare, la care răspunsul este proporțional cu

excitația; la aceste sisteme, ecuațiile diferențiale ale mișcării sunt liniare, cu coeficienți constanți;

b) vibrații neliniare – care se produc în sisteme neliniare, la care caracteristica elastică sau

amortizarea este neliniară.

2) După natura forțelor care acționează în timpul vibrației:

Forțele care intervin în timpul vibrației sunt, în general: forța elastică Fe, forța rezistentă

Fr și forța perturbatoare (excitatoare) Fp.

În funcție de valorile acestor forțe, vibrațiile pot fi:

a) După forța rezistentă Fr (forța rezistentă este pozitivă dacă acționează în sensul

mișcării):

Fr = 0 vibrații neamortizate;

Fr < 0 vibrații amortizate;

Fr > 0 vibrații auto întreținute.

b) După forța perturbatoare Fp:

Fp = 0 vibrații libere;

Fp ≠ 0 vibrații forțate;

Fp cunoscut – vibrații deterministe;

Fp aleatorie – vibrații aleatorii.

3) După numărul gradelor de libertate:

Numărul de grade de libertate a unui sistem elastic reprezintă numărul de parametri

scalari independenți, necesari pentru a determina poziția elementelor sistemului.

71

Sistemele elastice pot fi: a) cu număr finit de grade de libertate; b) cu număr infinit de grade de libertate. 4) După traiectoria pe care se deplasează punctele sistemului oscilant, vibrațiile pot fi: a) de translație; b) de rotație.

Cuantificarea nivelului vibraţiei

Fig. 2 – Cuantificarea nivelului vibrației mecanice

Amplitudinea vibraţiei este parametrul care descrie intensitatea vibraţiei, şi poate fi

cuantificat în diverse moduri:

Valoarea vârf-vârf este valoarea care indică extensia maximă a formei de undă, o

cantitate necesară când, de exemplu, deplasările unor părţi componente ale maşinii în momentul

vibraţiei pot lua valori critice corespunzătoare unor tensiuni sau deplasări maxime admise.

Valoarea vârf este în particular folosită în cazul mişcărilor cu o durată relativ scurtă în

timp, cum ar fi cazul şocurilor. Dar, aşa cum se poate observa şi din grafic, valoarea vârf este cea

care arată nivelul maxim atins, fără a ţine cont de evoluţia în timp a semnalului vibrator.

Spre deosebire de cea anterioară, valoarea medie ia în considerare evoluţia în timp a

vibraţiei. Cu toate acestea, ea nu prezintă interes practic, deoarece nu există nicio legătură directă

între ea şi vreo cantitate fizică folositoare.

Valoarea RMS este cea mai relevantă măsură a amplitudinii vibraţiei pentru că ia în

considerare atât variaţia în timp a acesteia, dar, în acelaşi timp, este şi direct legată de energia

distructivă a ei

(1)

Accelerometrul piezoelectric

În prezent, accelerometrul piezoelectric este cel mai folosit la măsurarea vibraţiilor, acest

lucru datorându-se proprietăţilor sale:

• îşi păstrează caracteristicile în toate condiţiile de funcţionare;

72

• are o bandă largă a frecvenţelor în care se pot face măsurările şi, în plus, pe întreaga

bandă, domeniul său dinamic prezintă o bună liniaritate;

• este rezistent şi îşi păstrează proprietăţile în timp;

• este auto-generator, el neavând nevoie de o sursă de energie exterioară;

• nu are elemente în mişcare, deci nu se pune problema uzurii;

• dar poate cea mai importantă proprietate a accelerometrului piezoelectric constă în

faptul că mărimea de ieşire este proporţională cu acceleraţia corpului la care a fost ataşat

accelerometrul, semnalul electric putând să fie apoi cu uşurinţă integrat, obţinându-se viteza şi

deplasarea.

Tipuri de accelerometre

Fig. 3 – Tipuri de accelerometre

4. REZONANȚA VIBRAȚIILOR MECANICE

Rezonanța reprezintă tendința unui sistem de a oscila cu amplitudine maximă la anumite

frecvențe, denumite frecvențe de rezonanță. La aceste frecvențe, chiar și forțe oscilante mici pot

produce amplitudini de vibrație mari, deoarece sistemul stochează energie oscilantă. Când

atenuarea este mică, frecvența de rezonanță este aproximativ egală cu frecvența naturală a

sistemului, la care el vibrează liber. Rezonanța apare la toate tipurile de sisteme oscilate: există

rezonanță a undelor mecanice, rezonanță electromagnetică și rezonanță a funcțiilor de undă

în fizica cuantică.

Clădirile sunt puternic afectate în timpul mișcărilor seismice, furtunilor cu vânt puternic,

motiv pentru care, în zonele cu risc seismic crescut, ele se echipează cu amortizoare cu role care să

absoarbă vibrațiile solului. De multe ori, geamurile clădirilor încep să vibreze atunci când trece pe

lângă ele un camion greu. În funcție de înălțime, frecvența proprie a unei clădiri variază de la

0,2 Hz pentru clădiri cu 2 etaje, la 1 Hz pentru clădiri cu 10 etaje, respectiv 3 Hz pentru clădiri cu

30 de etaje. „Răspunsul” unei clădiri la mișcarea temeliei sale cu o frecvență seismică depinde de

elasticitatea și, evident, de înălțimea sa. Dacă ea rezonează cu mișcarea solului, efectul poate fi

catastrofal, ducând la distrugerea clădirii.

Podul Tacoma Narrows, numit și Galloping Gertie a fost un pod suspendat din S.U.A.,

statul Washington, care traversa strâmtoarea Tacoma Narrows. A fost deschis în data de 1 iulie

1940 și s-a prăbușit pe 7 noiembrie 1940. La deschidere era al treilea cel mai lung pod suspendat

din lume, după Golden Gate Bridge și George Washington Bridge.

73

Fig. 4 – Podul Tacoma Narrows

Din cauza unui defect de proiectare, podul a avut serioase probleme cu oscilațiile rezonante produse de vânt. În mod ironic, schimbarea formei secțiunii transversale a podului într-o formă mai aerodinamică trebuia începută la 8 noiembrie, la o zi după prăbușire.

Din cauza oscilațiilor, podul a fost închis în multe dintre zilele cu vânt puternic. Totuși, în ziua în care s-a prăbușit, podul nu era închis, deoarece vântul avea o viteză de numai 64 km/h, aceasta nefiind considerată periculoasă pentru integritatea structurii. Însă direcția, coroborată cu viteza vântului, au fost apropiate de frecvența de rezonanță proprie a podului, astfel că el s-a prăbușit pe 7 noiembrie 1940 la ora 11 dimineața. Ultima persoană care a traversat podul a fost editorul unei reviste locale, Leonard Coatsworth, el scăpând cu viață de pe pod.

Cele mai întâlnite seisme sunt cauzate de vibrațiile mecanice. Pentru a putea

diminua aceste vibrații mecanice, va trebui în cazul clădirilor să adoptăm anumite tehnici de

amortizare.

5. TEHNICI DE AMORTIZARE A VIBRAȚIILOR UNEI CLĂDIRI

5.1. Modalități de amortizare Pe întreaga durată de exploatare a unei construcții civile, în timpul unui cutremur de

pământ, aceasta poate fi supusă unor solicitări dinamice ridicate. Deoarece tehnicile de proiectare din domeniul ingineriei seismice avansează foarte rapid, în ultimul timp se acordă o atenție tot mai sporită tehnologiilor de amortizare a vibrațiilor structurale în vederea atenuării răspunsului dinamic al clădirilor sub acțiunea undelor seismice sau a altor factori perturbatori. Tehnologiile de amortizare a vibrațiilor structurale sunt des întâlnite astăzi la diferite tipuri de structuri, existând o largă varietate de tehnologii disipative.

În continuare, sunt prezentate câteva din aceste tehnologii de disipare a vibrațiilor mecanice.

1) Izolarea structurală

Fig. 5 – Izolarea structurală 1

74

Tehnologiile de izolare structurală sunt un ansamblu de factori care ar trebui să separe

clădirea de solul care se mișcă din diferite motive. Astfel se îmbunătățește în mod substanțial

integritatea clădirii și performanța sa de a rezista la un seism sau la alte mișcări ale solului.

Această tehnologie, care controlează vibrațiile mecanice, indiferent de natura lor, poate fi aplicată

atât unei clădiri noi, dar poate fi folosită și atunci când se dorește modernizarea unei clădiri

existente. Această metodă tinde să restrângă transmiterea mișcării solului clădirii. Trebuie avute în

vedere locurile unde clădirea întâlnește alte elemente care sunt legate în mod direct de pământ (de

exemplu, scări, rampe de acces etc.) deoarece trebuie asigurată o continuitate între aceste elemente

atunci când o vibrație mecanică va mișca acest sistem.

Fig. 6 – Izolarea structurală 2

2) Amortizoare cu frecare

Fig. 7 – Amortizare cu frecare

Principiul după care funcționează aceste amortizoare seismice se bazează pe cantitatea de

energie seismică ce se poate disipa ca urmare a frecării dintre două suprafețe glisante. În acest fel,

acest tip de amortizoare reduc forțele laterale inerțiale și amplitudinea vibrațiilor dintr-o structură.

Datorită specificațiilor tehnologice, aceste sisteme pot fi folosite pentru controlul structural pasiv.

75

6. CONCLUZII

Pe parcursul acestei lucrări au fost dezvoltate aspecte privind producerea vibrațiilor

mecanice, tipuri de amortizoare, precum și inspecția unei clădiri afectate de vibrații.

Pentru a diminua, atât pagubele materiale cauzate de pierderea portanței unei clădiri, cât

și reducerea pierderilor de vieți omenești, este necesară înțelegerea tuturor fenomenelor care pot

pune în pericol o structură, precum și modalitățile de a contracara aceste probleme.

Din punctul nostru de vedere, pe viitor, orice clădire ar trebui să respecte normele de

construcție în vigoare și să fie dotată cu cel puțin un tip de amortizor seismic.

Bibliografie

[1] Savarensky, E. (1975) „Seismic Waves”, Editura Mir, Moscova.

[2] Darie, E. Cursul de Fizică anul II, Facultatea de Pompieri.

[3] Metodologie privind investigarea de urgență a siguranței post-seism a clădirilor și

stabilirea soluțiilor-cadru de intervenție, Ministerul Transporturilor, Construcțiilor și

Turismului, indicativ ME-003-2007.

[4] Rezonanță, [https://ro.wikipedia.org/wiki/Rezonan%C8%9B%C4%83]

76

TRANSFERUL TERMIC CONDUCTIV PRIN STRUCTURI

MECANICE COMPUSE

Student caporal Emil-Cosmin COLȚA

Student caporal Răzvan-Iulian ZAMFIRA

Student caporal Vasile-Marian LĂZĂREAN



Abstract:

Accurate assessment of temperature field and heat flow correspondent in

complex heterogeneous structures is difficult to achieve by analytical means,

so the numerical evaluation of the thermal behavior is imposed by itself, with

very good results in highly complex configurations. A comparative study based

on both analytical and numerical evaluation for walled compounds structures

as stipulated by Norm I 13-2015, resulted in good agreement between the

values obtained.

Keywords: Mechanical Composite Structures, Conductive Heat Transfer,

Numerical Simulation, Norm I 13-2015

1. INTRODUCERE

Acest studiu a pornit de la necesitatea cunoașterii comportării termice a structurilor de

pereți compuși (geometrie plană și cilindrică) în condițiile noilor specificații din „Normativul

pentru proiectarea, executarea și exploatarea instalațiilor de încălzire centrală” indicativ I 13-2015.

Pentru realizarea acestui deziderat se va folosi modelarea numerică a fenomenelor termice

aferente utilizând platforma de simulare complexă ANSYS 15.0 cu modulul Steady-State Thermal,

rezultatele numerice obținute fiind comparate cu cele rezultate din metoda de evaluare analitică.

2. STRUCTURA MECANICĂ COMPUSĂ

Ca obiect de lucru, am ales un perete construit din cărămidă arsă plină, cu dimensiunile

δ2 x δ4 x δ5 = 24 x 11,5 x 6,3 cm, izolat la exterior cu vată de sticlă cu grosimea δ3 = 20 cm și

grosimea tencuielii δ1 = 2.3 cm. Grosimea stratului de mortar dintre cărămizi pe verticală este

δ6 = 1 cm, iar pe orizontală este δ7 = 1,2 cm.

Materialele utilizate prezintă următorii parametri:

a) Mortar:

λ1=0,75

cp1=0,84

ρ1=1800

b) Vată de sticlă:

λ2=0,055

77

cp2=0,409

ρ2=200

c) Cărămidă:

λ3=0,77

cp3=0,82

ρ3=1800

Modul de așezare a cărămizilor este prezentat în figura următoare.

3. DETERMINAREA REZISTENȚEI MEDII A ZIDULUI DE CĂRĂMIDĂ ȘI A

CONDUCTIVITĂȚII TERMICE MEDII

3.1. Rezistența medie

78

3.2. Conductivitatea termica medie

4. SIMULAREA ASISTATĂ. TRANSFERUL TERMIC CONDUCTIV PENTRU O

PORȚIUNE DETERMINATĂ DIN STRUCTURA MECANICĂ ALEASĂ

4.1. Realizarea geometriei

Pentru realizarea simulării s-a ales un perete plan cu dimensiunile L x δ x H = 0,865 x

0,486 x 0,588 m, având volumul egal cu 0,24719 și masa egală cu 282,18 kg și o porțiune de

perete cilindric cu dimensiunile H x δ = 0,588 x 0,486 m, raza interioară = 1,1 m, având

volumul egal cu 0,4019 și masa egală cu 435,15 kg.

4.2. Împărțirea în elemente finite și introducerea condițiilor la intrare

Peretele plan a fost împărțit în 55.050 elemente, având 253.917 noduri, iar peretele

cilindric a fost împărțit în 74.069 elemente, având 260.520 noduri.

Pentru introducerea condițiilor la intrare s-au stabilit parametri aerului interior = 20ºC

și = 8 și cei ai aerului exterior = -24ºC și = 20 . Temperatura exterioară

corespunde celei de-a 5-a zone climatice introdusă pe teritoriul României prin Normativul

I 13-2015.

79

4.3. Rezultate obținute În urma simulării, s-au determinat temperaturile pe suprafața interioară a peretelui plan

=18.69ºC și pe suprafața exterioară =-23.47ºC și fluxul termic unitar mediu pe

suprafață =10.51 , având mici fluctuații la nivelul zidăriei datorate neomogenității acestuia.

Temperatura Fluxul termic unitar pe suprafață

Fluxul termic unitar pe suprafață-zid Fluxul termic unitar pe suprafață-vată de sticlă

În cazul peretelui cilindric, temperatura pe suprafața interioară este = 18,3ºC și pe cea

exterioară este = -23,53ºC, fluxul termic unitar pe suprafață având valoarea maximă pe

suprafața interioară = 13,63 și valoarea minimă pe suprafața exterioară = 9,45 .

Temperatura Fluxul termic unitar pe suprafață

80

5. PERETE PLAN

5.1. Determinarea fluxului termic unitar pe suprafață

5.2. Determinarea temperaturilor pe suprafețele delimitatoare dintre straturi

6. PERETE CILINDRIC

81

6.1. Determinarea fluxului unitar liniar

6.2. Determinarea fluxului unitar pe suprafața interioară și exterioară

6.3. Determinarea temperaturilor pe suprafețele delimitatoare dintre straturi

7. CONCLUZII

Studiul comparativ bazat atât pe evaluarea numerică, cât și analitică a structurilor de

pereți compuși în condițiile stipulate de „Normativul pentru proiectarea, executarea, și exploatarea

instalațiilor de încălzire centrală” indicativ I 13-2015 a condus la bune concordanțe între valorile

obținute, astfel încât se impune utilizarea platformei ANSYS pentru dimensionare și optimizare.

Evaluarea exactă a câmpului de temperaturi și a fluxului termic corespondent în structuri

complexe neomogene este dificil de realizat prin metoda analitică, astfel că evaluarea numerică a

comportării termice se impune de la sine, încât se pot construi virtual configurații deosebit de

complexe.

Bibliografie

[1] Adrian Badea, Bazele transferului de căldură și masă, Editura Academiei Române,

2004.

[2] N. Leonăchescu, E. Șandru, V. Cartas, C. Mihăilă, V. Caluianu, Probleme de

Termotehnică, Editura Didactică și Pedagogică București, 1977.

[3] Normativul pentru proiectarea, executarea și exploatarea instalațiilor de încălzire

centrală – indicativ I13-2015.

[4] ANSYS 15.0.

82

STUDIU CU PRIVIRE LA REZISTENŢA LA FOC

A PLĂCILOR DIN BETON ARMAT

Drd. ing. Marius-Dorin LULEA

1. DESCRIERE

Prezentul studiu are scopul de a veni în ajutorul proiectanţilor de structuri, în vederea

identificării cu uşurinţă a rezistenţelor la foc a plăcilor din beton armat. Având în vedere cunoaşterea incipientă în cadrul colectivelor de proiectare a metodelor

standardizate de calcul, precum şi accesul dificil la produse software specifice, se impune necesitatea unor metode simplificate şi rapide care să vină în ajutorul proiectanţilor.

Studiul ajută la determinarea capacităţii portante a plăcilor din beton armat în funcţie de timpul de expunere la un incendiu standard, dar analizează şi impactul diverselor caracteristici (grosime placă, grosime strat de acoperire cu beton, clasă de beton, secţiuni de armătură etc.) asupra rezistenţei la foc.

Prezentul studiu se adresează:

– proiectanţilor de structuri;

– arhitecţilor;

– verificatorilor de proiecte şi experţilor tehnici responsabili pentru cerinţa fundamentală

securitatea la incendiu;


rezistenţă mecanică şi stabilitate;

– altor specialişti în construcţii.

Cercetarea a fost realizată cu ajutorul softului FINE-EC Concret Fire, licenţă deţinută de

către S.C. IDEAL PROIECT A.E. S.R.L. (www.idealproiect.com). Produsul foloseşte la calculul

automat al rezistenţelor la foc a elementelor din beton armat supuse la diverse încărcări. Metoda

folosită în cadrul produsului este cea definită în EN 1991-1-2.

2. ROLUL PLANŞEELOR DIN BETON ARMAT

Planşeele construcţiilor au un rol foarte important în limitarea acţiunii incendiilor. În acest

sens ele trebuie să îşi păstreze caracteristicile de rezistenţă, izolare şi etanşare o perioadă

determinată de timp, impusă de:

– gradul de rezistenţă la foc;

– sarcina termică din spaţiile pe care le delimitează;

– funcţiunea spaţiilor pe care le delimitează;

– rolul de planşeu antifoc, acolo unde acest lucru se impune.

În principiu rezistenţele la foc ce prezintă relevanţă sunt următoarele: REI 15(GRF IV

conform P118-99), REI 30(GRF II şi GRF III conform P118-99), REI 45(GRF II şi GRF III

conform P118-99), REI 60(GRF I conform P118-99) – impuse de încadrarea într-un anumit grad

de rezistenţă la foc, REI90 – impusă de separarea diverselor funcţiuni şi REI120 atunci când se vor

separa compartimente diferite (planşee antifoc)[2]

.

De reţinut faptul că în cazul unui planşeu se pune problema îndeplinirii condiţiilor de

rezistenţă la foc o perioadă determinată de timp atât de către placă cât şi de către grinzile din beton

armat. Însă în cazul clădirilor expuse riscului seismic grinzile din beton armat ajung să fie

dimensionate din această grupare specială de încărcări (seism), care se dovedeşte a fi acoperitoare

pentru cea care cuprinde incendiul. La acest lucru se adaugă şi faptul că secţiunea mai înaltă faţă

83

de cea a plăcii face ca influenţa incendiului în timp să fie sensibil mai mică decât pentru placă. De

reţinut că, nu se vor lua niciodată în considerare două încărcări excepţionale simultan, respectiv

încărcarea dată de seism şi cea dată de acţiunea incendiului nu vor face niciodată parte din aceleaşi

grupări (ipoteze) de calcul.

[mm] [mm] [clasă] [tip] [mm] [număr] [mm] [minute] [kNm]

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 1 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 15 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 30 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 45 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 60 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 90 106.43

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 120 97.49

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 180 69.70

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 15 105.61

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 30 103.40

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 45 101.74

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 60 100.80

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 90 98.70

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 120 88.65

300 500 C25/30 PC52 18 3 35 180 62.07

H

expunere pe faţa inferioară:

expunere pe ambele feţe:

9.1. Moment capabil grindă din beton simplu armat

B Beton Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcapi

Aşa cum se poate vedea mai sus scăderea de capacitate portantă a grinzii din beton armat

simplu armată nu este semnificativă până la 120 de minute de acţiune a incendiului, indiferent de

numărul de feţe pe care acţionează. Având în vedere că adăugăm aici şi faptul că pentru clădiri mai

mari de două niveluri seismul este cel care dictează secţiunea de beton şi modul de armare al

grinzilor, putem presupune că în cele din urmă placa de beton armat este cea mai slabă

componentă a planşeului şi care va dicta rezistenţa la foc.

