TEMA 1. TEORIA DEL FUEGO I

Teoría del Fuego

• El fuego se define como una combustión con emisión de calor, humo y llamas, según la norma UNE 23026 (derogada).
• La norma UNE-EN ISO 13943:2018 y NFPA, ambas vigentes, definen el fuego como un proceso de combustión autosostenido, acompañado de calor, gases, aerosoles (incluyendo partículas suspendidas), humo, llama o incandescencia.
• La combustión es una reacción química exotérmica de oxidación que involucra un combustible y un comburente.
• El calor, la luz y los gases liberados indican una reacción rápida.

Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas

• Las reacciones químicas conservan energía.
• Las exotérmicas liberan energía en forma de calor, mientras que las endotérmicas la absorben.
• Las reacciones exotérmicas son más comunes por la facilidad de crear enlaces fuertes que los débiles.

Reacción Redox

• Las reacciones Redox implican el movimiento de electrones entre un reductor (cede electrones) y un oxidante (capta electrones).
• La oxidación implica la pérdida de electrones, mientras que la reducción implica la ganancia de electrones.
• El fuego es una combustión de Redox en la que el comburente actúa como oxidante y el combustible como reductor.

Tipos de Combustiones

• La combustión es una reacción química de oxidación que genera calor y luz, manifestándose como fuego.
• La combustión completa produce CO2, H2O, SO2 y NOx, dependiendo de la temperatura, oxígeno y presión.
• La combustión incompleta produce CO y carbón debido a la falta de proporción adecuada entre comburente y combustible.
• Las combustiones se clasifican en:
  • Combustiones de aportación:
    • Combustión con llama: se desarrolla íntegramente en fase gaseosa y produce calor, luz y gases.
    • Combustión latente: lenta y sin llama visible, detectable por aumento de temperatura o humo.
    • Combustión incandescente: sin llama, con emisión de luz visible y producción de calor y luz.
    • Combustión espontánea: se inicia sin aporte de calor externo.
  • Combustiones de propagación:
    • Combustión Lenta: menor velocidad de reacción, con poca disponibilidad de oxígeno.
    • Combustión Viva o Normal: mayor velocidad de reacción, con buen aporte de oxígeno.
    • Combustión Instantánea:
      • Rápida: varios metros por segundo, causando deflagraciones.
      • Muy Rápida: varios kilómetros por segundo, causando detonaciones.

Incendio vs. Fuego

• El fuego es una combustión controlada, con propósito, y limitada en tiempo y espacio.
• Un incendio es una combustión descontrolada, sin propósito y sin límites de extensión.

Triángulo y Tetraedro del Fuego

• El triángulo del fuego incluye: Combustible, Comburente y Energía de Activación (calor).
• La eliminación de uno de estos elementos extingue el fuego.
• El tetraedro del fuego agrega un cuarto elemento: Reacciones en cadena.
• Las reacciones en cadena son esenciales para la propagación del fuego.

Combustible

• Cualquier sustancia que puede arder en presencia de energía de activación.
• El comportamiento del combustible depende:
  • Temperatura mínima para emitir vapores inflamables:
    • Punto de inflamación: Temperatura mínima para que los vapores prendan momentáneamente.
    • Punto de combustión: Temperatura mínima para que el material siga ardiendo.
    • Temperatura de autoignición: Temperatura mínima para la autoignición.
  • Concentración de vapores:
    • Límite superior de inflamabilidad (LSI): máxima concentración en la que se produce combustión.
    • Límite inferior de inflamabilidad (LII): mínima concentración en la que se produce combustión.
    • Rango de inflamabilidad: Intervalo entre LII y LSI.
    • Punto ideal de combustión (PIC): Condiciones óptimas para la combustión.
    • Punto estequiométrico (PE): Punto donde la explosión es más probable.

Comburente

• Cualquier agente oxidante capaz de promover una reacción rápida y exotérmica con un combustible.
• Generalmente se refiere a mezclas de gases con oxígeno suficiente para la combustión.
• El oxígeno es el comburente más común en los incendios.
• La presencia de un comburente intensifica el peligro y la virulencia del fuego.

Energía de Activación (Calor)

• Es la energía mínima necesaria para iniciar la combustión.
• Las fuentes de ignición incluyen:
  • Llamas abiertas
  • Superficies calientes
  • Chispas eléctricas
  • Brasas
• La energía de activación puede tener varios orígenes:
  • Químico
  • Mecánico
  • Eléctrico
  • Térmico o directo
  • Biológico
  • Natural o atmosférico
• El calor aporta energía a los reactivos, favoreciendo la reacción.

