Przyczyny i mechanizmy powstawania szkód
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTSWWSJ-PiMPS |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Przyczyny i mechanizmy powstawania szkód |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | jednolite magisterskie |
Rodzaj przedmiotu: | wybieralny |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 30/x, C 16/+, L14/+; razem: 60 godz. |
Przedmioty wprowadzające: | Chemia / Znajomość podstaw teoretycznych określających związek budowy molekularnej z makroskopowymi właściwościami materiałów. Znajomość podstawowych praw określających przebieg reakcji chemicznych, zasad kształtowania się składu chemicznego produktów przemiany. Informatyka / Umiejętność rozwiązywania zadań obliczeniowych z wykorzystaniem programów komputerowych. Termodynamika i transport ciepła / Znajomość podstawowych praw termodynamiki technicznej, umiejętność analizy procesów wymiany ciepła. |
Programy: | semestr siódmy / Inżynieria bezpieczeństwa / wszystkie specjalności |
Autor: | dr hab. inż. Andrzej PAPLIŃSKI, dr inż. Łukasz OMEN |
Bilans ECTS: | aktywność / obciążenie studenta w godz. 1. Udział w wykładach / 30 godz. 2. Udział w laboratoriach / 14 godz. 3. Udział w ćwiczeniach / 16 godz. 4. Udział w seminariach / 0 godz. 5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 9 godz. 6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 17 godz. 7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 19 godz. 8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 godz. 9. Realizacja projektu / 0 godz. 10. Udział w konsultacjach / 28 godz. 11. Przygotowanie do egzaminu / 15 godz. 12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 godz. 13. Udział w egzaminie / 2 godz. Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 150 godz./ 5 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 90 godz. / 3 ECTS Zajęcia powiązane z działalnością naukową 150 godz./ 5 ECTS |
Skrócony opis: |
Definicja szkody. Rodzaje szkód. Szkody mechaniczne, niszczące działanie sił mechanicznych. Zagrożenia powodowane konstytutywnymi właściwościami materiałów i substancji chemicznych. Materiały niebezpieczne. Rodzaje szkód chemicznych. Przereagowanie materiału energetycznego. Rozwój spalania, fala spalania. Rodzaje pożarów, mechanizmy rozwoju pożaru, czynniki rażące pożaru. Oddziaływanie strumienia cieplnego na materiały, aktyniczne skutki promieniowania. Mechanizmy zapłonu, parametry krytyczne. Niszczące działanie prądów. Akceleracja spalania, wybuch i detonacja. Wybuchy przemysłowe. Prewencja przeciwzagrożeniowa i przeciwwybuchowa. Substancje szkodliwie w produktach spalania, Mechanizmy szkodliwego działania produktów spalania na osoby i materiały. |
Pełny opis: |
Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych 1. Pojęcia bezpieczeństwa i zagrożenia / 2 / Definicje bezpieczeństwa i zagrożenia. Postrzeganie bezpieczeństwa wg D. Freia. Definicja szkody. Rodzaje szkód. Podstawy systemowej analizy zagrożeń 2. Szkody mechaniczne / 2 / Niszczące działanie sił mechanicznych. Wpływ struktury krystalicznej materiału na odporność mechaniczną. Warunki mechanicznego zniszczenia materiału. Hipoteza Hubera-Misesa. Odporność mechaniczna na obciążenia zmienne w czasie 3. Szkody chemiczne / 2 / Mechanizmy tworzenia zagrożeń przez niebezpieczne substancje chemiczne. Niekontrolowane wydzielenie energii jako źródło zagrożeń. Substancje chemiczne zdolne do wydzielenia energii w wyniku przemiany swojej struktury chemicznej. 4. Przereagowanie materiału energetycznego / 2 / Skład chemiczny produktów jako podstawa prognozowania zagrożeń. Standardowy stan pierwiastków. Entalpie tworzenia materiałów palnych i produktów spalania. Określanie bilansu energetycznego reakcji. Prawo Hessa 5. Ścisłe i przybliżone metody określania składu chemicznego produktów / 2 / Termodynamiczne podstawy określania chemicznego składu produktów. Ścisłe metody określania równowagowego składu chemicznego mieszaniny reaktywnej. Przybliżone metody wyznaczania składu produktów przemiany materiałów palnych. 