3. DEFINIREA MODELULUI

Studiul prezent porneşte de la necesitatea studierii comportării structurii în timpul

incendiului, văzut ca o situaţie excepţională (grupare specială de încărcări).

Prezenta documentaţie a fost întocmită în vederea aplicării următoarei metode de către

specialişti:

– se realizează calculul structural în gruparea fundamentală (cea care duce la cele mai

mari eforturi la nivelul plăcii datorită coeficienţilor de siguranţă mai mari faţă de grupările

speciale, precum cele seismice, incendiul etc.);

– pe baza momentului capabil al secţiunii de beton armat rezultată din dimensionarea în

gruparea fundamentală (exploatarea normală) se stabileşte care este rezistenţa la foc sau ce măsuri

sunt necesare pentru a realiza creşterea acesteia; o importanţă deosebită în prezentul studiu îl

constitue faptul că încărcările din gruparea specială sunt mai mici decât cele din gruparea

fundamentală (coeficienţi de siguranţă mai mici), deci momentul la care secţiunea trebuie să

reziste sub incendiu poate suporta valori mai scăzute.

Ca primă etapă în prezentul studiu s-a determinat care este diferenţa între încărcarea totală

la nivelul plăcii în gruparea specială şi cea din exploatarea curentă.

84

Se poate constata din tabelul de mai sus că raportul exprimat procentual între încărcările estimate în gruparea specială (care cuprinde incendiul) şi cea normală este de aproximativ 70%. Prin iteraţii s-a stabilit că nu se influenţează semnificativ valoarea la variaţia grosimii de placă, iar cea considerată este una acoperitoare pentru cazurile uzuale şi care se referă la grosimi de placă cuprinse între 13 cm şi 20 cm.

Momentul capabil al unei plăci din beton armat depinde liniar de valoarea încărcării specifice regăsite la nivelul unei plăci. Se va ţine cont de acest lucru în metoda propusă în prezentul articol.

Pentru uşoara înţelegere se va defini Mref , exprimat în [kNm]-, acesta va fi egal cu: (1) Mref= 0,7 x Mcap al plăcii din beton armat, unde (2) Mcap= momentul capabil al secţiunii plăcii din beton armat, exprimat în [kNm], acea

secţiune stabilită prin calcul în timpul exploatării curente. Atunci când în prezentul studiu se analizează Mcap pentru o rezistenţă la foc aferentă

expunerii la un incendiu standard pe o perioadă de un minut, este redată în esenţă capacitatea portantă a secţiunii în exploatarea normală, adică atunci când ea nu este supusă incendiului.

Se va defini pe mai departe: (3) Mcapi = momentul capabil al secţiunii plăcii din beton armat, exprimat în [kNm],

stabilit pentru situaţia excepţională dată de acţiunea unui incendiu-standard, o perioadă determinată exprimată în minute, pe una sau ambele feţe ale plăcii.

Condiţia necesară a fi îndeplinită este:

Mcapi > Mref

4. DATE DE INTRARE ŞI DE IEŞIRE

Datele de intrare pentru software sunt următoarele:

– grosimea plăcii, exprimată în [mm];

85

– caracteristicile betonului exprimate prin intermediul clasei de beton;

– caracteristicile armăturii furnizate ca date de intrare fie prin intermediul unei liste

prestabilite, fie prin rezistenţa de calcul exprimată în [N/mm2];

– modul de armare, adică dimensiunea barelor de armătură şi numărul de bare pe metru liniar;

– grosimea stratului de acoperire exprimată în [mm];

– limita de rezistenţă la foc exprimată în [minute];

– modul de expunere – pe o faţa inferioară a plăcii (incendiu localizat) sau pe ambele feţe

(incendiu generalizat);

– curba de temperatură ce defineşte incendiul-standard.

86

Programul va returna ca şi date de ieşire:

– Mcapi exprimat în [kNm] pentru elementele definite mai sus,

– precum şi variaţia temperaturii în interiorul plăcii din beton armat.

5. MODUL DE EXPUNERE A INCENDIULUI

Incendiul se poate lua în considerare cu expunere pe o singură faţă, sau pe cele două feţe.

În primul caz se consideră că incendiul este localizat, în cel de al doilea caz se consideră un

incendiu generalizat.

În cazul în care expunerea se va face pe o singură faţă se va considera ipoteza când

acesta acţionează pe partea inferioară a plăcii din următoarele considerente:

– este cea mai defavorabilă situaţie de acţiune (încărcare) deoarece este aferent părţii cu

armătura aflată în zona lucru (mai puţin material izolant de parcurs);

– la aceelaşi tip de incendiu, într-un spaţiu temperaturile vor fi întotdeauna la partea

superioară mai mari, iar la partea inferioară mai mici;

– dinamica incendiului (flăcări, gaze fierbinţi) duce la această ipoteză ca fiind cea mai

defavorabilă (un obiect se încălzeşte mai repede dacă focul se află sub el şi nu deasupra, la aceeaşi

cantitate de combustibil utilizat);

– şapa din mortar cu o grosime de cel puţin 50-60 mm face ca protecţia armăturii şi a

zonei active a plăcii din beton armat să fie semnificativ mai mare;

– probabilitatea ca extinderea incendiului să se facă de jos în sus este cu mult mai mare.

87

Ipotezele de acţiune, pe o parte sau pe ambele părţi, în vederea stabilirii rezistenţei la foc

(timpul de expunere la incendiul standard şi sub care structura îşi îndeplineşte rolul) sunt:

– pentru planşee rezistente la foc, adică pentru elementele ce au doar rol de separare a

spaţiilor curente, rezistenţa la foc se stabileşte prin expunerea la incendiu o perioadă determinată

pe o singură latură;

– pentru planşee antifoc, adică pentru elementele ce au rolul de separare a două

compartimente de incendiu diferite (clădirile înalte şi foarte înalte, precum şi cele care separă

suprastructura de subsolurile cu parcări) se va considera că rezistenţa la foc este dată de acţiunea

incendiului pe ambele feţe.

6. INTERPRETAREA REZULTATELOR

6.1. Rezistenţe la foc pentru cazuri uzuale

La limită se va considera acceptabilă situaţia în care capacitatea portantă este cu mai puţin

de 10% sub cea de referinţă.

Redăm mai jos valorile returnate de către program pentru situaţii des întâlnite în

proiectare, considerându-se plăci de beton armat cu grosimile de 130 mm, 160 mm şi 200 mm şi

module de armare cu 6 şi 10 bare, cu diametrele de 10 mm şi 12 mm din PC52:

Grosime Beton Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref

[mm] [clasă] [tip] [mm] [număr] [mm] [minute] [kNm] Mcap x 0,7

130 C16/20 PC52 10 6 20 1 14.81 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 15 14.81 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 30 14.81 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 45 14.81 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 60 13.25 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 90 9.39 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 15 14.38 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 30 13.16 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 45 11.86 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 60 9.30 10.37

130 C16/20 PC52 10 6 20 90 3.71 10.37

130 C16/20 PC52 12 6 20 1 20.37 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 15 19.78 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 30 18.29 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 45 17.83 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 60 17.21 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 90 13.76 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 15 19.21 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 30 15.45 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 45 13.18 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 60 10.92 14.26

130 C16/20 PC52 12 6 20 90 5.36 14.26nu se admite grosimea de 130mm pentru rezistenţă la foc de 120 minute indiferent de

capacitatea portantă urmărită

expunere pe o faţă(incendiu localizat)

expunere pe două feţe(incendiu generalizat)



1.1. Plăci din beton armat - Rezistenţe la foc

88


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref


130 C16/20 PC52 10 10 20 1 23.47 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 15 22.61 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 30 19.74 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 45 18.98 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 60 18.19 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 90 14.97 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 15 21.95 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 30 17.29 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 45 14.10 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 60 11.60 16.43

130 C16/20 PC52 10 10 20 90 5.90 16.43

130 C16/20 PC52 12 10 20 1 31.99 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 15 31.10 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 30 27.14 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 45 24.33 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 60 21.86 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 90 18.28 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 15 30.16 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 30 23.90 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 45 19.55 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 60 15.43 22.39

130 C16/20 PC52 12 10 20 90 6.60 22.39




nu se admite grosimea de 130mm pentru rezistenţă la foc de 120 minute indiferent de

capacitatea portantă urmărită



89


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref


160 C16/20 PC52 10 6 20 1 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 15 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 30 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 45 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 17.45 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 90 12.19 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 120 8.06 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 15 19.04 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 30 17.81 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 45 16.90 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 14.07 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 90 7.81 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 120 3.52 13.64

160 C16/20 PC52 12 6 20 1 26.91 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 15 26.91 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 30 26.91 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 45 26.91 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 60 24.70 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 90 18.10 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 120 12.23 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 15 26.23 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 30 23.74 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 45 21.77 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 60 19.28 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 90 11.49 18.84

160 C16/20 PC52 12 6 20 120 5.40 18.84






90


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref


160 C16/20 PC52 10 10 20 1 30.96 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 15 30.32 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 30 29.16 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 45 28.79 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 60 27.57 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 90 19.77 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 120 13.32 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 15 29.52 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 30 25.65 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 45 23.19 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 60 20.40 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 90 12.56 21.67

160 C16/20 PC52 10 10 20 120 5.82 21.67

130 C16/20 PC52 12 10 20 1 42.55 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 15 41.25 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 30 35.89 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 45 32.33 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 60 31.10 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 90 27.73 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 120 19.82 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 15 40.27 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 30 32.71 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 45 27.66 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 60 23.24 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 90 16.38 29.79

160 C16/20 PC52 12 10 20 120 8.69 29.79






91


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref


200 C16/20 PC52 10 6 20 1 25.77 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 15 25.77 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 30 25.77 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 45 25.77 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 60 22.72 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 90 15.69 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 120 10.38 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 15 25.33 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 30 24.19 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 45 23.21 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 60 19.78 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 90 12.45 18.04

200 C16/20 PC52 10 6 20 120 7.18 18.04

200 C16/20 PC52 12 6 20 1 35.80 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 15 35.80 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 30 35.80 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 45 35.80 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 60 32.73 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 90 23.70 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 120 15.88 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 15 35.14 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 30 33.45 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 45 32.07 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 60 28.22 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 90 18.77 25.06

200 C16/20 PC52 12 6 20 120 11.00 25.06






92


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Mcap /

Mcapi Mref


200 C16/20 PC52 10 10 20 1 41.14 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 15 41.14 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 30 41.14 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 45 41.14 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 60 36.58 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 90 25.87 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 120 17.19 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 15 40.37 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 30 38.45 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 45 36.87 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 60 31.57 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 90 20.38 28.80

200 C16/20 PC52 10 10 20 120 11.87 28.80

200 C16/20 PC52 12 10 20 1 56.83 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 15 54.90 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 30 51.05 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 45 49.79 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 60 47.99 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 90 38.01 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 120 26.18 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 15 53.87 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 30 46.39 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 45 42.15 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 60 38.50 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 90 29.80 39.78

200 C16/20 PC52 12 10 20 120 17.97 39.78






93

Voi reda mai jos prin exemple modul în care se vor utiliza informaţiile: Exemplul 1: Presupunem că din calculul în timpul exploatării normale a reieşit o placă

din beton armat cu o grosime de 130 mm, acoperirea de beton a armăturilor de 20 mm, armată cu 6 bare cu diametrul de 10 mm (pe metru de placă). Momentul capabil al acestei plăci este de Mcap= 14.81kNm. Am stabilit mai sus cum că încărcările ce revin unei plăci sub acţiunile excepţionale reprezintă doar 70% din cele rezultate pentru calculul în gruparea fundamentală, stabilind astfel un Mref= 10.37kNm. S-a calculat capacitatea portantă pentru diverse perioade de expunere a elementului la incendiul standard aplicat pe o singură latură, obţinându-se Mcapi. Pentru toate situaţiile în care Mcapi> Mref (se admite şi abaterea în limita a 10%) se consideră că elementul îşi îndeplineşte rolul în perioada de expunere la incendiu. În consecinţă rezistenţa la

foc a plăcii va fi de 60 de minute, fără a fi necesară nicio măsură suplimentară. Exemplul 2: Pentru situaţia de mai sus să presupunem că am avea nevoie de o rezistenţă

la foc de cel puţin 90 de minute. Având Mref=10.37 kNm, vom căuta în celelalte tabele o caracteristică Mcapi mai mare decât cea de referinţă, dar pentru o expunere la incendiu standard de cel puţin 90 de minute. Observăm că pentru aceleaşi caracteristici, dar o armare cu 6 bare cu diametrul de 12 mm, Mcapi=13.76kNm (expunere pe o singură latură). Astfel: deşi din calculul în gruparea fundamentală erau necesare doar 6 bare cu diametrul de 12 mm, acestea nu pot asigura o rezistenţă la foc decât de 60 minute, nu 90 de minute cât se solicită. Pentru a se acoperi această din urmă solicitare va fi nevoie de creşterea diametrului barelor de armătură de la 10 mm la 12 mm.

Exemplul 3: Să presupunem situaţia de mai sus, dar pentru un planşeu antifoc dintr-o clădire înaltă şi foarte înaltă şi care delimitează şi două compartimente diferite. În acest caz rezistenţa la foc solicitată este de 120 de minute cu ipoteza de expunere pe ambele feţe ale plăcii. Se poate observa că nu se admite planşeu cu o grosime de 130 mm. Din tabele observăm că o placă de 200 mm, armată cu 6 bare cu diametrul de 12 mm are un Mcapi=11.00kNm pentru dublă expunere timp de 120 de minute. În concluzie, va fi necesară atât creşterea grosimii plăcii, cât şi a diametrului armăturii.

Conform celor prezentate mai sus se poate concluziona că, în general, planşeele rezultate din calculul curent pot asigura o rezistenţă la foc de REI45-REI60, pentru exigenţe mai mari apărând necesitatea de măsuri suplimentare structurale sau de protecţie.

De asemenea, se poate trage concluzia că trecerea de la REI60 la REI90 şi/sau REI120 implică creşteri semnificative de armătură (uneori dublarea) sau beton, ducând la creşterea costurilor construcţiei dar şi a greutăţii acesteia.

6.2. Influenţa clasei de beton În cadrul studiului s-a determinat care este influenţa variaţiei clasei de beton pentru

îmbunătăţirea rezistenţei la foc a plăcilor din beton armat. S-a luat în considerare o placă cu o grosime de 160 mm, acoperire cu beton a armăturii de

20 mm şi armare cu 6 bare cu diametrul de 10 mm din PC52, rezultate din calculul pentru cazul exploatării curente.

Se va considera o expunere la incendiu pe ambele feţe (incendiu generalizat).

C12/15 C16/20 C20/25 C25/30

[mm] [tip] [mm] [număr] [mm] [minute]

160 PC52 10 6 20 1 18.98 19.49 19.86 19.97

160 PC52 10 6 20 15 18.54 19.04 19.43 19.54

160 PC52 10 6 20 30 17.33 17.81 18.19 18.35

160 PC52 10 6 20 45 16.10 16.90 17.26 17.48

160 PC52 10 6 20 60 13.70 14.07 14.37 14.45

160 PC52 10 6 20 90 7.70 7.81 7.85 7.88

160 PC52 10 6 20 120 3.51 3.52 3.53 3.54

160 PC52 10 6 20 180 - - - -

[kNm]

Mcap / Mcapi

3.1. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa variaţiei clasei de beton

Grosime Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

94

Aşa cum se poate vedea din tabelul de mai sus, influenţa variaţiei clasei de beton în cazul plăcilor din beton armat este nesemnificativă. În acest caz se poate considera prin simplificare că nu influenţează clasa de beton rezistenţa la foc a plăcii din beton armat.

6.3. Influenţa creşterii grosimii plăcii cu păstrarea constantă pentru acoperirea cu beton a armăturilor

Cu ajutorul programului s-a mai verificat şi care este influenţa creşterii înălţimii utile a secţiunii plăcii din beton armat (acoperirea cu beton a armăturii se menţine constantă) ca şi soluţie pentru asigurarea unei rezistenţe mai mari:


130 C16/20 PC52 10 6 20 1 14.81 10

130 C16/20 PC52 10 6 20 45 11.86 10

140 C16/20 PC52 10 6 20 60 10.92 10

150 C16/20 PC52 10 6 20 60 12.52 10

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 14.07 10

170 C16/20 PC52 10 6 20 60 15.58 10

180 C16/20 PC52 10 6 20 90 10.28 10

190 C16/20 PC52 10 6 20 90 11.38 10

200 C16/20 PC52 10 6 20 90 12.45 10

240 C16/20 PC52 10 6 20 120 10.33 10

Beton Mcap Mref

4.1. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa variaţiei înălţimii utile, acoperire constantă

Grosime Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

Tabelul 4.1. prezentat mai sus ne arată că o soluţie pentru creşterea rezistenţei la foc o reprezintă creşterea înălţimii utile (înălţimea totală din care se va scădea o acoperire cu beton a armăturii) a secţiunii plăcii din beton armat faţă de situaţia de dimensionare în condiţii normale de exploatare.

Spre exemplu: în cazul unei plăci de 130 mm, acoperire cu beton a armăturii de 20 mm şi care din calculul curent a dus la o armare cu 6 bare de diametrul de 10 mm din PC52, se poate asigura o rezistenţă la foc de 45 de minute fără nicio intervenţie. Pentru rezistenţe mai mari se poate creşte secţiunea de beton de la 130 mm la 140 mm, asigurându-se astfel o rezistenţă de 60 de minute, şi de la 130 mm la 180 mm, asigurându-se astfel o rezistenţă la foc de 90 de minute. Deşi dus la o limită iraţională, se poate vedea că pentru a se ajunge la 120 de minute rezistenţă la foc (planşee antifoc) va fi necesară creşterea secţiunii de la 130 mm la 240 mm. În acest din urmă caz se dovedeşte mai utilă protejarea structurii.

6.4. Influenţa creşterii acoperirii de beton, cu păstrarea constantă a înălţimii utile a plăcii

S-a analizat şi care este efectul creşterii acoperirii cu beton, cu menţinerea constantă a înălţimii utile. Din analiza celor două aspecte reiese că este mai bine a se utiliza ca măsură creşterea grosimii plăcii prin modificarea înălţimii utile şi nu pe cea a acoperirii cu beton a armăturii (eficienţă mai scăzută).


130 C16/20 PC52 10 6 20 1 14.81 10

140 C16/20 PC52 10 6 30 60 10.63 10

150 C16/20 PC52 10 6 40 60 10.86 10

160 C16/20 PC52 10 6 50 60 11.00 10

170 C16/20 PC52 10 6 60 60 11.40 10

180 C16/20 PC52 10 6 70 60 11.28 10

190 C16/20 PC52 10 6 80 60 11.41 10

200 C16/20 PC52 10 6 90 60 11.50 10

240 C16/20 PC52 10 6 130 90 10.03 10

Rezistenţa

la foc Mcap MrefGrosime Beton Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

4.2. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa variaţiei acoperirii, înălţime utilă constantă

95

Din cele două puncte de mai sus se poate stabili: când am crescut grosimea plăcii de la

130 mm la 150 mm prin creşterea înălţimii utile şi păstrarea constantă a acoperirii cu beton a

armăturilor, Mcapi=12,52 kNm, în timp ce creşterea stratului de acoperire de la 20 mm la 40 mm a

dus la Mcapi=10,86 kNm – pentru o expunere la incendiul standard de 60 de minute. Acest lucru

pentru că prezintă mai mare importanţă creşterea braţului de pârghie al armăturii decât izolarea

asigurată prin suplimentarea cu aceeaşi valoare a acoperirii cu beton a armăturii.

6.5. Influenţa modificării cantităţii de armătură

S-a analizat în cadrul studiului şi care sunt efectele creşterii cantităţii de armătură faţă

de valorile rezultate din calculul curent.


160 C16/20 PC52 10 6 20 1 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 14.07 13.64

160 C16/20 PC52 12 6 20 60 19.28 13.64

160 C16/20 PC52 10 8 20 60 18.28 13.64

160 C16/20 PC52 12 8 20 90 14.92 13.64

160 C16/20 PC52 10 10 20 60 20.40 13.64

160 C16/20 PC52 12 10 20 90 16.38 13.64

160 C16/20 PC52 10 12 20 90 14.82 13.64

160 C16/20 PC52 12 12 20 90 17.43 13.64

5.1. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa variaţiei armăturii


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcap Mref

Din tabelul 5.1. se poate concluziona că este necesară o creştere semnificativă de

armătură pentru a se creşte rezistenţa la foc.

