Hoe werkt een vuur, welke mechanismen zijn in werking en hoe werkt een brandveiligheidsgereedschap? Dit zijn vragen die door verschillende partijen op verschillende manieren worden uitgelegd. In deze blogpost zullen we een deel van Max Nijmans scriptie over een brandvertragend middel gebruiken om de mechanismen van een vuur op een wetenschappelijke manier te beschrijven. Dit gebeurt met behulp van de vuur viervlak, een iets complexere maar complete versie van de populaire vuur driehoek.
Citaat uit: Nijman, M. (2024). Kaumera als brandvertragend middel – de kansen en obstakels voor maatschappelijke implementatie volgens de SBMI in vergelijking met het Lean Startup Model. TU Delft.
Ten eerste is het belangrijk om te vermelden dat de mechanismen van hoe vuur werkt en dus de mechanica van hoe brandblusgereedschap op het vuur reageert, slecht begrepen worden. Dit geldt voor de meeste mechanismen die verband houden met vuur en brandveiligheidsproducten; ze zijn dus grotendeels empirisch bepaald. Dit weerhoudt partijen er echter niet van om nieuwe brandveiligheidsproducten te ontwikkelen, maar dit gebeurt zelden vanuit een theoretisch perspectief. Dit betekent ook dat wetgeving wordt gemaakt op basis van empirisch bewijs waaraan een product moet voldoen (Price et al., 2001).
De vuur driehoek is een veelgebruikt model om de vereisten voor een vuur uit te leggen, maar dit is een vereenvoudiging. De driehoek noemt drie vereisten voor branden en dus voor brandbestrijding: warmte, zuurstof en brandstof. Nauwkeuriger zou het zijn om het te beschrijven als een vuur vierhoek, omdat er vier componenten relevant zijn voor het bestaan van vuur, zoals weergegeven in Figuur 4. De vierde component is voortplanting. Deze vierhoek beschrijft de componenten die een vuur maken en dus moet één of meer van deze componenten worden verwijderd om het vuur te blussen (Till & Coon, 2018).
Figuur 4: Vuurtetraëder die de drie traditionele aspecten combineert met het meer technische aspect voortplanting.
Vuur is een verbranding, wat per definitie een exotherme reactie is die zuurstof vereist. Het verwijderen van de zuurstof stopt daarom de exotherme reactie en dus het vuur.
Om een vuur te starten, moet een bepaalde temperatuur worden bereikt. De warmte die door de reactie van het vuur wordt gegenereerd, stelt het vuur in staat om de ontstekingstemperatuur te handhaven die nodig is om de exotherme reactie uit te voeren, en dus is het zelfvoortplantend. Door de temperatuur te verlagen, wordt het vuur op twee manieren gestopt. Het verwijderen van de warmte die door het vuur wordt gegenereerd, voorkomt dat het vuur zich voortplant door de ontstekingstemperatuur niet langer te bereiken. Bovendien vertraagt het verlagen van de temperatuur de chemische reacties, waardoor de voortplanting van de reactie wordt vertraagd.
Naast zuurstof is er brandstof nodig: dit is vaak een organische verbinding die met zuurstof reageert, maar kan ook een metaal of een andere energierijke verbinding zijn, zoals ammoniumverbindingen (Rogaume & Batiot, 2023). Door de toegang tot brandstof te verwijderen, worden extra exotherme reacties voorkomen en stopt het vuur.
The last component, as mentioned, is the propagation. A fire is a chain reaction of radical molecules that radicalise other molecules such as oxygen and the stable fuel. This allows the fuel to become radical as well as the oxygen, which then combusts, releasing more volatiles into the fire. This is a chain reaction, being propagated until either the fuel is gone, the oxygen is gone or the volatiles are captured. By capturing these volatiles, one can both extinguish the fire and minimise the number of toxic compounds being generated (European Chemicals Agency, 2023).
Bronnen:
European Chemicals Agency. (2023). Regulatory strategy for flame retardants. Publications Office. https://data.europa.eu/doi/10.2823/854233
Price, D., Anthony, G., & Carty, P. (2001). Introduction: Polymer combustion, condensed phase pyrolysis and smoke formation. In Fire Retardant Materials (pp. 1–30). Elsevier. https://doi.org/10.1533/9781855737464.1
Rogaume, T., & Batiot, B. (2023). Combustion and Fluid Mechanics, Advance in Fire Safety Science, Volume 1. Applied Sciences, 13(1), Article 1. https://doi.org/10.3390/app13010324
Till, R. C., & Coon, J. W. (2018). Fire Protection: Detection, Notification, and Suppression. Springer.
Voor meer informatie, bekijk de volgende berichten of plaats een vraag hieronder!