### Introducción a la Combustión

• Los líquidos y sólidos necesitan calor para generar vapores inflamables
• La llama perpetúa la combustión
• Las chispas eléctricas, estáticas y de fricción deben tener energía suficiente para encender los vapores inflamables
• Las superficies calientes pueden ser fuente de ignición
• Las brasas emiten calor por radiación

Reacciones en Cadena (REC)

• Las REC son reacciones químicas complejas que se dan en la combustión con llama
• La combustión se mantiene por la eliminación de radicales libres (hidroxilos)
• Una vez iniciada, la combustión genera más energía que la inicial
• Se rompe enlaces de carbono (C) y oxígeno (O2)
• La reacción en cadena se autoalimenta y crea una emisión constante de gases
• Se conoce como tetraedro del fuego
• La velocidad de reacción aumenta con la temperatura

Agentes Pasivos

• Los agentes pasivos se encuentran en cualquier proceso de combustión
• No participan en la reacción química
• Absorben energía (calor) y afectan al comportamiento del fuego
• Entre los ejemplos están el dióxido de carbono, hollín, agua, nitrógeno

Sustancias Combustibles e Inflamables

• La pirólisis es la descomposición de una sustancia por el calor
• El punto de ignición es la temperatura mínima para que una sustancia emita vapores inflamables
• El punto de inflamación es la temperatura a la cual un combustible líquido emana vapores suficientes como para formar una mezcla inflamable con el aire
• Sustancias combustibles tienen un punto de ignición bajo y mantienen el fuego
• Sustancias inflamables tienen facilidad para emitir gases inflamables

Cambios de Estado

• Los cambios de estado pueden ser progresivos (absorben calor) o regresivos (desprenden calor)
• Progresivos: fusión (sólido a líquido), vaporización (líquido a gas), sublimación (sólido a gas)
• Regresivos: solidificación (líquido a sólido), condensación (gas a líquido), sublimación regresiva (gas a sólido)

Tipos de Incendios (Clases de Fuego)

• Tipos de fuego según la naturaleza del combustible, la forma del foco, la superficie afectada y la forma de manifestarse

Fuegos Clase A

• Originados por combustibles sólidos con alto punto de fusión
• Producen brasas y son de origen generalmente orgánico, compuesto por carbono e hidrógeno
• Se llaman fuegos profundos

Fuegos Clase B

• Provocados por combustibles líquidos o sólidos con bajo punto de fusión
• Previamente debe tener lugar la evaporación
• No producen brasas

Fuegos Clase C

• Son fuegos de gases en fase gaseosa
• Producidos por sustancias gaseosas (propano, butano, metano, gas ciudad, etc.)

Fuegos Clase D

• Originados por metales, generalmente metales alcalinos o alcalinotérreos
• Difíciles de extinguir
• Las sustancias extintoras específicas se requieren

Fuegos Clase F

• Combustibles: aceites y grasas, tanto vegetales como animales
• Se extingue la antigua clase E (fuegos eléctricos)

Incendios según la forma del foco

• Foco plano: incendio horizontal con predominio dimensional sobre el vértice
• Foco vertical: incendio en varios planos horizontales, inclinados y verticales, o cuando varias zonas en combustión quedan ocultas a la observación
• Foco alimentado: incendio plano o vertical mantenido por la aportación de combustibles procedentes de depósitos no afectados

Incendios según la superficie afectada

• Pequeño: hasta 4 m2
• Mediano: de 4 a 10 m2
• Grande: de 10 a 100 m2
• De envergadura: más de 100 m2

Incendios según la forma en que se desarrollan

En función de la velocidad de reacción

• Combustión lenta y muy lenta (oxidación)
• Combustión simple o rápida: velocidad del frente de reacción apreciable visualmente
• Combustión instantánea o muy rápida (explosión): velocidad de reacción es mayor que 1 m/s

En función de la propagación del oxígeno

• Combustión completa: produce CO2 y H2O
• Combustión incompleta: produce CO y H2O

En función de la emisión o no de llamas

• Combustión con llamas: líquidos y gases inflamables
• Combustión sin llamas: algunos sólidos (carbono puro, metales fácilmente oxidables)

Incendios según el lugar donde se desarrollan

• Fuegos interiores: dentro de los edificios sin manifestarse al exterior
• Fuegos exteriores: con manifestación visible al exterior del edificio
• Incendios asociados a la actividad desarrollada en el recinto (viviendas, industrias, hospitales, comercios, etc.)

Incendios según la magnitud

• Conato: pequeño incendio que puede ser sofocado rápidamente con extintores
• Incendio parcial: abarca una parte de una instalación
• Incendio total: fuera de control y afecta completamente a una instalación