Spre exemplu: pentru o placă cu grosimea de 160 mm, acoperirea cu beton a armăturii de

20 mm şi la care a rezultat din calculul curent o armare cu 6 bare cu diametrul de 10 mm din

PC52, rezistenţa la foc, fără aplicarea niciunei alte măsuri, este de 60 de minute. Pentru aceleaşi

condiţii, ca să se obţină o rezistenţă la foc de cel puţin 90 de minute va fi necesară creşterea la 8

bare cu diametrul de 12 mm, lucru care se dovedeşte iraţional la nivel de consum.

6.6. Influenţa modului de expunere la incendiu

În tabelul de mai jos s-a analizat şi care este influenţa modificării modului de expunere la

incendiu (pe o faţă sau ambele):


160 C16/20 PC52 10 6 20 1 19.49 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 14.07 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 7.81 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 60 17.45 13.64

160 C16/20 PC52 10 6 20 90 12.19 13.64



7.1. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa modului de expunere la incendiu


Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcap / Mcapi Mref

Se poate vedea din exemplele de mai sus că prezintă o mare relevanţă modul în care se

asigură expunerea la incendiu. Dacă rolul elementului este doar acela de a limita propagarea

96

incendiului de la un nivel inferior la unul exterior (nu incendiu generalizat) situaţia se modifică

semnificativ, obţinându-se capacităţi portante mai mari.

Spre exemplu: în cazul unei plăci din beton armat cu o grosime de 160 mm, acoperire cu

beton a armăturii de 20 mm şi cu o armătură rezultată din calculul curent de 6 bare cu diametrul de

12 mm din PC52, rezistenţa la foc în ambele cazuri de expunere este de 60 de minute. Se poate

vedea însă că la limită se poate lua în considerare o limită de rezistenţă la foc de 90 de minute

atunci când expunerea este pe doar pe faţa inferioară.

6.7. Distribuţia temperaturilor

Tabelul 8.1. relevă care este distribuţia de temperaturi în funcţie de timpul de expunere

la incendiu şi de modul de expunere. S-a luat în considerare o placă cu o grosime de 160 mm,

acoperire cu beton a armăturii de 20 mm, cu o armătură rezultată din calcul de 6 bare cu diametrul

de 10 mm din PC52. Se vor prezenta în ordine distribuţia de temperaturi pentru o expunere la

incendiu exprimată în minute de 15, 30, 45, 60, 90.

două feţe o faţă

[minute]

15 140.8 140.8

30 284.6 283.9

45 384.6 381.1

60 461.3 452.3

90 583.8 555

120 681.7 628.9

Tabel 8.1. Temperatură armătură

expunere

Timp

[OC]

7. CONCLUZII Din cele prezentate mai sus putem concluziona cel puţin următoarele: – plăcile din beton armat cu o grosime mai mare de 130 mm pot asigura o rezistenţă la

foc de cel puţin 60 de minute la expunerea pe o singură faţă şi 30 de minute la expunerea pe două feţe;

– plăcile din beton armat cu o grosime mai mare de 160 mm pot asigura o rezistenţă la foc de cel puţin 90 de minute la expunerea pe o singură faţă şi 45 de minute la expunerea pe două feţe.

97

Mai jos veţi regăsi recomandările constructive minime pentru plăcile din beton armat,

astfel încât acestea să poată acoperi cerinţa fundamentală rezistenţă mecanică şi stabilitate atât în

timpul exploatării normale, cât şi în timpul incendiului.

În cazul în care Mcalcul> Mcapi/0,70 vor fi necesare calcule suplimentare, relaţie în care Mcalcul

reprezintă momentul rezultat din calculul structural al clădirii în timpul exploatării normale.

Rezistenţă la foc Grosime placă

Acoperirea cu

beton Bare Diametru Oţel Mcapi

[min] [mm] [mm] [număr] [mm] [marca] [kNm]

15 130 20 6 10 PC52 14.81

30 130 20 6 10 PC52 14.81

45 130 20 6 10 PC52 14.81

60 130 20 6 10 PC52 13.25

90 160 20 6 10 PC52 12.19

120 160 20 6 12 PC52 12.23

Deschidere mică placă [m]:

Recomandare secţiuni pentru:

4.00


Acoperirea cu



15 160 20 6 10 PC52 19.49

30 160 20 6 10 PC52 19.49

45 160 20 6 10 PC52 19.49

60 160 20 8 10 PC52 22.64

90 160 20 8 12 PC52 23.49

120 160 20 10 12 PC52 19.82


Deschidere mică placă [m]: 5.00


Acoperirea cu



15 180 20 6 12 PC52 31.33

30 180 20 6 12 PC52 31.33

45 180 20 6 12 PC52 31.33

60 180 20 6 12 PC52 28.79

90 180 20 8 12 PC52 27.41

120 180 20 12 12 PC52 30.97


Deschidere mică placă [m]: 6.00

8. RECOMANDĂRI PRIVIND ÎMBUNĂTĂŢIREA REZISTENŢEI LA FOC

În vederea îmbunătăţirii comportării la foc a planşeelor din beton armat (şi nu numai),

acolo unde încărcarea curentă nu este acoperitoare faţă de cea excepţională, se pot adopta

următoarele variante:

1. creşterea grosimii plăcii cu păstrarea constantă a acoperirii cu beton;

2. creşterea cantităţii de armătură;

3. protejarea elementelui cu materiale termoizolante incombustibile (nu mai puţin de

A2-s2d09) pe faţa expusă incendiului cu o rezistenţă termică cât mai mare (conductivitate cât mai

mică);

98

4. asigurarea răcirii elementului prin folosirea de sisteme automate de stingere şi limitare

cu apă (sprinklere), apă pulverizată cu presiune sau ceaţă;

5. asigurarea răcirii spaţiului supus incendiului prin prevederea de sisteme automate

pentru asigurea evacuării fumului sau gazelor fierbinţi, cu aport de aer proaspăt.

Ultimele variante se dovedesc a fi cele eficiente atunci când este necesar a se obţine

rezistenţe la foc de cel puţin 120, 180 sau 240 de minute.

Acest lucru deoarece conductivitatea betonului şi a armăturilor este foarte mare şi prin

aplicarea unei termoizolaţii se aplatizează curba de încărcare la incediu (expunerea nu mai este

directă).

Spre exemplu, aplicarea unei termoizolaţii cu o grosime de cel puţin 5 mm şi

conductivitatea nu mai mică de 0,044 [W/m K](vată minerală) va asigura cel puţin 240 minute

rezistenţă la foc indiferent de natura elementului structural din beton armat. Inclusiv protejarea

structurilor metalice este de preferat a se realiza cu materiale incombustibile ce au o conductivitate

termică scăzută.

De asemenea, în cazul clădirilor înalte şi foarte înalte, unde rezistenţele la foc solicitate

sunt ridicate datorită riscului major pentru utilizatori (indus de probabilitatea de prăbuşire), se

adoptă protecţii active cu instalaţii specifice şi care au rolul de a menţine temperatura aerului din

spaţiul incendiat şi a elementului cu rol portant în limite rezonabile o perioadă determinată de

timp. Nu se admite creşterea portanţei prin modificarea secţiunilor elementelor structurale sau a

modului de armare, datorită faptului că inducerea de greutăţi suplimentare, nejustificate, la

clădirile înalte şi foarte înalte poate avea consecinţe dezastruoase.

9. ANEXE

9.1. Momentul capabil al grinzilor din beton armat


300 400 C16/20 PC52 14 3 35 1 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 15 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 30 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 45 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 60 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 90 49.68

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 120 44.48

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 180 31.09

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 240 20.12

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 15 49.16

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 30 47.81

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 45 47.09

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 60 46.45

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 90 45.06

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 120 39.47

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 180 26.56

300 400 C16/20 PC52 14 3 35 240 16.52



Mcapi


B H Beton Armătură Diametru

Bare/

metru Acoperire

Rezistenţa

la foc

99


300 400 C16/20 PC52 16 3 35 1 63.08

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 15 63.08

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 30 62.00

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 45 60.91

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 60 60.33

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 90 59.75

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 120 57.44

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 180 41.22

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 240 27.33

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 15 62.42

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 30 59.30

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 45 56.74

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 60 54.84

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 90 51.58

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 120 48.04

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 180 34.93

300 400 C16/20 PC52 16 3 35 240 22.41


Bare/ metru Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcapi





300 400 C16/20 PC52 18 3 35 1 77.72

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 15 77.72

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 30 74.88

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 45 69.83

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 60 67.06

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 90 64.74

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 120 62.51

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 180 52.66

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 240 35.75

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 15 76.90

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 30 72.02

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 45 66.15

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 60 61.21

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 90 55.83

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 120 52.03

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 180 43.32

300 400 C16/20 PC52 18 3 35 240 28.95

Rezistenţa la foc Mcapi




B H Beton Armătură Diametru Bare/ metru Acoperire

100


300 400 C16/20 PC52 20 3 35 1 93.42

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 15 93.42

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 30 90.39

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 45 84.51

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 60 79.47

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 90 71.51

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 120 66.99

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 180 60.30

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 240 44.88

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 15 92.42

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 30 86.89

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 45 79.99

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 60 74.18

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 90 64.75

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 120 57.19

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 180 47.03

300 400 C16/20 PC52 20 3 35 240 34.34

Bare/ metru Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcapi






300 500 C16/20 PC52 16 3 35 1 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 15 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 30 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 45 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 60 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 90 82.65

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 120 74.10

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 180 52.40

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 240 34.21

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 15 78.08

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 30 80.03

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 45 79.02

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 60 78.29

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 90 76.66

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 120 67.40

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 180 46.55

300 500 C16/20 PC52 16 3 35 240 29.62



Acoperire

Rezistenţa

la foc Mcapi



Bare/

metru

101


300 500 C16/20 PC52 18 3 35 1 102.06

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 15 102.06

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 30 100.35

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 45 98.82

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 60 98.03

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 90 97.18

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 120 93.49

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 180 67.92

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 240 45.46

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 15 101.27

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 30 96.62

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 45 93.09

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 60 90.79

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 90 86.78

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 120 81.29

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 180 60.01

300 500 C16/20 PC52 18 3 35 240 39.31



Armătură Diametru Bare/ metru Acoperire

Rezistenţa

la foc McapiB H Beton



300 500 C16/20 PC52 20 3 35 1 123.08

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 15 123.08

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 30 118.39

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 45 111.21

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 60 107.96

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 90 104.58

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 120 101.29

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 180 85.50

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 240 58.49

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 15 122.11

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 30 114.58

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 45 105.70

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 60 100.03

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 90 93.34

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 120 87.60

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 180 75.00

300 500 C16/20 PC52 20 3 35 240 50.06



Acoperire Rezistenţa la foc McapiB H Beton Armătură Diametru Bare/ metru


102


300 500 C16/20 PC52 25 3 35 1 181.28

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 15 181.28

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 30 177.25

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 45 166.81

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 60 157.79

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 90 142.70

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 120 130.68

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 180 108.85

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 240 94.94

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 15 179.80

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 30 171.34

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 45 159.16

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 60 149.15

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 90 132.05

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 120 118.57

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 180 92.88

300 500 C16/20 PC52 25 3 35 240 75.04



Armătură Diametru Bare/ metru Acoperire

Rezistenţa

la foc McapiB H Beton


103

STUDIU CU PRIVIRE LA TERMOIZOLAREA

ELEMENTELOR DIN BETON ARMAT CA MĂSURĂ DE CREŞTERE

A REZISTENŢEI LA FOC

Drd. ing. Marius-Dorin LULEA

1. DESCRIERE

Prezentul studiu are scopul de a veni în ajutorul proiectanţilor de structuri, în vederea

identificării de soluţii eficiente de protecţie la foc a elementelor din beton armat cu rol în

asigurarea cerinţei fundamentale rezistenţă mecanică şi stabilitate (grinzi, pereţi, plăci şi grinzi).

Având în vedere cunoaşterea incipientă în cadrul colectivelor de proiectare a metodelor

standardizate de calcul, precum şi accesul dificil la produse software specifice, se impune

necesitatea unor metode simplificate şi rapide care să vină în ajutorul proiectanţilor.

Studiul ajută la determinarea tipului de termoizolaţie şi a grosimii necesare a se aplica

asupra feţelor expuse ale elementelor supuse incendiului.

Prezentul studiu se adresează:

– proiectanţilor de structuri;

– arhitecţilor;


securitatea la incendiu;


rezistenţă mecanică şi stabilitate;

– altor specialişti în construcţii.

Cercetarea a fost realizată cu ajutorul softului FINE-EC Concret Fire, licenţă deţinută de

către S.C. IDEAL PROIECT A.E. S.R.L. (www.idealproiect.com). Produsul foloseşte la calculul

automat al rezistenţelor la foc a elementelor din beton armat supuse la diverse încărcări. Metoda

folosită în cadrul produsului este cea definită în EN 1991-1-2.

2. DEFINIREA MODELULUI

În timpul incendiului dintr-un spaţiu are loc o creştere a temperaturilor din elementele cu

rol portant expuse, precum stâlpi, pereţi, grinzi şi plăci din beton armat.

Betonul armat reprezintă un material compozit ce cuprinde două elemente principale:

betonul şi armăturile. Creşterea temperaturii determină o scădere a rezistenţelor armăturilor din

oţel. Efectul asupra betonului este cu mult mai mic prin expunerea la curba standard de

temperaturi, motiv pentru care acesta se poate neglija. Mai mult chiar, betonul asigură protecţie în

timpul incendiului pentru armătură.

Scopul protecţiei prin termoizolare este acela de a aplatiza creşterea de temperatură la

nivelul armăturilor din beton armat.

Prin aplicarea unei termoizolaţii curba standard de creştere a temperaturilor din spaţiul

incendiat se va reduce (aplatiza) deoarece temperatura la faţa expusă va fi mai mică ca urmare a

aplicării termoizolaţiei.

Astfel se va determina capacitatea portantă a elementului din beton armat nu prin

aplicarea curbei standard, ci a unei curbe reduse proporţional cu temperatura regăsită la faţa

elementului, adică după ce se străbate stratul termoizolant.

Se va determina astfel care este temperatura la faţa interioară a stratului termoizolant,

considerându-se o temperatură exterioară medie de 5000C.

http://www.idealproiect.com/

104

În ipotezele de mai sus condiţia principală este ca materialul propus să îşi păstreze

proprietatea de termoizolare în toată perioada de incendiu, adică în funcţie de rezistenţa la foc

solicitată pentru elementul protejat. Acesta este şi motivul pentru care se vor aplica materiale

incombustibile (A2s2d0 sau mai exigent) şi trebuie acordată o atenţie deosebită sistemului de

prindere.

3. ELEMENTE DE TEORIE

(1) R= d / [m2K/W], rezistenţa termică în câmp curent al unui strat termoizolant şi în

care:

d – grosimea termoizolaţiei aplicate, exprimată în [m],

– conductivitatea termică şi care reprezintă o caracteristică de material, exprimată în

[W/K];

Pentru prezentul calcul se vor neglija rezistenţele termice ale straturilor superficiale de aer

şi efectul de reducere al punţilor termice.

(2) T = 500oC – (500

OC – Te) x Riz / RT [

OC] , temperatura de calcul a coeficientului de

aplatizare, aferentă feţei expuse la incendiu a elementului structural, relaţie în care:

500O

C – temperatura maximă în timpul incendiului;

Te – temperatura spaţiului adiacent celui incendiat, exprimată în [O

C] – vom admite ca în

timpul incendiului să nu depăşească valoarea de 40;

Riz – rezistenţa termică a stratului termoizolator, exprimată în [m2K/W],

(3) RT = Ri – rezistenţa totală a straturilor componente ce separă spaţiul incendiat de

celălalt spaţiu, exprimată în [m2K/W];

(4) c = 1,3 x T/ 500 [adimensional], coeficientul de aplatizare a curbei de temperaturi

standard şi care se va utiliza la determinarea capacităţii portante a elementelor în timpul unui

incendiu; prin coeficientul 1,3 se va ţine cont de efectul punţilor termice şi care nu a fost

cuantificat sub o altă formă, dar nu mai mult decât c=1,00.

Această metodă se poate folosi prin modificarea curbei de temperaturi aplicând

coeficientul mai sus determinat.

Softul amintit mai sus nu permite modificarea uşor accesibilă a curbei şi atunci se va

adopta o altă variantă: se va determina acoperirea cu beton suplimentar necesară conform metodei

clasice şi apoi se va aplica un strat termoizolant care prin conductitate termică şi grosime să poată

asigura aceeaşi rezistenţă termică ca şi stratul suplimentar de acoperire cu beton necesar.

Această asociere este corectă deoarece stratul de acoperire cu beton nu participă la

capacitatea portantă a elementului din beton armat, ci asigură doar protejarea armăturii. În cazul

incendiului acoperirea cu beton are şi rolul de a proteja armăturile de temperaturile la care este

expus spaţiul.

Astfel se va aplica următorul algoritm:

– se determină grosimea stratului suplimentar “as” [m] de beton faţă de cel standard

rezultat din calculul curent în exploatarea normală;

– cunoscându-se grosimea stratului suplimentar şi conductivitatea termică a betonului de

= 1,74 [W/mK] se va calcula rezistenţa termică indusă de acesta:

(5) Ras= as / [m2K/W].

Se va propune apoi un tip de termoizolaţie: vată minerală, spumă incombustibilă

termoizolantă, vopsea termospumantă pentru protejarea structurilor, polistiren ignifug sau alte

materiale similare, de preferat cu cât o mai mare capacitate de izolare termică: < 0,044 [W/K] şi

se va determina grosimea din condiţia ca să se asigure aceeaşi rezistenţă termică ca şi cea dată de

stratul suplimentar necesar de acoperire cu beton:

(6) d =1,50 x R [m], relaţie în care 1,30 reprezintă un coeficient de siguranţă se ţine

cont de efectul punţilor termice dar şi de alte posibile erori constructive.

105

4. PRELUCRAREA DATELOR

4.1. Calculul coeficientului de aplatizare

Caracteristicile de izolare termică a materialelor uzual întâlnite sunt:

conductivitate termică

[ W/m K ]

beton armat 1.740

BCA 0.240

gresie 2.030

mortar de ciment şi var 0.870

ipsos 0.180

vată minerală / polistiren

ignifug 0.044

Material

Tabel 1.1. Conductivitatea termică

Mai jos voi reda care sunt rezistenţele termice pentru diverse grosimi de ale stratului

termoizolator:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]

termoizolaţie vată minerală 0.044 0.005 0.114

placă beton armat 1.74 0.130 0.075

şapă din mortar de ciment şi nisip 0.87 0.060 0.069

finisaj gresie 2.03 0.005 0.002

0.260Total: RT:

Tabel 2.1. determinare rezistenţă termică element delimitare

strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.237


strat

Total: RT:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.214Total: RT:


strat

106

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.192


strat

Total: RT:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.169Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





1.283


strat

Total: RT:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





1.055Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.828


strat

Total: RT:

107

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.601Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.373

strat

Total: RT:


Din calculele prezentate mai sus se poate vedea cu uşurinţă că stratul termoizolant

prezintă o importantă deosebită în protejarea în caz de incendiu, rezistenţa sa termică, datorită

conductivităţii scăzute, fiind ridicată comparativ cu a celorlalte straturi. Tocmai acesta este

motivul pentru care în unele situaţii este de preferat aplicarea acestei variante de protejare şi nu

creşterea secţiunilor de beton care ar duce şi la o încărcare excesivă a structurii din punct de vedere

a greutăţii proprii. Creşterea greutăţii proprii a unei structuri nu este de dorit datorită faptului că în

cele din urmă duce la eforturi mai mari în timpul seismului şi o comportare necorespunzătoare

(inerţie mai mare).

Se poate observa în tabelele de mai jos că prin aplicarea şi a unui singur centimetru de

termoizolaţie temperaturile la faţa elementului scad până la jumătate faţă de cele rezultate din

diagrama standard:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.169Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.192


strat

Total: RT:

108

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.214Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.237


strat

Total: RT:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.260Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.373

strat

Total: RT:


grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.601Total: RT:


strat

109

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





0.828


strat

Total: RT:

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





1.055Total: RT:


strat

grosime d R

[W/K] [m] [m2K/W]





1.283


strat

Total: RT:

În tabelele redate mai jos veţi regăsi şi propunerile pentru coeficientul de aplatizare a curbei de temperaturi, în funcţie de grosimea de termoizolaţie de protecţie propusă:

Tincendiu Te Riz RT T d

[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.023 0.169 438 1 1.000

Tabel 3.1. determinare coeficient aplatizare curbă standard incendiu după

aplicare termoizolaţie de grosime d

c


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.045 0.192 391 2 1.000



c


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.068 0.214 354 3 0.920



c

110


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.091 0.237 324 4 0.647



c


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.114 0.260 299 5 0.598

c




[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.227 0.373 220 10 0.572

c




[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.455 0.601 152 20 0.395



c


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.682 0.828 121 30 0.315



c


[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 0.909 1.055 104 40 0.270

c




[oC] [

oC] [m

2K/W] [m

2K/W] [

oC] [mm]

500 40 1.136 1.283 92 50 0.240



c

Din calculele de mai sus se poate vedea cu uşurinţă că în cazul unei termoizolări cu

1 cm de material se va obţinere o reducere semnificativă a curbei prin aplatizarea acesteia cu

un coeficient c aproape egal cu 0,50. În capitolele de mai jos vom vedea şi ce înseamnă acest lucru din punct de vedere a

rezistenţei la foc.

