Mitä on tulipalo?
Tulipalo, eli hallitsemattomasti valloilleen päässyt tuli, vaatii alkaakseen ja pysyäkseen yllä kolme asiaa; syttyvän aineen sekä riittävästi lämpöä ja happea. Useimmat tulipalot ovat seurausta pyrolyysi- ja hapettumisreaktioista.
Pyrolyysiprosessi tapahtuu, kun tarpeeksi lämpöä kohdistuu syttyvän aineen pinnalle. Aineesta alkaa tällöin jossain vaiheessa vapautua syttyviä kaasuja (esim. CH4 = metaani).
Hapettumisprosessi tapahtuu, kun lisää energiaa kohdistuu ilmaan ja syttyviin kaasuihin. Tässä vaiheessa ilmassa olevat happimolekyylit jakautuvat ja yhdistyvät syttyvän kaasun molekyyleihin (esim. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O). Tämä prosessi vapauttaa energiaa, jonka me näemme tulipalona, eli liekkeinä ja lisääntyvänä lämpönä, joka puolestaan edelleen kiihdyttää polttoaineen pinnalla tapahtuvaa pyrolyysireaktiota. Tulipalo jatkuu, kunnes joku kolmesta palon edellytyksestä (polttoaine, lämpö, happi) poistuu tai poistetaan.
Vesisumu on tehokas keino taistella tulipaloja vastaan, sillä se pystyy estämään sekä pyrolyysi- että hapettumisreaktioita.
Miten vesisumu estää tulipalon kemiallisia prosesseja?
Hapettumisprosessin estäminen
Palon jäähdyttäminen: Pienet vesipisarat haihtuvat helposti, koska niillä on tilavuuteensa nähden suuri pinta-ala. Veden haihtumiseen tarvitaan energiaa ja tämä energia otetaan tulipalosta. Jos palosta voidaan ottaa energiaa yhtä paljon kuin se tuottaa, on palo hallinnassa.
Palon tukahduttaminen: Veden haihtuminen muodostaa vesihöyryä, joka ei osallistu hapettumisprosessiin. Se on siis niin sanottu inerttikaasu. Se auttaa vähentämään hapen määrää palon läheisyydessä korvatessaan ”normaalia” ilmakehää. Mitä enemmän inerttikaasua on palon läheisyydessä, sitä parempi teho sillä on. Happitason pudotessa riittävästi palo ei voi jatkua, sillä hapettumisreaktion ylläpitäminen veisi enemmän energiaa kuin mitä se tuottaa.
Pyrolyysiprosessin estäminen
Palon puhaltaminen sammuksiin: Vesipisarat lähtevät suuttimista suurella nopeudella ja joissain tapauksissa tätä voidaan hyödyntää palon puhaltamisessa sammuksiin. Tällöin itseasiassa tapahtuu energian lähteen, eli palavien kaasujen, poistaminen palavan materiaalin pinnalta, jolloin syttyviä kaasuja ei enää pääse muodostumaan. Näin tuli tukahduttaa itsensä.
Palon kasteleminen: Osa vedestä peittää palavan aineen pinnan ja estää syttyvien kaasujen muodostumisen, sillä veden täytyy haihtua ennen kuin pinta voi kuumeta ja lisää kaasuja muodostua.
Miksi vesisumusuuttimet ovat tehokkaita, vaikka ne käyttävät vähemmän vettä?
Erityisvalmisteisten suuttimien avulla vesisumujärjestelmä levittää suurella nopeudella laajan valikoiman erikokoisia pisaroita. Toiset pisaroista ovat lähes näkymättömiä, toiset suurempia. Erikokoiset pisarat auttavat sammuttamaan paloa samanaikaisesti erilaisin tavoin.
– Suurimmat pisarat tunkeutuvat liekkien läpi palavan aineen pinnalle, missä ne ehkäisevät syttyvien kaasujen muodostumista
– Keskikokoiset pisarat tunkeutuvat liekkeihin ja höyrystyvät palon sisällä inerttikaasuksi syrjäyttäen happea palon läheisyydestä
– Pienimmät pisarat höyrystyvät palon ulkopuolella luoden sen ympärille viileämmät olosuhteet, mikä estää palon leviämistä
Vesihöyry sekä palon sisällä että ulkopuolella auttaa hidastamaan paloa ja mahdollistaa sen, että yhä enemmän vettä pääsee palavan aineen pinnalle. Vesisumu mahdollistaa siis neljä samanaikaista palontorjuntamenetelmää, jolloin vedenkäyttö voidaan optimoida.