6. Mechanizmy rozwoju pożaru / 2 / Rodzaje pożarów. Pożar rozlewiska i pożar strumieniowy. Mechanizmy kontrolujące rozwój i szybkość procesu. Przybliżone metody określania masowej szybkości spalania. Określanie charakterystyk płomienia. Określanie intensywności emitowanego strumienia promieniowania cieplnego 7. Fala spalania / 2 / Fala spalania – rejestracje eksperymentalne. Model laminarnej fali spalania Mallarda – Le Chatelier’a. Wpływ składu chemicznego, gęstości właściwej, temperatury początkowej, ciśnienia na prędkość przemieszczania się płomienia 8. Narażenia termiczne / 2 / Oddziaływanie strumieni ciepła na materiały i organizmy żywe. Progi oddziaływania. Zniszczenia materiałów i narażenia organizmów żywych. Aktyniczne skutki promieniowania. Stopnie oparzeń. 9. Zapłon /2 / Minimalna energia zapłonu (MEZ). Parametry krytyczne zapłonu, energia aktywacji, czas indukcji, objętość krytyczna. Wpływ składu chemicznego i parametrów termodynamicznych mieszaniny palnej na warunki zapłonu 10. Niszczące działanie prądów elektrycznych / 2/ Charakterystyki wyładowania elektrycznego. Faza przebicia, faza łuku elektrycznego i faza jarzeniowa. Zapłon od iskry elektrycznej. Elektryczność elektrostatyczna. Powstawanie zagrożeń niekontrolowanymi wyładowaniami elektrycznymi 11. Akceleracja spalania. Wybuch / 2 / Rozwój spalania w przestrzeni otwartej i zamkniętej. Wybuch w przestrzeni zamkniętej, indeksy wybuchowości. Dolna i górna granice wybuchowości. 12. Układy i materiały tworzące zagrożenia wybuchowe / 2 / Spalanie chmury gazowo-powietrznej. Zjawisko BLEVE. Generacja powybuchowej fali nadciśnienia. Strefy zagrożeń 13. Wybuchy przemysłowe / 2 / Palne zawiesiny pyłowe organiczne i nieorganiczne. Pięciokąt wybuchu pyłowego. Powstawanie zagrożeń wybuchem i detonacją zawiesin pyłowo-powietrznych. 14. Zagrożenia wybuchowe / 2 / Scenariusze awarii, pożarów i wybuchów w złożonych układach technicznych. Prognozowanie, potencjalne scenariusze rozwoju, minimalizacja potencjalnych skutków 15. Substancje szkodliwie w produktach spalania / 2 / Spalanie niepełne i niecałkowite. Charakterystyki szkodliwych i toksycznych substancji chemicznych występujących w produktach spalania paliw kopalnych. Wykrywanie i metody obniżania ilości substancji szkodliwych wprowadzanych do atmosfery w wyniku przemysłowej działalności człowieka Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna 1. Identyfikacja parametrów charakterystycznych układów zawierających materiał energetyczny / 2 /. Określanie wypadkowego składu chemicznego mieszanin zawierających paliwo i utleniacz, obliczanie bilansu tlenowego 2. Uproszczone metody określania składu chemicznego produktów spalania / 2 / Metoda Berthelota dla mieszanin o dodatnim bilansie tlenowym. Równania bilansu masy dla produktów spalania. Określane składu produktów w warunkach całkowitego zgazowania węgla 3. Określanie bilansu energetycznego przemiany materiałów energetycznych / 2 / Wyznaczanie energii przemiany na podstawie składu chemicznego produktów. Entalpie tworzenia materiałów palnych i produktów. Zastosowanie prawa Hessa 4. Określanie składu chemicznego i temperatury spalania mieszaniny gazowej / 2 / Określanie temperatury produktów, wykorzystanie średnich wartości ciepła właściwego. Szacowanie prędkości laminarnej fali spalania wg modelu Mallarda – Le Chateliera 5. Scenariusze zagrożeń tworzonych przez gazowe mieszaniny palne / 2 / Analiza mechanizmów powstania i rozwoju wypadków i awarii spowodowanych niekontrolowanym przereagowaniem mieszanin palnych, zwłaszcza mieszanin węglowodorowo-powietrznych 6. Określanie górnej i dolnej granicy palności mieszanin powietrzno-gazowych / 2 / Zastosowanie stężeniowych i energetycznych metod do określania granic palności mieszanin gazów palnych z powietrzem, porównanie z wartościami określanymi eksperymentalnie 7. Wybuch w przestrzeni zamkniętej / 2 / Warunki rozwoju spalania i wybuchu mieszanin gazowych i zawiesin pyłowych - podobieństwa i różnice. Rozwój spalania i wybuchu w korytarzach, szybach windowych. Warunki generacji fal detonacyjnych 8. Scenariusze wybuchów, awarii i katastrof przemysłowych / 2 / Analiza mechanizmów powstania, ocena charakteru i parametrów wybuchów w instalacjach przemysłowych, zwłaszcza powodowanych wybuchem zawiesin pyłowych Laboratoria / metoda praktyczna 1. Budowa modelu numerycznego na potrzeby analiz pożarowych z punktowo zlokalizowanym źródłem pożaru / 4 / Rozpoznanie podstawowych funkcjonalności oprogramowania PyroSim. Budowa podstawowego modelu pożarowego z wykorzystaniem funkcji HRR. 2. Ocena zagrożenia wywołanego zadymieniem w warunkach pożaru w zależności od rodzaju materiału palnego /2/ Dokonanie analizy zadymienia w objętości domeny obliczeniowej podstawowego modelu pożarowego na podstawie wyników jakościowych i ilościowych z wykorzystaniem danych materiałowych zawartych w bibliotece programu PyroSim. 