111

4.2. Determinarea rezistenţei la foc pentru diverse grosimi ale stratului de

acoperire cu beton

Vom exemplifica pe o placă din beton armat deoarece aceasta reprezintă elementul cel

mai expus şi defavorabil:

totală utilă totală suplimentară

[mm] [mm] [clasă] [tip] [mm] [număr] [mm] [mm] [minute] [kNm] Mcap x 0,7

130 110 C16/20 PC52 10 6 20 0 1 14.81 10.37

130 110 C16/20 PC52 10 6 20 0 60 13.25 10.37

140 110 C16/20 PC52 10 6 30 10 90 13.51 10.37

160 110 C16/20 PC52 10 6 50 30 120 14.81 10.37

200 110 C16/20 PC52 10 6 90 70 180 14.81 10.37

280 110 C16/20 PC52 10 6 170 150 240 14.81 10.37

Mref

4.1. Placă din beton armat - Rezistenţa la foc - Influenţa variaţiei acoperirii, înălţime utilă constantă

expunere pe o faţă

Grosime Acoperire

Beton Armătură Diametru

Bare/

metru

Rezistenţa la

foc Mcap

Aşa cum se poate vedea în exemplul de mai sus: o placă care din condiţii standard de

calcul are o grosime de 130 mm, acoperire cu beton de 20 mm şi este armată cu 6 bare cu

diametrul de 10 mm, din PC52, poate asigura o rezistenţă la foc de cel puţin 60 de minute.

Pentru rezistenţe la foc mai mari este necesară creşterea stratului de acoperire cu beton cu:

– 10 mm pentru o rezistenţă la foc de cel puţin 90 de minute;



– 150 mm pentru o rezistenţă la foc de cel puţin 240 de minute.

Am folosit o placă cu o grosime de 130 mm deoarece aceasta este condiţia minim impusă

pentru clădiri civile din condiţii de izolare fonică. Modul de armare ales este ,de asemenea, unul

uzual. Cu cât grosimea plăcii sau armarea rezultă mai mari din condiţii de exploatare normală, cu atât

rezistenţa la incendiu este mai mare, deci se poate considera cazul de mai sus acoperitor. Menţionăm

că armările de rezistenţă impun cel puţin 6 bare pe metru şi diametru nu mai mic de 10 mm.

Astfel, dacă vom considera cazul de mai sus acoperitor, practic orice este peste valorile ce

s-au prezentat, dacă se aplică soluţiile din prezentul studiu, pot fi considerate ca acoperitoare.

4.3. Determinarea stratului de material termoizolant

Am determinat mai sus care este protecţia minimă de beton suplimentară pentru ca să se

poată asigura gradul de rezistenţă la foc impus.

Pornind de la aceste valori vom determina care sunt grosimile minime ale stratului de

protecţie:

Rezistenţa la foc

grosime necesară

suplimentară strat

acoperire conductivitate termică R

[minute] [m] [ W/m K ] [m2K/W]

beton armat 0.0100 1.740

strat termoizolant 0.0004 0.044







Material

0.006

Tabel 5.1. stabilire grosime strat termo izolant

90

120 0.017

180 0.040

240 0.086

112

Cum se poate vedea grosimile straturilor termoizolante de protecţie nu rezultă ca fiind

foarte mari. Practic prin aplicarea unei termoizolaţii cu un strat de protecţie cu o grosime de cel

puţin 6 mm se poate obţine pe orice element de beton, indiferent de calculul sub încărcări curente,

o rezistenţă la foc de cel puţin 240 de minute.

5. CONCLUZII

Se poate concluziona că este de preferat, atunci când se impune, ca rezistenţa superioară

la incendiu să se obţină nu prin creşterea grosimii elementului structural (utile sau a stratului de

acoperire cu beton), ci prin aplicarea unei termoizolaţii de protecţie.

Recomand ca această soluţie să se utilizeze pentru orice acoperire de beton suplimentară

mai groasă de 3 cm, deoarece ar duce la creşteri de greutate ale construcţiei, cu efecte nedorite

pentru comportarea la seism.

Soluţii adoptate pot fi multiple, pornind de la vată minerală, termospumant ignifug până

vopsea termospumantă.

Deşi studiul nu a fost realizat şi pentru construcţii din beton armat, concluziile lui se pot

utiliza şi în acest caz, cu atât mai mult cu cât temperaturile oţelului aflat în contact direct cu

incendiul urmăresc curba de temperaturi a spaţiului incendiat.

Proiectanţii de structuri au obligaţia de a menţiona în cadrul proiectului de

rezistenţă tipul de protecţie ce se impune, atunci când este cazul. De asemenea, va menţiona

în documentaţie şi care este rezistenţa minimă la foc a elementelor structurale.

6. RECOMANDĂRI

Recomandăm ca să se obţină creşterea de rezistenţă la incendiu prin aplicarea unui strat

termoizolant cu o grosime de cel puţin 5 mm şi conductivitatea termică de 0,044 [W/m K],

corespunzător unei rezistenţe de cel puţin 0,1136 [m2K/W]. În acest caz se va asigura o rezistenţă

la foc de cel puţin 240 de minute.

Atunci când se ia în calcul incendiul pe ambele feţe ale elementului această soluţie se va

aplica pe toate laturile expuse.

De reţinut că şi straturile de aer închise au caracteristici importante de termoizolare:

113

VENTILAREA CU PRESIUNE POZITIVĂ LA INCENDII.

STAND EXPERIMENTAL

Student sergent Samuel BILA Student sergent Lucian-Cristian MIRCEA



Abstract: This paper presents the vital role of forced ventilation with positive pressure in case of fire, especially for smoke and hot gases evacuation, which represent a high risk for both people and firefighters.

Keywords: Smoke, Ventilation, Convection, Backdraft

GLOSAR

Incendiul este o ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu,

care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită o intervenţie

organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.

Ventilarea reprezintă evacuarea sistematică a fumului, gazelor fierbinţi şi a altor

substanţe gazoase periculoase dintr-o structură incendiată şi înlocuirea acestora cu aer

proaspăt.

Fumul este un ansamblu vizibil de particule solide şi/sau lichide aflate în suspensie în

atmosferă rezultate prin ardere sau piroliză.

Focul este un fenomen natural rezultat în urma unei reacții de oxidare, care este controlat

de om.

Convecția este fenomenul elementar de transfer termic ce se manifestă în medii fluide și

la suprafața de separație a fazelor, transportând căldura prin intermediul particulelor fluide ce se

deplasează realizând schimbul de căldură în interiorul fluidului.

Arderea sau combustia este o reacție chimică exotermă, între un material combustibil și

un oxidant, însoțită de degajare de căldură și, uneori și de lumină.

Ventilarea forțată descrie, în mod colectiv, tehnicile de ventilare pe verticală și pe

orizontală atunci când sunt folosite mijloacele mecanice pentru evacuarea gazelor fierbinți, a

fumului și asigurarea alimentării cu aer proaspăt.

Ventilarea cu presiune pozitivă constă în introducerea forțată a aerului într-o clădire

folosind un ventilator mecanic, având ca efect creșterea presiunii interioare în raport cu presiunea

atmosferică.

Backdraft-ul reprezintă o deflagraţie a unui amestec de gaze supraîncălzite dispuse în

stratul de fum dintr-un spaţiu incendiat. Fenomenul se produce într-un spaţiu închis slab ventilat ca

urmare a unui aport brusc de oxigen.

1. INTRODUCERE

Operațiunea de ventilare la incendiu, ca tehnică, a apărut din anii 1980, fiind utilizată de

către Serviciul de Pompieri Suedez. Ei au început să acorde o atenție deosebită dinamicității

gazelor rezultate în urma procesului de ardere și căutau diferite metode de ventilare care să sprijine

lupta împotriva incendiilor în clădiri. Abordarea lor a atras atenția asupra faptului că pompierii

https://ro.wikipedia.org/wiki/Reac%C8%9Bie_chimic%C4%83

https://ro.wikipedia.org/wiki/Combustibil

https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxidant&action=edit&redlink=1

https://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83ldur%C4%83

https://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83

114

ventilau regulat, chiar dacă nu dobândeau cunoștințele necesare cu privire la modul cum se

formează fumul, gazele de ardere, mișcarea și aprinderea lor, nici efectele și consecințele

acțiunilor de ventilare.

Ventilarea la incendiu este procesul prin care se evacuează sistematic fumul, căldura,

gazele fierbinți și alte gaze periculoase dintr-o clădire incendiată sau inundată cu fum și se

înlocuiesc cu aer proaspăt, curat, bogat în oxigen.

Obiectivul ventilării unui incendiu este de a schimba condițiile predominante

într-o clădire, presiunea și temperatura, având ca scop principal evacuarea fumului și gazele de

ardere.

2. DESCRIEREA STANDULUI

Pentru a demonstra eficiența ventilării la incendiu, s-a construit o machetă cu scara 1:20,

cu subsol, parter, etaj și mansardă, din plexiglas, astfel: pereții sunt compuși din plexiglas

transparent de 2 milimetri, învelitoarea este compusă din plexiglas de culoare roșie de 3 milimetri,

iar elementele mobile (ferestrele, ușile și velux-ul) din plexiglas de culoare albastră cu o

transparență de 50%.

Fig. 1 – Machetă plexiglas

Compartimentarea – este diferită pe fiecare nivel, astfel subsolul cuprinde un spațiu de

depozitare și casa scării separate printr-un perete portant. La nivelul parterului se găsesc un garaj și

casa scării, care comunică între ele printr-o ușă cu dimensiunile 10x6 centimetri, o fereastră la

garaj de 7x9 centimetri și o ușă de 11x14 centimetri pentru accesul autovehiculului, accesul

persoanelor se face printr-o ușă cu dimensiunile de 11x7 centimetri. La nivelul etajului I, se găsesc

două dormitoare, separate printr-un perete neportant și care comunică între ele printr-o ușă cu

dimensiunile de 10x6 centimetri, respectiv cu casa scării tot prin uși cu aceleași dimensiuni. La

ultimul nivel se găsește mansarda separată de casa scării.

115

Fig. 2 – Compartimentarea pe fiecare nivel

Casa scării, în standul experimental, este proiectată cu o singură rampă, cu 10 trepte

pentru fiecare nivel, asigurând accesul și evacuarea de la ultimul nivel, cel al mansardei.

Rampa de acces la subsol este dispusă în continuarea casei de scări supraterane, separată

de rampele aferente nivelurilor supraterane prin pereți antifoc conform normativului.

Fig. 3 – Casa scării

Ventilarea – s-a realizat cu ajutorul unui ventilator mecanic antrenat de un motor electric

de curent continuu, o tensiune nominală de 12 Volți și o turație variabilă de la 500 la 2400 rot/min,

în funcție de tensiunea aplicată la bornele sursei. Sursa de alimentare este o sursă clasică

de 200 Watt, oferind mai multe ieșiri, respectiv -12Vcc,-5Vcc, 0, 5Vcc, 12Vcc.

116

Fig. 4 – Dispozitivul de ventilare

Sursa de fum – Fumul s-a obținut într-un mod clasic, prin arderea unui material celuloid

într-o foaie subțire de staniu (Figura 5).

Fig. 5 – Sursa de fum

3. VENTILAREA ORIZONTALĂ

Sunt multe clădiri în care nu există posibilitatea să se creeze deschideri pentru evacuarea

fumului și gazelor de ardere deasupra focarului. Această situație se întâlnește frecvent la incendiile

din clădirile industriale, deoarece au acoperiș plat din beton sau la apartamente. În această situație,

pentru crearea deschiderilor pentru admisie, respectiv evacuare se vor folosi ferestrele și ușile

existente, singura posibilitate.

Ventilarea forțată este extrem de folositoare atunci când se realizează ventilarea

compartimentului inundat cu fum și gaze de ardere pe orizontală, deoarece factorii naturali care

influențează propagarea fumului, cu excepția vântului, sunt aproape inutili.

Din punct de vedere tehnic, realizarea operațiunii de ventilare se face pe etape, (Figura 6)

acestea fiind:

realizarea deschiderii pentru evacuare;

realizarea deschiderii pentru admisie și amplasarea ventilatorului;

117

pornirea ventilatorului mecanic;

executarea ventilării cu presiune pozitivă și pătrunderea în clădire.

Fig. 6 – Etapele ventilării forțate

Ventilarea orizontală se caracterizează prin faptul că deschiderile sunt la același nivel cu

focarul și fluxul nu este unul ascendent, gazele de ardere și fumul curg orizontal prin ieșirile create

(în mod normal, ferestre sau uși) (Figura 7).

Ventilarea orizontală a unei construcții cu presiune pozitivă este mult mai eficientă,

deoarece se reduce astfel nevoia de ventilare pe verticală, aceasta nefiind sensibilă la condițiile de

vânt neregulat, oferind o formă controlabilă a ventilării.

Fig. 7 – Deschideri la același nivel și ventilarea forțată pe orizontală

118

Deschiderea care ocupă o poziție inferioară, în imediata apropiere a pardosealii, de

preferat cu suprafață mai mare pe partea de vânt, se indică a se folosi ca deschideri de admisie

pentru aerul proaspăt, care are o temperatură mai mică. Acestea se vor poziționa în partea

inferioară a compartimentului de incendiu, iar presiunea vântului pe suprafața de admisie va mări

debitul de aer refulat de ventilatorul mecanic, procesul de înlocuire a fumului cu aer proaspăt este

accelerat, reducându-se astfel timpul de evacuare.

4. VENTILAREA PE VERTICALĂ A INCENDIULUI

Ventilarea pe verticală utilizează la maxim forța de flotabilitate a fumului și gazelor de

ardere fierbinți, permițând direcționarea acestora pe calea cea mai scurtă și mai directă posibilă

spre evacuare, fiind foarte utilă în situații potențiale de Backdraft.

De exemplu, dacă în compartimentul incendiat s-a redus conținutul de oxigen, există

riscul apariției unui Backdraft. Crearea unei prize de aerisire în acest compartiment poate declanșa

un Backdraft, dar riscul apariției fenomenului poate fi redus la minim dacă suprafața deschiderii

pentru evacuare este mare și pe partea de sub vânt, permițând evacuarea sistematică a gazelor

combustibile fierbinți fără a se amesteca cu aerul proaspăt, însă deschiderea ușilor și ferestrelor la

întâmplare poate înrăutăți situația, determinând propagarea incendiului și a fumului spre alte

compartimente neafectate de incendiu, precum și creșterea probabilității de apariție a unui

Backdraft.

Ventilarea pe verticală a incendiului se realizează printr-o deschidere de evacuare aflată la

o cotă superioară (cât de sus posibil) față de deschiderea pentru aerul proaspăt și deasupra

focarului. Fumul va curge vertical (în sus), din zona de ardere/compartimentul de incendiu prin

intermediul deschiderilor. În aceeași situație, deschiderile pentru intrarea aerului proaspăt trebuie

să fie la același nivel sau sub zona de ardere.

Inițial, presiunea în compartimentul incendiat va conduce gazele fierbinți spre exterior.

Prin deschiderea de admisie se va introduce aer proaspăt cu ajutorul unui ventilator. Jetul de aer

proaspăt va forța fumul și gazele de ardere să curgă spre deschiderea de evacuare.

Fig. 8 – Curgerea fumului și a gazelor de ardere

De asemenea, ventilarea construcției inundată cu fum, reduce la minim propagarea

incendiului, deoarece fumul și gazele fierbinți vor curge în sus pe traseul cel mai scurt posibil,

mărind extrem de rapid vizibilitatea și creând un mediu prielnic pentru intervenție datorită vitezei

mari a fumului și gazelor fierbinți care părăsesc construcția, fiind înlocuite de o cantitate

considerabilă de aer proaspăt.

119

Se va urmări ca jetul de aer să acopere în totalitate suprafața de deschidere a ușii, pentru a

se crea o atmosferă interioară foarte bună pentru intervenție.

Fig. 9 – Ventilarea forțată pe verticală

5. CONCLUZII

Ventilarea construcțiilor incendiate influențează incendiul, prin faptul că furnizează mai

mult aer, motiv pentru care intensitatea incendiului crește. Cu toate acestea, ventilarea are rareori

un efect negativ asupra rezultatelor unui incendiu și operațiunii de salvare, astfel, este văzută ca

cea mai importantă operațiune. Totuși, ventilarea construcției la incendiu poate agrava situația

pentru un timp, dar, de asemenea, face posibilă acțiunea asupra zonei incendiate în așa fel încât

orice fenomen să poată fi controlat.

Diferența dintre ventilarea pe verticală și cea pe orizontală constă în locul de amplasare a

deschiderilor de evacuare, respectiv admisie.

În cazul ventilării pe verticală, deschiderea de evacuare este amplasată în compartimentul

acoperișului, cât mai aproape posibil de incendiu în condiții de siguranță.

Ventilarea pe verticală prezintă un avantaj extrem de important, aceasta poate minimiza

riscul de apariție a unui Backdraft.

Dezavantajul principal al ventilării verticale este faptul că operațiunile de stingere a

incendiului sunt necesare pe acoperiș, deasupra incendiului, iar acestea pot fi extrem de

periculoase. Cu toate acestea, este posibil să se adopte proceduri de lucru care reduce semnificativ

acest risc, prin folosirea unor dispozitive/autospeciale de lucru la înălțimi, evitându-se intervenția

de pe acoperiș și folosind, în mod obligatoriu, aparatele de respirat cu aer comprimat.

Pentru ventilarea orizontală, de principiu, dacă situația permite, deschiderea cu

dimensiunea mai mică și care ocupă o poziție superioară, în imediata apropiere de plafon, va trebui

să fie amplasată pe partea de sub vânt, deoarece, forța de presiune creată de acesta amplifică

fenomenul de convecție a produselor de ardere, ca rezultat crește fluxul de evacuare al gazelor.

O atenție deosebită trebuie acordată la transportul gazelor fierbinți și a fumului spre

exterior, se va evita dirijarea lor pe altă rută, existând riscul de generare a unor noi focare. Acest

lucru poate fi realizat prin crearea a cât mai multor deschideri de evacuare ventilate, pe cât posibil

deasupra plafonului incendiat.

Ventilarea forțată face obiectivul ventilării, îndepărtează fumul și gazele de ardere,

restaurează un mediu prielnic, bogat în oxigen și reduce temperatura interioară într-un timp scurt.

120

Aceasta prezintă și unele dezavantaje, necesită utilizarea unui ventilator mecanic, un

număr mare de servanți, creșterea intensității incendiului și schimbarea direcției de propagare a

incendiului, dacă nu este aplicată corect.

Utilizarea ventilării cu presiune pozitivă la incendii necesită o pregătire specială și un

antrenament pertinent.

În vederea adoptării tehnicii de intervenție utilizând ventilarea cu presiune pozitivă, se

recomandă a se folosi următoarea strategie:

1. Pregătirea pentru atacul incendiului și salvarea de vieți;

2. Localizarea spațiului incendiat;

3. Protecția deschiderilor pentru evacuare cu un jet de apă tangențial la perete fără a refula

apă pe suprafață deschiderii sau în interior;

4. Poziționarea și pornirea ventilatorului, astfel încât acesta să refuleze pe întreaga

suprafață a deschiderii;

5. Pătrunderea în clădire și atacul pentru lichidarea incendiului.

Bibliografie

[1] Bila, S. – Studiu privind convecția produselor de ardere, lucrare de diplomă, Academia

de Poliție ,,Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri, București 2016.

[2] Mircea, L. – Evaluarea riscului la infrastructuri critice, lucrare de diplomă, Academia

de Poliție ,,Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri, București 2016.

121

EFECTELE REABILITĂRII TERMICE A CLĂDIRILOR

LA PROPAGAREA INCENDIILOR PE FAȚADE

Student sergent Claudiu-Gabriel STAN

Student Sebastian-Nicolae STAN


Instructor militar ing. căpitan Ionuț IORDACHE


Abstract:

Fires on the facades blocks rehabilitated caused loss of life and property

damage very important. Society is evolving and trying to prevent these

tragedies by implementing rules and to enforce them.

Thermal insulation of facades is very important for tenants of buildings as it

increases comfort and reduces maintenance costs.

The materials used in thermal insulation of facades must meet performance

reaction to fire. Performance products are classified in reaction to fire classes

and establish essential requirement "Fire safety".

Keywords: Fires on the Facades

1. INTRODUCERE

Prejudiciile provocate de un incendiu în cazul clădirilor reabilitate termic pot fi apreciabil

mai mari din cauza materialului ușor inflamabil utilizat la izolarea pereților exteriori, ceea ce

permite focului să se extindă foarte ușor. Aceasta este părerea unor experți în domeniu și este

urmarea expertizelor realizate în urma mai multor incendii care au distrus clădiri rezidențiale sau

blocuri de locuit.

Termoizolarea pereţilor este foarte importantă din punct de vedere al confortului

locatarilor, dar și rentabilă din punct de vedere financiar. Temperatura rece, într-o zidărie

neizolată, poate pătrunde nestânjenită. Limita de îngheţ se află la mijlocul peretelui, foarte multă

căldură se transmite spre exterior şi îmbinându-se cu umiditatea crescândă a peretelui se

diminuează capacitatea de izolaţie termică a acestuia.

Lipsa termoizolației duce la costuri mari de încălzire. În interior, căldura nu se păstrează,

ci se pierde prin ziduri, iar încăperea are nevoie, în mod permanent, de o sursă de căldură.

Locatarii vor avea o senzație permanentă de disconfort, iar costurile la încălzire vor crește.

Un alt proces neplăcut, care este cauzat tot de lipsa termoizolaţiei pereţilor exteriori, este

apariţia igrasiei. De asemenea, umezeala şi temperatura din interiorul zidurilor pot cauza

deteriorarea construcţiei.

Termoizolarea se poate efectua atât la exterior, cât și la interior. În al doilea caz,

beneficiul este dat de cheltuielile reduse la încălzire pentru încăperi care sunt încălzite rar şi pe

perioadă scurtă. Din alt punct de vedere, la un perete izolat doar la interior, limita înghețului este

situată aproape de interior. Din această cauză, pereţii sunt în totalitate reci, ceea ce atrage după

sine descreșterea rapidă a temperaturii în interiorul încăperilor după oprirea încălzirii.

Termoizolarea la interior nu permite peretelui să îşi folosească capacitatea de stocare a

căldurii şi nu izolează punţile termice. Deosebirile de temperatură din exterior afectează direct

122

peretele şi favorizează apariţia fisurilor, motiv pentru care acest tip de izolare nu este indicat a se

folosi la încăperile permanent locuite. Limita de îngheț, pentru pereţii izolaţi la exterior, se localizează în afara lor. De aceea, ei

se vor încălzi în același timp cu camera şi vor stoca căldura. Asta înseamnă că, după oprirea încălzirii, încăperea nu se va răci brusc, deoarece căldura înmagazinată în perete va fi eliberată în încăpere pe principiul unei sobe de teracotă. Astfel, se va asigura un climat confortabil şi constant pe o durată mare de timp.

Materialele utilizate în sistemele de termoizolaţii sunt polistirenul expandat, polistirenul extrudat, vata minerală de sticlă sau bazaltică, în varianta simplă sau caşerată cu folie de aluminiu anticondens. Există, de asemenea, o serie de alte materiale care au proprietăţi termoizolatoare şi la care se poate apela cu succes în acest scop: pluta sau termorolul. În general, aceste materiale trebuie să prezinte o capacitate de izolare mare, fiabilitate şi capacitate de montare rapidă şi uşoară.

Alegerea materialului potrivit se face în funcţie de cerinţele de izolare termică şi de diversele aplicaţii. Spre exemplu, pentru termoizolarea interioară a pereţilor din încăperile puţin expuse la umiditate se poate utiliza vata minerală de sticlă sau bazaltică ori polistirenul expandat. Acesta din urmă poate fi întrebuinţat cu succes şi pentru placările exterioare, cu condiţia să fie special conceput în acest scop.

2. COMPORTAREA LA FOC A MATERIALELOR UTILIZATE LA IZOLAREA

TERMICĂ A FAȚADELOR Incendiile cu o istorie relativ recentă în țara noastră au îndreptat tot mai mult atenția

proiectanților și a pompierilor asupra materialelor de construcții refractate. Este foarte important ca materialele izolante să nu producă fum, să nu emane gaze

explozive sau toxice în timpul incendiilor, dovedit fiind faptul că marea majoritate a persoanelor implicate în incendii au suferit mai degrabă din cauza intoxicațiilor decât din cauza interacțiunii directe cu focul.

În prezent, este folosită o gamă largă de materiale combustibile utilizate în ansamblurile de construcții pentru a îmbunătăți performanțele la nivelul reducerii consumului de energie, infiltrării aerului și a apei,precum și pentru designul exterior.

Aceste ansambluri includ izolația exterioară, căptușeala compozită din metal, panourile termoizolante de tip sandwich cu miez izolator care poate fi din vată de rocă minerală, spuma poliuretanică sau spumă policianurată, dar și barierele rezistente la foc.

Inflamabilitatea componentelor de asamblare are un impact direct și prezintă un pericol mare asupra propagării incendiilor pe fațade.

Au existat o serie de evenimente care au implicat pereții exteriori combustibili ceea ce a dus la efectuarea unor studii și realizarea unor scenarii specifice pentru a înțelege fenomenele și a crea strategii potențiale de atenuare a acestora.

Fiecare material de construcție se încadrează într-o anumită Euroclasă de siguranță la foc începând de la A (beton, sticlă, cărămidă) la F (performanță nedeterminată). Aceste Euroclase sunt definite sub codul SR EN 13501-1:2007 și se bazează pe o serie de teste aplicate materialului și trei criterii de comportare, respectiv inflamabilitatea, fumul și contribuția la incendiu prin felul în care se descompun și ard independent bucățile desprinse din materialul în flăcări.

Inflamabilitatea conform SR EN 13501-1 înseamnă printre altele și cât durează până când materialul testat intră în faza de flashover.

Legislația Europeană impune printr-o serie de reglementări măsuri pentru reducerea consumului de energie din sectorul construcțiilor, clădirile fiind responsabile pentru 40% din consumul total de energie din Uniune. Conform directivei 2010/31/UE statele membre vor impune cerințe privind îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor noi și existente.

În România, s-a adoptat o metodologie de calcul MC 001/1 prin intermediul căreia se

evaluează și se certifică performanța energetică atât pentru clădirile noi, cât și pentru cele

existente.

123

Având în vedere cerințele de reducere a consumului de energie, România a intrat într-un proces amplu de reabilitare termică a construcțiilor existente. Conform unui studiu realizat de primăriile sectoarelor din București, până la începutul anului 2013 s-a realizat reabilitarea termică a aproximativ 2000 de blocuri de locuit, urmând să se demareze acțiuni de reabilitare termică pentru altele.

Amploarea lucrărilor de reabilitare termică este foarte mare și implică costuri deosebit de ridicate, situația împrumuturilor luate de la primăriile din București pentru reabilitarea termică depășind sume extraordinar de mari. Ținând cont de costurile ridicate ale investițiilor trebuie să se asigure durabilitatea lucrărilor executate. Până în prezent nu există studii și teste privind comportarea în timp a lucrărilor de reabilitare termică.

Pentru reabilitarea termică a clădirilor de locuințe se utilizează, de regulă, soluția de termoizolație exterioară a pereților de închidere perimetrală a construcției.

Totuși există și situația în care locatarii termoizolează locuințele pe interiorul construcției crescând semnificativ riscul de incendiu și sarcina termică.

România, la fel ca și alte țări membre ale UE, a intrat într-un proces amplu de reabilitare termică a construcțiilor existente și a impus o serie de reglementări care prevăd indicii de performanță energetică pentru construcțiile noi, în vederea reducerii consumurilor energetice din sectorul construcțiilor.

Conform programului național de reabilitare termică reglementat de OUG nr. 18/2009, cu completările ulterioare, reabilitarea termică presupune următoarele etape:

– izolarea termică a pereților exteriori clădirii de locuit; – înlocuirea ferestrelor pentru întregul bloc de locuințe și a ușilor exterioare, în vederea

reducerii pierderii de energie prin elementele vitrate; – termo-hidroizolarea acoperișurilor sau a terasei/termoizolarea planșeului peste ultimul

nivel; – izolarea termică a planșeului peste subsol (numai atunci când sunt apartamente la

parter); – demontarea instalațiilor și echipamentelor aflate pe fațade și pe terasa blocului de

locuințe și remontarea acestora după finalizarea lucrărilor de reabilitare termică; – reparații finale ale finisajelor anvelopei. Clasele bazate pe performanța de reacție la foc a produselor se stabilesc drept clase pentru

cerința esențială „Securitate la incendiu”, prin intermediul lor fiind exprimate nivelurile la care se pot situa cerințele de performanță pentru produsele încorporate în construcții, din punct de vedere al securității la incendiu a construcției. Altfel prin reacția la foc se înțelege comportarea unui material care, prin propria sa descompunere, alimentează un foc la care este expus, în condiții specificate.

Așadar, modul în care un produs pentru construcții se comportă într-o încercare de comportare la foc realizată într-un laborator acreditat pentru a efectua aceste încercări este caracterizat prin notații consacrate alcătuite din litere și cifre potrivit standardelor europene de referință.

Clasa de combustibilitate

C0(CA1) C1(CA2a) C2(CA2b) C3(CA2c) C4(CA2d)

Clasa de reacție la foc

A1 A2–s1, d0

A2–s1÷s3, d0÷d1 B–s1÷s3, d0÷d1

C–s1÷s3, d0÷d1

D–s1÷s3, d0÷d1

A2– s1÷s3, d2 B–s1÷s3, d2 C–s1÷s3, d2 D–s1÷s3, d2 E–d2 F

Fig. 1 – Clasele de reacție la foc

Pentru determinarea claselor de reacție la foc sunt necesare, după caz, efectuarea unor

încercări specifice, astfel:

Încercarea de incombustibilitate (SR EN ISO 1182). Această încercare identifică produse care nu contribuie la un incendiu, în ciuda utilizării

lor frecvente. Această încercare este relevantă pentru clasele de reacție la foc A1 și A2.

124

Potențial caloric (SR EN ISO 1716). Această încercare determină potențialul maxim de căldură degajat al produsului încercat

prin arderea completă. Încercarea este relevantă pentru clasele de reacție la foc A1 și A2. Testul de aprindere a unui singur produs (SR EN 13823). Această încercare evaluează potențialul contribuției unui singur material la declanșarea

unui incendiu. În acest caz simularea constă în incendierea unui singur obiect într-un colț al unei încăperi. Este aplicabil claselor de reacție la foc A2 , B, C și D.

Inflamabilitate (SR EN ISO 11925-2). Această încercare evaluează capacitatea de aprindere a unui material la expunerea acestuia în apropierea unei flăcări. Este aplicabil claselor de reacție la foc B, C, D și E.

Din punct de vedere al propagării incendiilor, Comisia Europeană a decis asupra criteriului de performanță FIGRA să stea la baza clasificării europene pentru produsele pentru construcții, precum și timpul de realizare a flashover-ului, când sunt testate în colțul camerei.

Flashover reprezintă trecerea la starea de ardere generalizată pe întreaga suprafață a materialelor combustibile dintr-o incintă. Acest eveniment posibil din evoluția unui incendiu reprezintă de fapt momentul în care toate materialele combustibile dintr-un anumit spațiu se aprind și ard, conducând către o ardere generalizată.

Este evident că acest eveniment este de dorit să nu se întâmple și, de aceea, un prim criteriu de performanță la stabilirea unor niveluri de performanță minime aferente securității la incendiu îl reprezintă clasa de reacție la foc.

Euroclasa de

reacție la foc

FIGRA[ Kw/s] Timpul de producere a

flashoverului

A1 Mai puțin de 0,15 Nu produce flashover

A2 Mai puțin de 0,15 Nu produce flashover

B Mai puțin de 0,5 Nu produce flashover

C Mai puțin de 1,5 Flashover dupa 10 minute

D Mai puțin de 7,5 Flashover 2-10 minute

E Mai puțin de 7,5 Flashover în mai puțin de 2 minute

F Fără performanță determinată

Fig. 2 – Euroclasele de reacție la foc

Polistirenul simplu, fie expandat sau extrudat, se încadrează în cea mai dezastruoasă

clasă, respectiv E, în care materialul se presupune că atinge faza de flashover în mai puțin de două minute și în plus arderea sa contribuie semnificativ la dezvoltarea incendiului. Stratul acoperitor de tencuială are rolul de protecție în cazul unui incendiu și reprezintă motivul principal datorită căruia acest tip de material termoizolant nu rămâne în Euroclasa E, ci urcă semeț în Euroclasa B.

În principiu, Euroclasa B înseamnă că materialul respectiv, deși contribuie la dezvoltarea incendiului, nu duce la o situație de flashover în primele 20 de minute. Practic înseamnă că victimele au 20 de minute timp de evacuare, iar pompierii tot 20 de minute timp de intervenție eficientă.

Încadrarea în practică este de succes și presupune atenție maximă la calitatea execuției. La apariția polistirenului pe piață producătorii recomandau o grosime de 10 mm a stratului protector de tencuială, iar în prezent grosimea acceptată s-a diminuat până la o peliculă de tencuială aplicată pe plasa din fibră de sticlă. Unele teste la foc se aplică mostrelor cu 8 mm tencuială.

Conform standardelor europene, izolările cu polistiren sunt permise la clădirile care nu depășesc 12 metri, adică undeva la patru etaje.

Vata minerală bazaltică, având un punct foarte înalt de topire și fiind produsă din materii prime naturale, îndeplinește toate cerințele și condițiile de siguranță mai sus-menționate. Vata minerală bazaltică are punctul de topire la 1000°C, având capacitatea reală de a împiedica propagarea focului (acționând ca o barieră), precum și de a proteja structurile clădirilor (în timpul incendiilor înregistrându-se temperaturi mai mari de 1000°C).

125

Produsele din vată minerală bazaltică sunt clasificate din punct de vedere al protecției și comportamentului la foc în cea mai înaltă clasă de reacție posibilă – A1 (produs incombustibil). Prin folosirea acestora ne putem asigura deopotrivă siguranța bunurilor, sănătatea și chiar viața!

Materialul din vată bazaltică supus probei la foc nu a ars, consistența sa rămânând identică cu cea de dinaintea testului.

Ce sunt materialele de construcții incombustibile? Pentru o abordare generalizată mai ușoară, statele membre UE au adoptat un standard la

nivel european pentru a compara modul în care diferite materiale de construcții reacționează la foc. Cunoscut sub numele de EN 13301-1 „Clasificare la foc a produselor și elementelor de

construcție”, standardul este folosit pentru a testa și clasifica o gamă de materiale, inclusiv produse de izolare destinate utilizării în construcții de pereți și plafoane.

În urma testării, aceste produse de izolare sunt clasificate într-una dintre cele șapte clase de securitate la incendiu: A1, A2, B, C, D, E și F. Clasificările suplimentare furnizează informații privind tendința unui produs de a produce fum și picături sau particule incandescente.

Sistemele termoizolante compozite reprezintă un mod elegant de a izola clădirile la exterior. Acestea permit păstrarea înfățișării inițiale a fațadei, suprafața finită este realizată din tencuială.

Avantajul acestor sisteme este un înveliș termoizolant pe toată suprafața fațadei, eliminând astfel formarea punților termice.

Vata minerală este un material excelent pentru termoizolarea fațadelor, deoarece are proprietăți izolatoare excelente, este incombustibilă, absoarbe zgomotele și este permeabilă la vapori. În plus, vata bazaltică are stabilitate dimensională, adică nu prezintă variații ale dimensiunilor la ciclurile îngheț/dezgheț. Datorită acestui lucru, stratul de acoperire final nu este supus tensiunilor generate de variații dimensionale și nu prezintă riscuri de fisurare în timp.

Casa „respiră” în mod natural fără să absoarbă umiditatea din aer, pereții vor fi uscați, locuința aerisită, iar riscul de apariție a mucegaiului și igrasiei este eliminat.

3. INCENDII PE FAȚADE ÎN LUME

Materialele de construcții au un rol foarte important în inițierea și dezvoltarea incendiilor care nu de puține ori pot fi fatale atât pentru locatarii clădirilor, cât și pentru cei care intervin pentru stingerea acestora.

Izolația termică a clădirilor este de cele mai multe ori combustibilă, fie că nu se folosesc materiale ignifugate, fie constructorii nu respectă proiectele. Proprietarul contractant sau constructorii economisesc atunci când construiesc cu materiale ieftine și mai puțin sigure riscând vieți omenești.

Izolația combustibilă a fost implicată în incendii tragice, unele dintre acestea au provocat pagube uriașe sau chiar moartea oamenilor.

Câteva exemple tragice sunt prezentate în cele ce urmează.

CCTV Tower, Beijing, China (9 februarie 2009)

126

un pompier a fost ucis atunci când sediul China Central Television (CCTV Turnul) de la

Beijing a luat foc;

focul s-a extins rapid pe acea parte a fațadei, care a fost izolată cu polistiren extrudat

(XPS);

nu a existat nicio aprindere de fațadele izolate cu vată minerală;

cauza incendiului a fost un foc de artificii neautorizat;

pagubele asupra clădirii au fost estimate la 110 milioane €;

71 de persoane au fost condamnate sau sunt în așteptarea verdictelor judecătorești,

printre aceștia numărându-se și Xu Wei, șeful echipei de constructori pentru noul sediu CCTV, dar

și furnizorul materialelor de construcții, reținut pentru furnizarea de materiale care nu corespund

standardelor;

șase sute de pompieri au sosit la fața locului pentru a lupta împotriva incendiului, care

a durat cinci ore și a avut ca urmare decesul unei persoane și rănirea altor șapte.

Shanghai, China (15 noiembrie 2010)

un incendiu izbucnit la o clădire de apartamente de 28 de etaje;

58 de persoane au murit și au fost rănite peste 70;

cauza incendiului este încă în curs de stabilire;

ancheta în cadrul Consiliului de Stat RPC a anunțat, la o zi după incendiu, că incendiul a

fost provocat de scânteile de la lucrările de sudură, derulate fără licență;

în total șaisprezece persoane au fost arestate;

focul a determinat guvernul să adopte reglementări mai stricte asupra industriei de

construcții, precum și creșterea controalelor de prevenire a situațiilor de urgență;

incendiul ar fi putut fi cauzat de aprinderea accidentală a izolației din spumă

poliuretanică utilizată pe pereții exteriori ai clădirii;

în China, spuma poliuretanică este frecvent utilizată ca material izolant, fără adaos de

substanțe ignifuge. Aceasta produce gaze toxice și monoxid de carbon atunci când este arsă;

într-o conferință de presă, în data de 24 noiembrie, autoritățile locale au declarat că

renovarea clădirii, din punct de vedere termoizolator, se va face cu materiale rezistente la foc.

127

Aeroportul Düsseldorf, Germania (11 aprilie 1996)

17 persoane au murit în incendiu Aeroportul Düsseldorf;

autoritățile germane au stabilit că incendiul a fost cauzat de un muncitor care executa

lucrări de sudare, ceea ce a dus la aprinderea izolației de polistiren;

focul a început aproximativ la orele 15:31 și a fost declarat sub control la orele 19:20;

este cel mai grav incendiu din istoria Düsseldorfului și incidentul cu cea mai mare

pierdere de vieți din Republica Federală Germania de la sfârșitul Primului Război Mondial;

pagubele provocate de incendiu au fost estimate între 200-600 de milioane de euro;

operațiune foarte complexă la care au participat mai multe departamente de pompieri

din apropiere, dar și din alte orașe și județe, Departamentul de Poliție, Poliția de Frontieră

Germană și alte organizații care au împiedicat orice altă pierdere de vieți civile;

aproximativ 2000 de civili au fost salvați din interiorul aeroportului;

zona în care s-a produs incendiul nu a fost echipată cu sisteme de detecție și stingere în

caz de incendiu;

clădirea centrală a aeroportului a fost complet reînnoită și prevăzută cu instalații de

detecție și stingere a incendiului, a fost compartimentată și echipată cu instalații de desfumare.

Miskolc, Ungaria, (15 august 2009)

o femeie și doi copii și-au pierdut viața într-un incendiu la un bloc de nouă etaje de pe

strada Középszer din Miskolc, Ungaria;

12 persoane au fost intoxicate cu fum;

sistemul de izolare al fațadei, combustibil, a permis flăcărilor să se extindă pe fațadă la

nivelurile superioare;

fațada blocului a fost renovată în 2007 și acoperită de un sistem de izolație constând în

polistiren de 70 mm;

128

moartea celor trei persoane a fost cauzată de fumul emis de materialele izolatoare intrat

prin ferestre;

puțurile de ventilație au fost proiectate eronat, fără a se lua în calcul izbucnirea unui

incendiu și au lăsat fumul să pătrundă în apartamentele. Incendiul a avut loc într-o zi fierbinte de

vară, astfel cele mai multe ferestre erau deschise, fumul pătrunzând și prin acestea;

acest incendiu ilustrează modul în care chiar și mici greșeli făcute atunci când sistemele

de izolație sunt instalate se pot combina pentru a provoca incendii devastatoare. Mai multe greșeli

au fost făcute în timpul instalării tehnice precum fixarea izolației pe fațadă. Aceste erori au făcut

ca flăcările să se propage mult mai repede;

utilizarea izolației de polistiren a fost necertificată, lipirea plăcilor de polistiren a fost

neconformă, iar barierele de vată minerală, antipropagare au lipsit.