3. Wyznaczanie przebiegu zmian wybranych parametrów gazodynamicznych atmosfery w warunkach zagrożenia pożarowego / 2/ Wyznaczenie przebiegu zmian ciśnienia, temperatury i prędkości przepływu w warunkach pożaru. Wizualizacji wyników w postaci płaszczyzn i objętości wynikowych. Prezentacja przebiegu zmian temperatury w czasie i wybranych punktach domeny obliczeniowej. 4. Wyznaczenie podstawowych parametrów spalania z wykorzystaniem dedykowanego modelu numerycznego wybranego paliwa węglowodorowego / 2 / Wyznaczenie składu produktów spalania, wyznaczenie wartości ciepła spalania, określenie masowego wydatku przepływu paliwa w piku krzywej obciążenia ogniowego. 5. Badanie wpływu zmian konstrukcyjnych/wyposażenia ciągów ewakuacyjnych na możliwość prowadzenia efektywnej ewakuacji / 4 / Rozpoznanie podstawowych funkcjonalności oprogramowania PathFinder. Budowa numerycznego modelu podstawowego na potrzeby oceny ewakuacji. Budowa numerycznego modelu porównawczego uwzględniającego modyfikacje ciągów ewakuacyjnych zaproponowanych w modelu podstawowym. Wyznaczenie ścieżek ewakuacyjnych i czasu ewakuacji. Analiza zbiorcza wyników modelu podstawowego i porównawczego. |
Literatura: |
podstawowa: 1. A.Kowalewicz, Podstawy procesów spalania, WNT, Warszawa, 2000 2. Spalanie i paliwa, red. W.Kordylewski, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1993 3. M.Borysiewicz, A.Furtek, S.Potempski, Poradnik metod ocen ryzyka związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi: Dodatek B, Ocena skutków uwolnień substancji palnych i wybuchowych, http:/www.MANHAZ.cyf.gov.pl/poradnik 4. Podstawy toksykologii, red. J.Piotrowski, WNT, Warszawa, 2008. 5. https://www.thunderheadeng.com/pyrosim 6. https://www.thunderheadeng.com/pathfinder uzupełniająca: 1. W. Pihowicz, Inżynieria bezpieczeństwa technicznego, WNT, Warszawa, 2008. 2. S.Cudziło, A.Maranda, J. Nowaczewski, A.Papliński, Podstawy chemii materiałów wybuchowych, WAT, Warszawa, 1997 3. W.Seńczuk, T.Bogdanik, Toksykologia współczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006. |
Efekty uczenia się: |
Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego W1 / ma szczegółową wiedzę związaną ze źródłami i przyczynami zagrożeń związanych z różnymi obiektami technicznymi / K_W13 W2 / ma szczegółową wiedzę związaną z mechanizmem powstawania szkód i prognozowaniem skutków zagrożeń / K_W15 W3 / ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę obejmującą identyfikację zagrożeń, niezawodność i jakość systemów oraz analizę i ocenę ryzyka ukierunkowaną na zarządzanie bezpieczeństwem i współpracę z elementami systemu obronnego państwa / W_20A_1 U1 / potrafi konstruować proste modele ryzyka; potrafi definiować proste scenariusze katastrof / K_U09 U2 / potrafi prognozować skutki zagrożeń w odniesieniu do podstawowych mechanizmów powstawania szkód / K_U10 U3 / potrafi stosować metody i techniki wykrywania i identyfikacji źródeł zagrożeń, prognozować skutki zagrożeń w odniesieniu do podstawowych mechanizmów powstawania szkód / U_20A_3 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: Egzaminu Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną; Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną; Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych na ocenę pozytywną. Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania ćwiczeń audytoryjnych. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen z przygotowania do wykonania ćwiczeń i sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych. Osiągnięcie efektów W1, W2, W3 - sprawdzane jest w trakcie egzaminu, odpowiedzi na ćwiczeniach audytoryjnych i na kolokwiach a także w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń, przy okazji sprawdzania umiejętności U1, U2 oraz U3. Ocena za osiągnięcie tych efektów jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1, U2 i U3; Osiągnięcie efektów U1, U2, U3 - sprawdzane jest w trakcie odpowiedzi ustnych i pisemnych na ćwiczeniach audytoryjnych a także w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń. |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.