129

Tg. Mureș, România (7 iulie 2012)

două persoane au suferit atac de panică;

Peste 40 de pompieri au participat la stingerea incendiului;

77 de persoane au fost evacuate.

Incendiul, se pare, a pornit din curtea învecinată unde se aflau depozitate materiale

inflamabile printre care și hârtie.

Bibliografie

[1] Ing. Octavian Lalu, Cercetarea privind elaborarea unor soluții durabile de reabilitare

termică a anvelopei clădirilor. Comportamentul la acțiunea focului, securitate la

incendiu.

[2] Dr. Mónika HAJPÁL, Analysis of a tragic fire case in panel building of Miskolc.

[3] http://lacoltulstrazii.ro/2012/10/14/riscul-mare-la-incendiu-pentru-blocurilor-

reabilitate-termic.

[4] http://www.eizolatii.ro/image/data/fise%20tehnice%20rockwool/Manual%20montaj%

20vata%20fatada%20ROCKWOOL.pdf

[5] http://www.constructiibursa.ro/_documente/fisiere_articole/13665.pdf

[6] https://lacoltulstrazii.files.wordpress.com/2012/10/effua-combustible-facades.pdf

130

DINAMICA AUTOSPECIALEI PE TIMPUL DEPLASĂRII

LA INTERVENȚIE

Student fruntaș Mihnea IORDANCA

Student fruntaș Norbert STAN



Abstract:

This paper aims to address theoretical and experimental problems related to

the special vehicle dynamics during intervention. Besides theoretical data

about the forces acting on the special vehicle and formulas of their calculation,

the technical data of the special vehicle IVECO MAGIRUS are used to succeed

in the end of the work. Also a MATLAB dynamic model is adapted to simulate

the vehicle.

Keywords: IVECO MAGIRUS Special Vehicle, Intervention, Dynamic

Simulation

1. INTRODUCERE

Această lucrare își propune să prezinte studiul dinamicii unei autospeciale pe timpul

deplasării la o intervenție.

De la apariție și până în prezent, dinamica automobilelor a beneficiat de studii teoretice și

experimentale în funcție de nivelul de cunoaștere a cercetărilor, precum și de posibilitățile practice

avute la dispoziție pentru investigare. Studiul teoretic și experimental al dinamicii automobilelor a

constituit totdeauna o preocupare permanentă a specialiștilor din domeniu, în scopul creșterii

performanțelor de dinamicitate și economicitate a mijloacelor de transport. În abordările clasice

din literatură, tratarea dinamicii automobilelor este preponderent teoretică și nu are un caracter

sistemic, deoarece nu se ia în considerare acțiunea conducătorului auto, studiul apelând doar la

caracteristica de turație la sarcina totală (caracteristica exterioară a motorului).

2. PERFORMANŢELE DINAMICE ALE AUTOSPECIALELOR

Deplasarea autospecialelor apare ca efect al utilizării energiei dezvoltate de motor,

transmisă la roţile motoare. Caracterul mişcării este determinat de mărimea şi sensul forţelor care

acţionează asupra autospecialei.

Forţele care acţionează asupra unei autospeciale sunt:

– FR – forţa la roată;

– Fr – rezistenţa la rulare;

– Fp – rezistenţa la urcarea rampei;

– Fa – rezistenţa aerului;

– map – masa aparentă;

– a – acceleraţia.

131

Fig. 1 – Schema rezistenţelor la înaintarea autospecialei

Rezistenţa totală la înaintare în timpul deplasării autospecialei este învinsă de forţa la

roată FR şi mărimea acesteia determină acceleraţia imprimată autospecialei:

FR=(FR1+FR2) FR-( Fr+ Fp+Fa )=mapa (1)

2.1. Rezistenţa la rulare

Rezistenţa la rulare (Fr) este o forţă cu acţiune permanentă, determinată de pierderile de

energie datorate rulării roţii elastice pe suprafeţe tari sau deformabile. Este o forţă de sens opus

sensului de deplasare a autospecialei, determinată de reacţiunea normală la roată Zi şi de

coeficientul de rezistenţă la rulare fi. Pentru întreaga autospecială, rezistenţa la rulare este:

- fi – este coeficientul de rezistenţă la rulare pentru roata i;

- Zi – reacţiunea normală la roata i;

- n – numărul roţilor.

Rezistenţa la rulare pe un drum orizontal a unei autospeciale Fr, se calculează cu relaţia:

Pentru determinarea rezistenţei la rulare trebuie stabilit coeficientul de rezistenţă la rulare,

care depinde de mulţi factori şi se determină pe cale experimentală. Cele mai simple dintre relaţiile

empirice recomandate în literatura de specialitate pentru stabilirea coeficientului de rezistenţă la

rulare ţin seama de viteza de deplasare. O relaţie generală are forma:

unde f0, f1, f2 şi f3 sunt coeficienţii specifici diferitelor puteri ale vitezei. Conform

literaturii de specialitate, valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare pe o şosea de asfalt sau

beton, în stare bună, este de 0.012...0.018.

132

2.2. Rezistenţa la urcarea rampei

Greutatea aplicată în centrul de greutate al unei autospeciale are o componentă normală

pe drum şi una paralelă cu drumul. La urcare, componenta greutăţii autospecialei paralelă cu

drumul se numeşte rezistenţă la urcarea rampei. Expresia rezistenţei la urcarea rampei este:

sin (5)

unde Ga este greutatea autospecialei, iar α este unghiul de înclinare a drumului. Dacă

drumul are înclinarea mai mică de 7°, se poate considera:

unde h este înălţimea rampei, corespunzătoare unei lungimi orizontale l. Suma

rezistenţelor la rulare şi la urcarea rampei Fr+p reprezintă rezistenţa totală a drumului.

2.3. Rezistenţa aerului

Rezistenţa aerului Fa este o forţă paralelă cu suprafaţa drumului, care acţionează asupra

autospecialei în sens opus mişcării. La vitezele cu care se deplasează autospecialele, rezistenţa

exercitată de aer asupra unui corp în mişcare este proporţională cu densitatea aerului ρ, cu

suprafaţa frontală S a corpului şi cu pătratul vitezei de deplasare va:

În relaţia de mai sus cx este coeficientul de rezistenţă aerodinamică, iar viteza este

exprimată în m/s. Coeficientul de rezistenţă aerodinamică cx reprezintă influenţa formei

autospecialei asupra rezistenţei la înaintare şi se determină experimental.

3. ECUAŢIA GENERALĂ DE MIŞCARE A AUTOVEHICULELOR

Studiul performanţelor autovehiculelor se face cu ajutorul: ecuaţiei generale de mişcare,

bilanţului de tracţiune, caracteristicii dinamice, caracteristicii de acceleraţie, bilanţului de puteri.

Pe baza ecuaţiei generale de mişcare se obţin parametrii şi indicii caracteristici deplasării în regim

de accelerare şi frânare. Ecuaţia generală de mişcare a autovehiculului se poate scrie sub forma:

– a – acceleraţia autovehiculului (m/s2 );

– v – viteza autovehiculului (m/s);

– t – timpul (s);

– FR – forţa la roată (N);

– Fr – rezistenţa la rulare (N);

– Fa – rezistenţa aerodinamică (N);

– m – masa autovehiculului (kg);

– – coeficientul maselor în mişcare.

Rezistenţa la rulare Fr, rezistenţa la urcarea rampei, Fp şi rezistenţa aerului Fa acţionează

asupra autospecialei atât în regim de viteză constantă, cât şi în regimurile tranzitorii de demarare şi

frânare. Acestea nu depind de caracterul mişcării. Inerţia pieselor aflate în mişcare de rotaţie, ca şi

inerţia roţilor motoare şi conduse, se manifestă ca o masă suplimentară a autospecialei.

133

unde δ este coeficientul maselor în mişcare de rotaţie şi ține cont de influenţa acestor

mase asupra mişcării autovehiculului, iar map este masa aparentă a autovehiculului.

4. PERFORMANŢE DE TRACŢIUNE ŞI DEMARARE

4.1. Caracteristica de tracţiune a autovehiculelor

Bilanţul de tracţiune al autovehiculului este dat de echilibrul tuturor forţelor care

acţionează asupra acestuia la mişcarea rectilinie, pe un drum oarecare, având admisia totală a

motorului. Deci, forţa totală la roată obţinută prin însumarea forţelor tangenţiale de la toate roţile

motoare, echilibrează suma tuturor rezistenţelor la înaintare inclusiv rezistenţa la demarare.

Expresia forţei la roată FR în funcţie de momentul efectiv al motorului Me este:

Se observă că forţa la roată FR depinde de treapta de viteză (prin raportul total de

transmitere al transmisiei itr), adică forţa la roată depinde de viteza de deplasare a autovehiculului.

Variaţia forţei la roată FR în funcţie de viteza autovehiculului pentru fiecare treaptă a cutiei de

viteze reprezintă caracteristica de tracţiune.

4.2. Factorul dinamic şi caracteristica dinamică

Suma rezistenţelor la înaintare care depind de greutatea autovehiculului este:

Fe Ga ) (11)

Din ecuaţia bilanţului de tracţiune se deduce că suma acestor rezistenţe este egală cu:

Fe = FR – Fa sau FR – Fa = Ga (f cos + sin + ) (12)

Aprecierea comparativă a calităţilor dinamice ale autospecialelor se face cu ajutorul

factorului dinamic D. Acesta este definit ca o forţă excedentară specifică dată de raportul dintre

forţa de tracţiune excedentară Fe şi greutatea autospecialei Ga:

D= = = (13)

Caracteristica dinamică a autospecialei este reprezentarea grafică a factorului dinamic D

în funcţie de viteză, pentru toate treptele de viteză.

Factorul dinamic şi caracteristica dinamică se utilizează la stabilirea performanţelor

dinamice ale autospecialelor: viteza maximă, rampa maximă, rezistenţa totală maximă a drumului

şi aderenţa maximă.

4.3. Caracteristica de accelerare a autospecialelor

Din ecuaţia factorului dinamic se poate deduce acceleraţia autospecialei. Valorile

acceleraţiei depind de drumul pe care acesta rulează, caracterizat prin rezistenţa specifică Ψ. De

regulă, demarajul autospecialei se studiază la deplasarea pe drum orizontal, astfel că Ψ =f.

Caracteristica de accelerare reprezintă dependenţa grafică dintre acceleraţia autospecialei

măsurată în m/s2 şi viteza de deplasare a autospecialei. Curbele acceleraţiei în funcţie de viteză,

a=f(v), sunt asemănătoare cu cele ale caracteristicii dinamice şi numărul lor corespunde numărului

de trepte din cutia de viteze.

134

4.4. Timpul şi spaţiul de demarare

Prin timp de demarare se înţelege timpul în care autospeciala plecând din loc, atinge

valoarea vitezei maxime, motorul lucrând în toată această perioadă pe caracteristica externă.

Spaţiul parcurs de autospecială în acest timp se numeşte spaţiu de demarare. Calculul timpului şi

spaţiului de demarare se face pentru obţinerea unei viteze egale cu 0.9 vmax. Din relaţia de definiţie

a acceleraţiei se poate scrie:

Această relaţie, integrată între două limite, va da mărimea timpului de demarare td necesar

creşterii vitezei între limitele V0 şi Vn.

Integrarea se poate realiza grafic, folosind curbele inversului acceleraţiei.

Pentru determinarea spaţiului de demarare, se pleacă de la relaţia de definiţie a vitezei

instantanee, din care rezultă:

sau

5. PERFORMANŢE DE FRÂNARE

Frânarea este procesul prin care se reduce parţial sau total viteza autospecialei. De

capacitatea de frânare a autospecialei depinde în mare măsură posibilitatea utilizării integrale a

vitezei şi acceleraţiei acestuia. Aprecierea şi compararea capacităţii de frânare a autospecialei se

face cu ajutorul deceleraţiei maxime absolute af sau relative af rel, a timpului de frânare şi a

spaţiului minim de frânare Sf min, în funcţie de viteză. Aceşti parametri pot fì determinaţi în

intervalul a două viteze, dintre care una poate fi zero.

În cazul frânării cu ambreiajul decuplat, ecuaţia generală de mişcare este:

Semnificaţia simbolurilor este următoarea:

– af – este deceleraţia absolută a autospecialei;

– δ’ – coeficientul maselor de rotaţie în timpul frânării cu motorul decuplat;

– Xf – forţa de frânare;

– ∑F – suma forţelor de rezistenţă la înaintare, care nu depind de caracterul mişcării.

Pentru aprecierea cantitativă a capacităţii de frânare, se poate utiliza deceleraţia relativă,

care reprezintă raportul dintre acceleraţia absolută a autospecialei af şi acceleraţia gravitaţională g:

Deceleraţia maximă depinde, în afară de forţele de frânare dezvoltate la roţi, de rezistenţa

specifică a drumului, viteza de deplasare şi coeficientul aerodinamic al autospecialei. La viteze de până la 80 km/h, pe drum orizontal, deceleraţia maximă depinde de coeficientul de aderenţă şi se poate exprima ca o fracţiune din acceleraţia gravitaţională:

135

a f g (20)

unde φ este coeficientul de aderenţă. Valoarea coeficientului de aderenţă depinde de calitatea pneurilor şi de caracteristicile

căii de rulare. O valoare uzuală a coeficientului de aderenţă pentru asfalt uscat este 0.8. Cunoscând deceleraţia, se pot determina spaţiul şi timpul de frânare. Presupunând că

deceleraţia are o valoare constantă, spaţiul minim şi timpul de oprire se pot defini astfel:

unde v0 este viteza de la care începe frânarea. În practică, deceleraţia maximă, timpul şi spaţiul de frânare, vor fi afectate de mai mulţi

parametri, cum sunt valorile reale ale rezistenţelor la înaintarea autospecialei. Valorile reale ale parametrilor de frânare pot fi determinate cel mai bine prin încercări experimentale.

SIMULAREA DINAMICII AUTOSPECIALEI DE POMPIERI

IVECO MAGIRUS TLF 22/50-5

– putere nominală – 324 kW ( 440 CP) la 1900 rpm – viteza maximă – 127 km/h – masa proprie – 13 900 kg – masa maximă admisă – 26 000 kg – lăţime totală – 2 500 mm – diametrul de viraj – 16 640 mm

Distribuirea greutății autospecialei pe fiecare dintre axe: – pe axa din față: – 6000 kg (60 kN) – pe axele din spate: – 2x10000 kg (2x100 kN)

Distribuirea greutății autospecialei pe fiecare dintre roți: – pe roțile din față: – 2x3000 kg (2x30 kN) – pe roțile din spate: – 8x2500 kg (8x25 kN)

Diametrul unei roți la o presiune normală – 1032 mm (r = 516 mm)

SCHEMA FUNCȚIONĂRII AUTOSPECIALEI (MATLAB)

136

PUTEREA MOTORULUI (W)

VITEZA AUTOSPECIALEI (km/h)

Exemplu numeric:

Se va considera autospeciala IVECO MAGIRUS având masa de 26000 Kg (260 de kN),

care urcă o pantă cu lungimea de 1000 m cu o înclinare la bază α = , se consideră că

autospeciala începe urcarea pantei cu o viteză de 72 km/h, menținându-se această viteză contantă

până la urcarea pantei, după care își continuă deplasarea pe o porțiune dreaptă de 2000 m atingând

în punctul maxim viteza de 100 km/h.

Să se calculeze:

a) forța la roată FR pe timpul urcării pantei;

b) lucrul mecanic efectuat de autospecială pe timpul deplasării;

c) puterea dezvoltată de autospecială pe timpul urcării rampei;

d) accelerația autospecialei de la pătrunderea pe suprafața orizontală până în momentul

atingerii vitezei de 100 km/h, știind că timpul necesar accelerării este de 15s;

e) valoarea forței de frânare dacă șoferul autospecialei începe frânarea cu 30 de metri

înainte de a ajunge la obiectiv, iar viteza autospecialei este de 100 km/h.

Rezolvare:

a) Dacă șoferul autospecialei menține viteza constantă în timpul urcării pe panta

respectivă, atunci accelerația autospecialei va fi egală cu zero, astfel va rezulta:

FR-( Fr+ Fp+Fa )=0

Fr = f•Ga =0,015•260000=3900 N

Fp=Ga•sin α=260000•0.19 = 49610,33N

=1.2047•5.5•400/2=2650.34/2=1325.17N

– densitatea aerului la o temperatură de aproximativ 20◦ este 1,2047 (kg/ )

=Fr+Fp+Fa

=3900+1325.17+49610,33+=54835,5N

137

b) Lucrul mecanic efectuat de autospecială pe timpul urcării rampei respective va fi egal

cu lucrul mecanic efectuat de forța la roată .

= •L (unde L este lungimea pantei)

= 54835,5•1000=5483550 J=5,4835MJ

c)

dT = L/v=50s (dT = timp)

d) a= = = =0,518

e) = =0

– = 10025247.7J (-10025,247 kJ)

= (-334.1749 kN)

unde: – energia cinetică în momentul opririi autospecialei( = 0);

– energia cinetică în momentul începeri frânării;

– lucrul mecanic efectuat de forța de frânare ;

d – distanța parcursă în timpul frânării.

6. CONCLUZII

Deplasarea autospecialelor apare ca efect al utilizării energiei transmise la roțile motoare,

iar caracterul mișcării este determinat de mărimea și sensul forțelor care acționează asupra lor, și

anume: forța de tracțiune, rezistențele la înaintare ale autovehiculului și forța de inerție.

La deplasarea autospecialelor cu viteză constantă (mișcare uniformă), forța de tracțiune

este dată de rezistențele la înaintarea autovehiculelor, iar forța de inerție este egală cu zero. În

cazul demarajului autovehiculului (mișcare accelerată), forța de tracțiune echilibrează rezistențele

la înaintare și forța de inerție care se opune deplasării, iar surplusul de energie dezvoltat de motor

se utilizează la accelerarea mișcării și se acumulează ca energie cinetică. În procesul de frânare,

forța de tracțiune este nulă, iar forța de inerție devine forța activă, învingerea rezistențelor la

înaintare datorându-se energiei acumulate în timpul demarajului.

Bibliografie

[1] http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2010/rom/CovaciuDinu.pdf.

[2] https://www.scribd.com/doc/59594419/Manual-IVECO-Partea-1.

[3] http://www.armyacademy.ro/biblioteca/CARTI/stiinte_teh/bivol/a1.pdf.

[4] http://www.le.ac.uk/eg/embedded/pdf/ESL04-01.pdf.

[5] http://www.autovehicule-rutiere.ro/wp-content/uploads/cursuri/dinamica_autovehiculelor/

Dinamica-autovehiculelor-Cap-5.pdf.

[6] http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/upload/124/news/[%E9%9B%BB%E5%8B%95%E6%A9

%9F%E6%A2%B0L29%E8%A3%9C%E5%85%85%E6%95%99%E6%9D%90]VT_

Vehicle%20Dynamics.pdf.

[7] http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/REZISTENTELE-LA-

INAINTAREA-AUT61367.php.

http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2010/rom/CovaciuDinu.pdf

https://www.scribd.com/doc/59594419/Manual-IVECO-Partea-1

http://www.armyacademy.ro/biblioteca/CARTI/stiinte_teh/bivol/a1.pdf

http://www.le.ac.uk/eg/embedded/pdf/ESL04-01.pdf

http://www.autovehicule-rutiere.ro/wp-content/uploads/cursuri/dinamica_autovehiculelor/Dinamica-autovehiculelor-Cap-5.pdf

http://www.autovehicule-rutiere.ro/wp-content/uploads/cursuri/dinamica_autovehiculelor/Dinamica-autovehiculelor-Cap-5.pdf

http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/upload/124/news/%5b%E9%9B%BB%E5%8B%95%E6%A9%9F%E6%A2%B0L29%E8%A3%9C%E5%85%85%E6%95%99%E6%9D%90%5dVT_Vehicle%20Dynamics.pdf



http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/REZISTENTELE-LA-INAINTAREA-AUT61367.php

http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/REZISTENTELE-LA-INAINTAREA-AUT61367.php

138

BILANȚUL TERMIC AL MOTORULUI

UNEI AUTOSPECIALE

Student fruntaș Iulian ENE

Student fruntaș Luca LIBOTEAN



Abstract:

This paper presents a review of experimental achievements regarding the

performance of an engine given by heat balance sheet. In order to settle the

heating balance of an engine, the engine itself should run for a constant lapse

of time and the specialists in the field will pay special attention to the outcome

of their research work and will constantly keep a record of these values.

Indicated mean effective pressure is calculated from an indicator diagram

drawn with the help of an engine indicator. The quantity of the fuel used in

given time and its calorific value, the amount, inlet and outlet temperature of

cooling water as well as atmospheric and exhaust gas temperature are

recorded.

Keywords: Heat Balance Sheet, Engine, Fuel

1. INTRODUCERE

Această lucrare îşi propune a face o scurtă prezentare a bilanțului termic al unui motor

prin modul de repartiție a energiei termice între energia echivalentă lucrului mecanic efectiv și

diferitele pierderi care apar.

2. NOȚIUNI GENERALE

Bilanțul termic al unui motor exprimă modul de repartiție a energiei termice (căldurii

disponibile), între energia echivalentă lucrului mecanic efectiv și diferitele pierderi care apar.

Fig. 1 – Schema fluxurilor de căldură intrate și ieșite dintr-un motor

cu ardere internă cu piston

139

Din analiza termenilor bilanțului termic rezultă dacă energia termică este utilizată

eficient, corespunzător mersului economic al motorului, contribuind la găsirea și îndepărtarea

cauzelor care duc la folosirea neeconomicoasă a energiei termice. Bilanțul termic este util în

calcule de dimensionare a suprafețelor de răcire, calculul instalației pentru recuperarea gazelor

evacuate etc.

Ecuația bilanțului termic se scrie pe baza ecuației conservării energiei, sub forma:

Q = Qe + Qr + Qge + Qin + Qrest (1)

unde:

Q – este fluxul de energie termic obținut prin arderea combustibilului consumat de motor

(energie disponibilă), în kW;

Qe – energia termică transformată în energie mecanică efectivă (lucru mecanic efectiv), în

kW;

Qr – fluxul termic cedat fluidului de răcire, în kW;

Qge – fluxul termic pierdut prin gazele de ardere, prin evacuare, în kW;

Qin – fluxul termic pierdut datorită arderii chimice incomplete, în kW;

Qrest – restul bilanțului termic, în kW.

Arderea combustibilului în cilindrii motorului se determină cu relația:

(2)

unde:

– este consumul de combustibil, în kg/s;

Qi – căldura de ardere inferioară a combustibilului, în kJ/kg.

3. FLUXUL TERMIC

Fluxul termic, Qe, echivalent lucrului mecanic efectiv este egal cu Pe, care este puterea

efectivă a motorului.

Randamentul efectiv al motorului este dat de raportul:

(3)

Fluxul termic pierdut prin fluidul de răcire, la motoarele răcite cu lichid se determină prin

măsurarea debitului apei de răcire în kg/s, și a temperaturii acestuia la intrare și ieșire din motor,

în ºC, obținându-se:

(4)

unde:

– este debitul apei de răcire, în kg/s;

c – căldura specifică medie a apei, în J/(kg∙K);

– temperaturile apei la intrare, respectiv la ieșire din motor, în ºC.

Fluxul termic pierdut prin gazele evacuate se determină făcând diferența dintre entalpia

gazelor arse evacuate și entalpia încărcăturii proaspete care intră în motor; aceasta deoarece la

umplerea cilindrului încărcătura proaspătă posedă o entalpie care nu intră în primul membru al

ecuației bilanțului termic:

(5)

unde:

– este debitul gazelor evacuate în kg/s;

– debitul de aer în kg/s;

140

– căldurile specifice ale gazelor evacuate și aerului, în kJ/(kg∙K);

– temperatura gazelor în racordul de evacuare, în ºC;

– temperatura aerului la admisie, în ºC.

Admițând că , rezultă:

(6)

Debitul de gaze se determină din relația:

(7)

unde:

S – este aria secțiunii țevii de evacuare, în m2;

w – viteza gazelor in țeava de evacuare, în m/s;

– densitatea gazelor evacuate, în kg/m3.

Viteza gazelor se obține măsurând presiunea dinamică pd cu ajutorul unui tub Pitot cuplat

cu un micromanometru, din relația:

(8)

unde:

pd – este presiunea dinamică, în N/m2.

Densitatea trebuie adusă la condițiile de lucru.

Fluxul termic pierdut datorită arderii chimice incomplete se determină prin analiza

gazelor evacuate și determinarea pe această cale a componenților care mai conțin energie chimică.

Arderea incompletă poate avea loc nu numai pentru un coeficient al excesului de aer 1, ci și în

cazul când 1, din cauza imperfecțiunii amestecului și a arderii:

(9)

unde:

– este cantitatea componenților nearși din gazele de evacuare, în N/s;

– căldura de ardere inferioară a componenților gazoși nearși din gazele de evacuare,

în kJ/ N.

Restul bilanțului termic se determină astfel:

(10)

și cuprinde toate celelalte pierderi care n-au fost luate în considerare, de exemplu, energia

termică corespunzătoare lucrului mecanic de frecare care nu trece în fluidul de răcire, energia

consumată pentru punerea în funcțiune a mecanismelor auxiliare, pierderile în mediul ambiant prin

suprafața exterioară a motorului etc.

4. DESCRIEREA INSTALAȚIEI

Mărimile necesare elaborării bilanțului termic la un anumit regim de funcționare al

motorului se obține din măsurători directe, având motorul montat pe un stand, completată cu

termometre pentru măsurarea temperaturii aerului admis în motor, a apei de răcire la intrarea și

ieșirea din motor.

Pe racordul de evacuare a apei de răcire se montează un robinet cu trei căi care permite

colectarea apei de răcire consumată în timpul măsurării și cântăririi acesteia. Instalația este

141

prevăzută cu un tub Pitot-Prandtl cu ajutorul căruia se măsoară presiunea dinamică a gazelor în

racordul de evacuare. La țeava de evacuare se montează un racord pentru captarea gazelor arse în

vederea determinării compoziției chimice a acestora.

Fig. 2 – Pregătirea materialelor pentru experiment

5. MERSUL LUCRĂRII

După intrarea motorului în regim normal de funcționare se determină consumul orar de

combustibil și puterea efectivă a motorului cu relațiile:

(11)

(12)

Se citește din trei în trei minute temperatura apei de răcire la ieșirea și intrarea în motor,

precum și temperatura gazelor evacuate și a aerului, făcându-se o medie pentru temperaturi (la

intrare și la ieșire) atât pentru apă, cât și pentru gaze, respectiv aer, determinându-se astfel

temperaturile te, ti, tge și ta.

Caracteristicile de ardere a unor combustibili sunt trecute în tabelul nr. 1.

Combustibilul Omin

[ kmol/kg ]

Lmin

[ kmol/kg ]

Qi

[ kJ/kg ]

Benzină 0,1065 0,5073 43524

Motorină 0,1043 0,4966 41850

Petrol 0,1058 0,4038 43105

Tabelul nr. 1 – Mărimile caracteristice ale unor combustibili

142

Din analiza chimică a gazelor rezultă compoziția acestora. Din tabele se iau căldurile

specifice ale componenților și se determină căldura specifică medie cu relația:

(13)

unde:

– sunt participațiile masice ale componentelor gazelor;

– căldurile specifice ale componentelor gazelor arse, se măsoară în .

Se măsoară presiunea dinamică a gazelor în racordul de evacuare și cu relația (8) se va

calcula viteza acestora. Se măsoară secțiunea racordului de evacuare și cu relația (7) se determină

debitul gazelor evacuate.

Valorile determinate experimental se trec într-un tabel, în care se introduc și mărimile

determinate analitic.

Pe baza rezultatelor măsurătorilor și a calculelor se va întocmi participația procentuală a

bilanțului termic, ca în figura de mai jos:

Fig. 2 – Diagrama fluxurilor de căldură ieșite

din conturul de bilanț termic al unui motor

Se indică, de asemenea, măsurile propuse pentru reducerea pierderilor de energie

termică.

6. CONCLUZII

Bilanțul termic al motorului poate fi întocmit pentru orice regim de funcționare al

motorului; de obicei, el se calculează pentru unitatea de timp (KJ/h), pentru unitatea de energie

(kWh) sau pentru timpul în care se consumă unitatea de cantitate de combustibil.

Calcularea bilanțului termic al unui motor oferă noi orizonturi spre găsirea de noi metode,

soluții pentru îmbunătățirea performanțelor unui motor.

Bilanțul termic este util în calcule de dimensionare a suprafețelor de răcire, calculul

instalației pentru recuperarea gazelor evacuate etc.

Bibliografie

[1] http://www.termo.utcluj.ro/termoluc/L21/lucr21.html.

[2] http://www.referat.ro/referate/Bilantul_termic_al_unui_motor_disel_in_patru_timpi_e

3974.html.

[3] http://www.documents.tips/documents/b ilantul-termic-al-unui-motor-1.html.

http://www.termo.utcluj.ro/termoluc/L21/lucr21.html

http://www.referat.ro/referate/Bilantul_termic_al_unui_motor_disel_in_patru_timpi_e3974.html

http://www.referat.ro/referate/Bilantul_termic_al_unui_motor_disel_in_patru_timpi_e3974.html

http://www.documents.tips/documents/b%20ilantul-termic-al-unui-motor-1.html

SECŢIUNEA a III-a

VARIA

144

PROBLEMĂ DE EXTREM CU APLICAŢII ÎN TEORIA RISCURILOR.

BATERII ACUMULATOARE PENTRU TENSIUNE ELECTROMOTOARE.

ELEMENTE DE FENOMEN REFERITOARE

LA SCURTCIRCUITUL ELECTRIC

(partea I)

Prof. univ. dr. ing. Nicolae GOLOVANOV

Departamentul Sisteme Electroenergetice

Universitatea „Politehnica” Bucureşti, Facultatea de Energetică

Prof. univ. dr. Gabriela ŞERBĂNOIU

Departamentul Poliţie de Frontieră, Pregătire Schengen şi Limbi Străine

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Drept


Departamentul de Inginerie şi Situaţii de Urgenţă

Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”, Facultatea de Pompieri

Student caporal Ioan Marian-Daniel RAȚIU

Student caporal Adrian-Grigore TURCU


Abstract:

This material deals with examples of some extreme applicable procedures in

physics which enable the fire risk evaluation and – depending on the case – the

explosion risk for specific and complementary activities of fire protection.

The students and the coordinators reserve themselves the copyright in

accordance with legislation in force for the information conveyed this way.

Keywords: apărare împotriva incendiilor, autovehicul, baterie de tensiune

electromotoare (t.e.m.), inițiere incendiu, inițiere explozie, prevenire a

incendiilor, rezervare, rezervare la incendiu, scurtcircuit electric, sistem

energetic național.

1. TERMINOLOGIE SPECIFICĂ ŞI CONEXĂ

Apărare împotriva incendiilor/fire protection – ansamblul integrat de activităţi

specifice, măsuri şi sarcini organizatorice, tehnice, operative, cu caracter umanitar şi de

informare publică, planificate, organizate şi realizate conform legislaţiei în vigoare, în scopul

prevenirii şi reducerii riscurilor de producere a incendiilor şi asigurării intervenţiei operative

pentru limitarea şi stingerea incendiilor în vederea evacuării, salvării şi protecţiei persoanelor

periclitate, protejării bunurilor şi mediului împotriva efectelor situaţiilor de urgenţă determinate

de incendii.

Autovehicul/vehicle – vehicul echipat cu motor de propulsie, utilizat pentru transportul

persoanelor sau a mărfurilor pe drumuri sau pentru tractarea pe drumuri a vehiculelor utilizate

pentru transportul persoanelor și/sau a mărfurilor; vehiculele care se deplasează pe șine

(tramvaie) și tractoarele agricole sau forestiere nu sunt considerate autovehicule.

Arson/arson – incendiu generat cu intenţii răuvoitoare; termen intraductibil din limba

engleză.

145

Baterie generatoare de tensiune electromotoare (t.e.m)/battery that generates electromotive voltage – sistem de acumulatoare cu rezistență electrică interioară, care se află în dotarea autovehiculelor; funcția principală a bateriei, este aceea de alimentare a alternatorului şi a circuitelor esenţiale ale autovehicului.

Incendiu/fire – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi în spaţiu, generează pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi implică/necesită pentru întreruperea proceselor de ardere/combustie, acţiuni organizate pentru intervenţie; sinonim, postiniţiere incendiu.

Iniţiere incendiu/fire initiation (1) – fenomen fizico-chimic generat urmare a neaplicării sau nerespectării conforme a legislației de apărare împotriva incendiilor (măsuri, reguli, proceduri etc., specificate de norme, normative etc.).

Iniţiere incendiu(ecuaţie)/fire initiation(ecuations) (2) – formă/funcţie implicită a ecuaţiei iniţierii unui incendiu; aceasta admite ca variabile dependente de timp şi spaţiu: mijlocul, sursa de aprindere/iniţiere, primul material combustibil (materialul solid, caracterizat prin factorul de masivitate, lichide combustibile sau inflamabile sau gaze în cantităţi care nu relevă stări de explozie) care generează aprinderea şi împrejurările; urmare a realizării fenomenului de iniţiere, combustia/arderea poate să înceteze (început de incendiu) sau după caz, combustia/arderea poate să continue (ecuaţia postiniţierii unui incendiu/triunghiul arderii), consecinţa fiind generarea de pagube umane şi/sau materiale; a se vedea ecuaţia iniţierii unui incendiu.

Inițiere explozie/explosion initiation (1) – fenomen fizico-chimic generat urmare neaplicării sau nerespectării conforme a legislației de apărare împotriva incendiilor (măsuri, reguli, proceduri etc., specificate de norme, normative etc.).

Iniţiere explozie/explosion initation (2) – formă/funcţie implicită a ecuaţiei iniţierii unei explozii; aceasta admite ca variabile dependente de timp şi spaţiu: mijlocul, sursa de aprindere/iniţiere, primul material combustibil (gaze naturale, gaze petroliere lichefiate, vapori ai lichidelor inflamabile sau combustibile, pulberi combustibile, prafuri combustibile etc., caracterizate de concentraţii cuprinse între L.I.E. şi L.S.E.) care generează aprinderea, respectiv împrejurările; ultima variabilă, reprezintă o dependenţă directă sau indirectă a factorului uman în raport cu variabilele enumerate; urmare a realizării fenomenului de iniţiere, combustia/arderea poate să înceteze (datorită consumului de material combustibil, prin lucru mecanic de explozie) sau după caz, combustia/arderea poate să continue prin dezvoltarea unor incendii, explozii, arderi virulente/deflagraţii, respectiv combinaţii ale acestora.

Iniţiere explozie/explosion initation (3) – stare de fenomen care relevă materializarea de pierderi umane şi/sau pagube materiale importante/semnificative, prin generarea de lucru mecanic (creştere simultană de temperatură şi presiune).

Prevenire a incendiilor/fire prevention – măsuri şi acţiuni prestabilite, care sunt destinate să prevină iniţierea unor incendii şi/sau să limiteze efectele acestora.

Rezervare/redundancy – acţiuni/prevederi realizate în principal, în faza de proiect, pentru instalaţii, utilaje etc., prin intermediul cărora se prevăd/stabilesc tehnic şi juridic, dublarea, triplarea etc., în mod total sau parţial a funcţiei/funcţiilor vitale şi/sau funcţiilor vulnerabile pentru un sistem tehnic, exact definit.

Rezervare la incendiu/redundancy at fire – concept care relevă prevederea în faza de

proiect sau după caz, în faza de exploatare, a unor soluţii tehnice în varianta n100%, 2n , n N ; referirea se face pentru: alimentarea cu energie electrică (iluminat de siguranţă,

electropompe pentru incendiu etc.). Scurtcircuit electric/electric short circuit – fenomen care se generează atunci când

izolaţia dintre două conductoare ale unei reţele sau ale unui aparat (utilizator sau receptor electric), se degradează şi între care, există diferenţă de potențial și când acestea pot să ajungă în contact unul cu celălalt sau când izolaţia unui conductor aflat sub tensiune faţă de pământ, se degradează.

Sistem Energetic Naţional/National Power Grid (1) – ansamblu de instalaţii proiectate şi exploatate în mod conform, pentru producerea, transportul, distribuţia şi furnizarea de energie electrică şi/sau termică.

Sistem energetic naţional/National power grid (2) – entitate cu natură de tip macrosistem cibernetic, constituit dintr-un/identificat printr-un sistem electroenergetic şi multiple

146

sisteme destinate pentru producerea de energie electrică şi termică (C.T.E., C.H.E., C.N.E. etc.), transportul de energie electrică (L.E.A. etc.), utilizatori casnici şi industriali interconectate între ele şi la Sistemul Energetic Internaţional European.

2. ELEMENTE GENERALE ŞI SPECIFICE

Bateriile tip acumulatoare pentru tensiune electromotoare se află în dotarea

autoturismelor, autovehiculelor, aeronavelor militare şi civile, navelor maritime şi fluviale etc., în

diferite soluţii constructive şi de rezervare.

În știință și tehnică se utilizează alimentarea cu energie electrică din baterii de tensiune

electromotoare (t.e.m.) în multe cazuri, dintre care cele mai importante sunt:

– pentru rezervarea sursei de bază, realizată/alimentată de la S.E.N. cu baterii t.e.m.

pentru tensiune continuă (toate tipurile de iluminat pentru siguranţă);

– pentru rezervarea sursei de bază, realizată/alimentată de la S.E.N. cu baterii t.e.m.

pentru tensiune continuă (cazul unor tipuri de instalaţii destinate detecţiei la incendiu);

– în cadrul sistemelor economice (industrie, agricultură, comerţ etc.) la funcționarea

electrocarelor, motostivuitoarelor etc.;

– în instalațiile electrice ale sistemelor de rezervare pentru iluminatul de siguranță,

definite conform cu prevederile normativului I-7/2013;

– pentru rezervarea sursei de bază (motoare de aviație) în cazul aeronavelor civile și

militare (sisteme de alimentare cu energie a instrumentelor de bord, comenzi servohidraulice etc.).

În practica curentă, exploatarea instalaţiilor electrice de joasă tensiune, respectiv a

instalaţiilor care admit funcţii de prevenire şi stingere a incendiilor, relevă acţiuni ale factorului

uman, care implică în mod periodic, materializarea unor activităţi de mentenanţă etc., în

conformitate cu reglementările tehnice şi juridice în vigoare.

La autoturisme și autovehicule, în general, variantele de dotare cu surse proprii de

tensiune electromotoare (t.e.m.) sunt 1(24V/48A), respectiv 2(24V/48A).

3. APLICAŢIA NR. 1

Un circuit electric de tensiune continuă simplu este alimentat la tensiunea electromotoare

)(rE cu rezistenţa internă echivalentă rnrech . , n finit, rRech . .Cerinţa unei evaluări pentru

risc la incendiu implică determinarea expresiei intensităţii maxime a curentului electric care se

poate genera în circuitul exterior al bateriei, dacă rezistenţă electrică echivalentă a circuitului,

este egală cu ..echR Se consideră că bateria de acumulatoare dotează un autoturism, iar fenomenul

de scurtcircuit este generat urmare unui accident auto, în împrejurări definite exact.

Rezolvare

Soluţia nr.1

Se consideră circuitul electric de joasă tensiune al unui autoturism, în forma simplificată

redată de figura 1.

Fig. 1 – Model simplificat pentru un circuit electric alimentat

de la un acumulator auto

sau

E = E(rech)

I

rech.

I

Circuit

electric Receptoare

I I

147

În figura 2 se prezintă același circuit în condiții de scurtcircuit.

Fig. 2 – Model simplificat pentru un circuit electric cu acumulator auto

în scurtcircuit

Utilizăm pentru rezolvare exprimarea teoremică în evaluarea intensităţii curentului

electric din circuitul electric redat în figura 1.

Aplicând teorema lui Ohm, pentru circuitul electric din figura 1, rezultă:

. . . . . .( )ech ech ech ech ech echE R I R I r U I r I R r . (1)

Atunci:

. .( )ech echU E r I r (2)

Puterea disipată în circuitul exterior admite expresia:

2

. .( ) ( )ech echP I r I E r I . (3)

Intersecţia curbei puterii din relaţia (3) cu abscisa oI corespunde unei puteri nule în

circuitul exterior:

2

. . . .( ) 0 ( ) 0ech ech ech echr I E r I I E r I r . (4)

Ecuaţia (4) admite soluţiile:

0.min1 II , (5)

şi

.2 max.

.

( )0ech

ech

E rI I

r . (6)

Soluţia nr. 2

Intensitatea curentului electric prin circuit admite expresia:

.

. .

( )ech

ech ech

E rI

R r

. (1)

Utilizând expresia puterii se obţine:

2

. .( )ech echP I I r E r I . (2)

Funcţia definită prin intermediul relaţiei (2) admite prin definiție gradul 2:

RRf : , cbxaxxf 2)( , (3)

pentru care, deoarece:

0a , 0b , 0c , (4)

Circuit

electric Receptoare

I I

sau

E = E(r)

I

rech.

I

Isc.

Isc.

148

aceasta admite un maxim al cărui vârf are coordonatele:

a

bf

a

bV

2;

2, (5)

respectiv:

2

. .

. .

( ) ( );

2 4

ech ech

ech ech

E r E rV

r r

, (6)

care este identică cu:

2

. .

. .

( ) ( );

2 4

ech ech

ech ech

E r E rV

r R

, (7)

dacă şi numai dacă:

.. echech rR . (8)

Deoarece funcţia definită de relaţia (2) este o parabolă, aceasta este simetrică din punct de vedere al reprezentării grafice, în raport cu abscisa oI:

.

.

( )

2

ech

ech

E rI

r

. (9)

Cea mai mare valoare pe care o poate lua funcţia IP este:

.max. .

.

( )echsc

ech

E rI I

r , (10)

expresie care corespunde pentru

2

. .( ) 0ech echP I I r E r I . (11)

Graficul funcţiei:

2

. .( ) ,ech echP I I r E r I (12)

este redat în figura 3.

Fig. 3 – Variaţia puterii 2

. .( ) .

ech echP I I r E r I

Soluţia nr. 3

Din punct de vedere teoremic și axiomatic cea mai mare valoare a intensităţii curentului electric generat într-un circuit electric de tensiune continuă reprezintă la limită, în timp şi spaţiu, valoarea intensităţii curentului de scurtcircuit (adică valoarea maximă).

P

rech..I 2

EI

Pmax.

.2 echr

E

.echr

E

.

2

. 4;

2M

echech r

E

r

E

A(0;0) I

149

Conform teoremei lui Ohm, intensitatea curentului electric prin circuit admite expresia (demonstrația este redată prin intermediul aplicației 1 și aplicației 2):

..

.)(

echech

ech

rR

rEI

. (1)

Corespunzător, din punct de vedere teoremic și axiomatic, rezultă:

. .

. .. max.

0 0. . .

( ) ( )lim lim

ech ech

ech echsc

R Rech ech ech

E r E rI I I

R r r

. (2)

Soluţia nr. 4

Din punct de vedere teoremic și axiomatic cea mai mare valoare a intensităţii curentului electric generat într-un circuit electric de tensiune continuă reprezintă la limită, în timp şi spaţiu, valoarea intensităţii curentului de scurtcircuit.

Conform teoremei lui Ohm, intensitatea curentului electric prin circuit admite expresia:

.

. .

( )ech

ech ech

E rI

R r

. (1)

Pentru rezistenţa electrică echivalentă, definită prin expresia:

2

..

.

4

d

l

S

lR echech

ech

, (2)

în care, mărimile utilizate sunt cele uzitate în mod curent și .echl este lungimea echivalentă

a circuitului electric rezistiv astfel definit. În aceste condiții rezultă:

. .

..

0 0. .

( )lim lim

ech ech

echsc

R Rech ech

E rI I

R r

.

.

0.

.

( )limech

ech

lech

ech

E r

lr

S

.

2

. .max.20

. . .

4 ( ) ( )lim

4ech

ech ech

lech ech ech

d E r E rI

l d r r

. (3)

Aplicația nr. 2

Se consideră un autoturism al cărui acumulator auto are tensiunea electromotoare (t.e.m.)

de valoare E(rech.) =12V, intensitatea electrică a curentului nominal 48I A , rezistența electrică

internă . 0,01echr , pentru care numărul 10n elemente sunt legate în serie. Să se evalueze

intensitatea curentului electric de scurtcircuit.

Rezolvare

Expresia puterii cedate circuitului exterior (Legea de variație) este:

2 2

. .( ) ( ) 0,1 12ech echP I r I E r I I I . (1)

Valoarea maximă a intensității curentului electric care se transferă circuitului exterior rezultă din relația:

2( )0,1 12 0,2 12 0

dP I dI I I

dI dI . (2)

150

În aceste condiții rezultă:

.. max.

( ) 12120

0,1

echsc

E rI I A

n r

. (3)

Deoarece:

2

2

( )0,1 0

d P I

dI , (4)

funcția (1) admite un extrem, care are conotație de maxim; în acest mod, intensitatea curentului electric din circuit, admite valoarea numerică cea mai mare (curent de scurtcircuit).

4. Notații și prescurtări utilizate

Notațiile și prescurtările utilizate în lucrare sunt: S.E.N. – Sistem Energetic Național,

C.T.E. – Centrală termoelectrică; C.E.T. – Centrală electrică de termoficare; C.H.E. – Centrală

hidroelectrică, C.N.E. – Centrală nuclearo-electrică; L.E.A. – Linie electrică aeriană, O.D.R.A.P.

– Ordin al ministrului dezvoltării regionale și administrației publice, U.P.U. – Unitate pentru

primiri urgențe, S.M.U.R.D. – Serviciul medical pentru urgențe, reanimare și descarcerare;

L.I.E. – limită inferioară de explozie; L.S.E. – limită superioară de explozie; O.D.R.A.P. – Ordin

al ministrului dezvoltării regionale și administrației publice, C.L.U. – combustibil lichid ușor;

N.P. – normativ de proiectare; I.P.C.T.-S.A. – Institut de proiectare în construcții și transporturi –

Societate pe Acțiuni; I.G.S.U. – Inspectoratul General pentru Situații de Urgență.

5. Concluzii

Scurtcircuitul electric reprezintă o cauză frecventă în cazul incendiilor și exploziilor care

se generează la autoturisme și autovehicule pe drumurile publice, în garaje, parcaje supraterane,

parcaje subterane etc.

Referinţe bibliografice. Reglementări tehnice

[1] ***O.D.R.A.P. nr. 364/09.03.2015 pentru aprobarea reglementării tehnice, Normativ

privind securitatea la incendiu a construcțiilor, partea a III-a, Instalații de detectare,

semnalizare și avertizare, indicativ P118/3-2015.

[2] ***Arafat, R. – Raport de activitate, Departamentul pentru Situații de Urgență și

instituțiile cooordonate, Ministerul Afacerilor Interne, București, 2016.


[1] Golovanov, N., Popescu, G., Dumitrana, T., Coatu, S. – Evaluarea riscurilor generate

de descărcări electrostatice, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.

[2] Popescu., I. ș.a. – Culegere de probleme de fizică pentru admiterea în învățământul

superior, Editura Politehnica București, 2000.

[3] Arafat, R., Hajnal, V. – Prim ajutor de bază și asistență de urgență în echipă, Curs de

inițiere cu studenții Facultății de Pompieri, Academia de Poliție „Alexandru Ioan

Cuza” și U.P.U. – S.M.U.R.D. Mureș, București, 2002.


inițiere cu studenții și personalul didactic al Facultății de Pompieri, Academia de

Poliție „Alexandru Ioan Cuza” și U.P.U. – S.M.U.R.D. Mureș, București, 2003.

151


inițiere cu studenții Facultății de Pompieri, Academia de Poliție „Alexandru Ioan

Cuza” și U.P.U. - S.M.U.R.D. Mureș, București, 2004.

[6] Popescu, G, Bălănescu, I. – Prevenirea incendiilor la autovehicule, Editura

Ministerului de Interne, București, 2005.

[7] Golovanov, N., Popescu, G., Pincu, M. – Măsuri de prevenire a incendiilor şi

exploziilor la autoturisme. Elemente de fenomen referitoare la scurtcircuitul electric,

Buletinul Pompierilor nr. 2(12)/2005.




[10] Popescu, G. – Evaluarea riscurilor. Aplicaţii matematice, Editura Matrix Rom,

Bucureşti, 2013.

[11] Şerbănoiu, G. – Aspects of Insurance Against Fire, Managementul situaţiilor de

urgenţă „SIGPROT-2014“, Lucrările Conferinţei Ştiinţifice Internaţionale din

Facultatea de Pompieri, ediţia a XVI-a, Bucureşti, 2014, Editura MatrixRom,

Bucureşti, 2014.

[12] Şerbănoiu, G. – Aspects of Insurance Against Fire, Buletinul Pompierilor nr. 1/2015,

Editura Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2015.

[13] Şerbănoiu, G. – English for Business and Professions, ediția a II-a, Editura Sitech,

Craiova, 2015.

[14] Uban, V., Darie, E., Popescu, G., Damian, C. – Fizică. Rezolvarea subiectelor date la

concursul de admitere Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza“, Facultatea de

Pompieri 2006 - 2016, Editura Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2016.

[15] Şerbănoiu, G., Golovanov, N., Toader, C., Retezan, A., Popescu, G. – Conceptul de

apărare împotriva incendiilor. Stingerea incendiilor. Hidraulică şi mecanica fluidelor.

Concepte conexe. Terminologie specifică şi conexă (partea I-a), Buletinul Pompierilor

nr. 2/2016, Editura Ministerului Afacerilor Interne, București, 2017.

[16] Şerbănoiu, G., Golovanov, N., Toader, C., Retezan, A., Popescu, G. – Conceptul de

apărare împotriva incendiilor. Stingerea incendiilor. Hidraulică şi mecanica fluidelor.

Concepte conexe. Terminologie specifică şi conexă (partea I-a)/(în curs de publicare),

Buletin Informativ și Documentar nr. 3/2017, Editura Ministerului Afacerilor Interne,

București, 2017.

152

PROBLEMĂ DE EXTREM CU APLICAŢII

ÎN TEORIA RISCURILOR




Dr. ing. colonel Cristian DAMIAN

Serviciul Publicații de Specialitate

Inspectoratul General pentru Situații de Urgență

Abstract: The material issues the requirement for some applications/extreme problems in Physics for the authors develop ten different ways of solving.

Keywords: Fire Prevention, Firefighting, Extreme Values of a Real Variable

1. APLICAȚIE

Un circuit electric de curent continuu simplu este alimentat cu tensiunea

electromotoare .( )echE r cu rezistenţa internă echivalentă rkrech . , k finit, k N . Cerinţa unei

activități pentru evaluare la risc de incendiu şi/sau la risc de explozie implică determinarea expresiei puterii maxime cedată circuitului exterior bateriei în condiţiile în care, rezistenţa

electrică echivalentă a circuitului exterior este egală cu .echR ( .. echech rR ).

Rezolvare

Soluţia nr. 1 Conform teoremei lui Ohm aplicată circuitului electric simplu rezultă intensitatea

curentului electric:

..

. )(

echech

ech

rR

rEI

. (1)

Puterea debitată la bornele bateriei admite expresia:

22 . .

. 2

. .

( )( ) ech ech

ech

ech ech

R E rP I U I R I

R r

. (2)

Din condiţia:

0)(

.

echdR

IdP .. echech rR . (3)

Pentru această valoare, se realizează transferul maxim de putere în circuitul exterior,

deoarece:

0)(

2

.

2

echdR

IPd. (4)

153

În aceste caz, rezultă:

2 2 2

. . . .max. 2

. .. .

( ) ( ) ( )

4 4

ech ech ech ech

ech echech ech

R E r E r E rP

R rR r

. (5)

Puterea cedată circuitului exterior bateriei admite expresia:

.max,0 PP , (6)

respectiv

2

.

.

( )( ) 0,

4

ech

ech

E rP I

R

, (7)

sau

2

.

.

( )( ) 0,

4

ech

ech

E rP I

r

. (8)

Soluţia nr. 2


22 . .

. 2

. .

( )( ) ech ech

ech

ech ech

R E rP I U I R I

R r

2

.

2

. .

.

( )

4

ech

ech ech

ech

E r

rR r

R

. (9)

Atunci:

2 2

. .max.

. .

( ) ( )

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP P

r R

, (10)

este adevărată dacă şi numai dacă

..

.

. 0 echech

ech

ech rRR

rR . (11)

Soluţia nr. 3


22 2. .2 . . .

. 2 2

.. . . .

( ) ( )( ) 1

4

ech echech ech echech

echech ech ech ech

R rR E r E rP I U I R I

rR r R r

, (12)

se observă că, dacă

00 ..

2

.. echechechech rRrR , (13)

rezultă

.. echech rR . (14)

Atunci rezultă:

2 2

. .max.

. .

( ) ( )

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP

r R

. (15)

154

Soluţia nr. 4


22 . .

. 2

. .

( )( ) ech ech

ech

ech ech

R E rP I R I

R r

. (16)

Derivata întâi a puterii cedată circuitului exterior bateriei admite expresia:

22. . .

.2 2

. . .. . . .

( )( )( )ech ech ech

ech

ech ech echech ech ech ech

R E r RdP I d dE r

dR dR dRR r R r

2 .. 2

. .

( ) 0ech echech

ech ech

R rE r

R r

. (17)

Din relaţia (17) rezultă:

.. echech rR . (18)

Deoarece:

2

.

2 )(

echdR

IPd< 0, (19)

rezultă

2 2

. .max.

. .

( ) ( )

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP P

r R

, (20)

care este adevărată pentru

.. echech rR . (21)

Soluţia nr. 5 Intensitatea curentului electric prin circuit admite expresia:

.

. .

( )ech

ech ech

E rI

R r

. (22)


2

.( )echP I I r E r I . (23)

Valoarea maximă a puterii cedate circuitului exterior caracterizat de rezistenţa electrică

.echR se calculează astfel:

2

. . . .

( )( ) 2 ( ) 0ech ech ech ech

dP I dI r E r I r I E r

dI dI , (24)

rezultă

.

.

( )

2

ech

ech

E rI

r

. (25)

Deoarece:

.2

2

2)()(

echrdI

IdP

dI

d

dI

IPd

0, (26)

155

rezultă că puterea admite un maxim care poate fi transferat circuitului exterior, pentru valoarea:

.

.

( )

2

ech

ech

E rI

r

. (27)

Rezultă atunci:

2 2

. .

. .

( ) ( )

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP I

r R

, (28)


.. echech rR . (29)

Soluţia nr. 6

Raportat la expresia puterii, demonstrată anterior, avem:

2

.( ) ( )echP I r I E r I , (30)

sau în mod echivalent

2

.( ) ( ) 0echr I E r I P I . (31)

Discriminantul ecuaţiei (2) este egal cu:

2

1 .( ) 4 ( )echE r r P I . (32)

Intensităţile curentului electric prin circuit admit expresiile-soluţii:

2

. .

1,2

( ) ( ) 4 ( )

2

ech echE r E r r P II

r

. (33)

Condiţia necesară şi suficientă ca în circuitul electric să se genereze intensitate a

curentului electric este determinată de condiţia:

2

.( ) 4 ( )echE r r P I ≥0 2 2

. .( ) ( )( ) 0,

4 4

ech echE r E rP I P

r r

, (34)

de unde rezultă că, puterea maximă cedată circuitului exterioreste egală cu

2

.max.

.

( )

4

ech

ech

E rP

r

, (35)

sau

2

.max.

.

( )

4

ech

ech

E rP

R

. (36)


.. echech rR . (37)

Soluţia nr. 7

Expresia puterii electrice prin circuitul electric admite expresia:

22 .

. . 2

. .

( )( ) ech

ech ech

ech ech

E rP I R I R

R r

, (38)

156

care este echivalentă cu

2 2 2

. . . . .( ) 2 ( ) ( )) ( ) 0ech ech ech ech echP I R P I r E r R P I r . (39)

Discriminantul ecuaţiei (2) este:

.

22 2 2 2 2

. . . . . .2 ( ) ( ) 4 ( ) ( ) ( ) 4 ( )echR ech ech ech ech ech echP I r E r P I r E r E r P I r . (40)

Expresia puterii electrice cedată circuitului admite soluţiile:

2 2

. . . . .

1,2 2

.

( ) 2 ( ) ( ) ( ) 4 ( )( )

2

ech ech ech ech ech

ech

E r P I r E r E r P I rP I

R

. (41)

Condiţia necesară şi suficientă pentru care se generează putere în circuitul electric, de

curent continuu este dată de condiţia:

2

. .( ) 4 ( ) 0ech echE r P I r

2 2

. .

. .

( ) ( )( ) ( ) 0,

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP I P I

r r

, (42)

de unde rezultă că puterea maximă cedată circuitului exterior admite expresia:

2

.max.

.

( )

4

ech

ech

E rP

r

, (43)

care este identică cu relaţia

2

.max.

.

( )

4

ech

ech

E rP

R

, (44)

dacă şi numai dacă

.. echech rR . (45)

Soluţia nr. 8 Expresia puterii cedată circuitului exterior este:

2

2 2. .. . . 2

. . . .

( )( ) ( )ech ech

ech ech ech

ech ech ech ech

E r RP I R I R E r

R r R r

. (46)

În aceste condiţii:

.max)( PIP , (47)

dacă şi numai dacă, expresia

2

..

.

echech

ech

rR

R

, (48)

admite o valoare maximă.

Mărimea fizică .echR este necesar şi suficient să fie soluţie a ecuaţiei:

xrR

R

ech

ech

2

.

. , (49)

157

respectiv a ecuaţiei

012 2

...

2

. echechechech rxRrxRx , (50)

care are soluţii reale, numai dacă discriminantul ecuaţiei (5) în .echR ,

.

22 2 2

. . . .2

1 12 1 4 2 4

echR ech ech ech echr x x r r rx x

≥0, (51)

care implică

04

12 2

.

2

. echech rx

r x

rr echech

122 ..

x

rrrx

echechech

1222

1... . (52)

Se acceptă doar soluţia:

.4

1

echrx

. (53)

Rezultă ecuaţia:

0022

..

2

...

2

. echechechechechech rRrRrR , (54)

care admite soluţia dublă

.. echech rR . (55)

Rezultă astfel:

2 2

. .max.

. .

( ) ( )

4 4

ech ech

ech ech

E r E rP

r R

. (56)

Soluţia nr. 9 Expresia puterii cedată circuitului exterior este:

2

..

.2

2

..

.

2

.)(echech

ech

echech

echechrR

RE

rR

ERIRIP

. (57)

Atunci:

.max)( PIP , (58)

dacă şi numai dacă, expresia

2

..

.

echech

ech

rR

R

, (59)

admite o valoare maximă.

Rezistenţa electrică .echR , este necesar şi suficient să fie soluţie a ecuaţiei:

xrR

R

echech

ech

2

..

. , 10 x , (60)

sau

012 2

...

2

. echechechech rxRrxRx , (61)

158

care admite soluţii reale, dacă şi numai dacă

.

2 2

. . .2 1 4 1 4echR ech ech echr x x r r x ≥0, (62)

din care rezultă

.4

10

echrx

. (63)

Utilizând valoarea maximă a relaţiei (63) definită de:

.4

1

echrx

, (64)

în ecuaţia (60) rezultă

02 2

..

2

.

2

. echechechech rrRR , (65)

respectiv

.. echech rR . (66)

Atunci:

2 2

. .max.

.

( ) ( )

4 4

ech ech

ech

E r E rP

r R

. (67)

Soluţia nr. 10

Intensitatea curentului electric prin circuit admite expresia:

.

. .

( )ech

ech ech

E rI

R r

. (68)


2

. .( )ech echP I I r E r I . (69)

Funcţia dată prin relaţia (2) are gradul 2 şi este definită prin:

RRf : , cbxaxxf 2)( , (70)

pentru care, deoarece

0a , 0b , 0c , (71)

se pune în discuţie existenţa unui maxim, al cărui vârf are coordonatele

a

bf

a

bV

2;

2.max . (72)

.

2

.

.max4

;2 echech r

E

r

EV , (73)

este identic cu punctul de coordonate

2

. .max.

. .

( ) ( );

2 4

ech ech

ech ech

E r E rV

r R

, (74)

dacă şi numai dacă

.. echech rR . (75)

159

2. CONCLUZII

Aplicația propusă se identifică în practică cu instalațiile electrice de joasă tensiune ale

autovehiculelor, alimentate de la surse de curent continuu.

La autoturisme și autovehicule, în general, variantele de dotare cu surse proprii de

tensiune electromotoare (t.e.m.) sunt realizate în variantele 1 (24 / 48 )x V A , respectiv 2 (24 / 48 )x V A .

Puterea maximă cedată circuitului exterior se realizează la valori ale intensității electrice

egale numeric, cu jumătate din valoarea intensității electrice a curentului de scurtcircuit care se

poate genera în raport cu anumite împrejurări, în circuitul pus în discuție.


[1] Golovanov, N., Popescu, G., Dumitrana, T., Coatu, S. – Evaluarea riscurilor generate

de descărcări electrostatice, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.

[2] Golovanov, N., Popescu, G., Pincu, M. – Măsuri de prevenire a incendiilor şi

exploziilor la autoturisme. Elemente de fenomen privind scurtcircuitul electric,

Buletinul Pompierilor nr. 2(12)/2005.




[5] Popescu, G. – Evaluarea riscurilor. Aplicaţii matematice, Editura MatrixRom,

Bucureşti, 2013.

[6] Popa, E.,Turcu, A., Raţiu, D., Dragomir, I., Popescu, G., Darie, E. – Aplicaţii ale unei

probleme de extrem în teoria riscurilor, Buletinul Pompierilor nr. 1/2016, Editura

Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2016.

[7] Mircea, L., Dragomir, I., Turcu, A., Raţiu, D., Popescu,G., Darie, E. – Funcţii de

optimizare. Aplicaţii în teoria riscurilor, Buletinul Pompierilor nr. 1/2016, Editura

Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2016.

[8] Uban,V., Darie, E., Popescu, G., Damian, C. – Fizică. Rezolvarea subiectelor date la

concursul de admitere Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza“, Facultatea de

Pompieri 2006-2016, Editura Ministerului Afacerilor Interne, Bucureşti, 2016.

ministerul afacerilor interne creştere a rezistenţei la foc, autor: ... descarcerare, precum și...

Documents