Incendios: Tipos, Evolución y Transmisión PDF

Índice parte ii Incendios: Tipos, evolución y transmisión Teoría del fuego 6. tipos de los inCendios 6.1.2. fuegos Clase b Los incendios pueden clasificarse en función de multitud de parámetros. La norma que regula la clasificación de los incendios es la EN 2 (antigua norma derogada UNE- 23010), y l...

Índice parte ii Incendios: Tipos, evolución y transmisión Teoría del fuego 6. tipos de los inCendios 6.1.2. fuegos Clase b Los incendios pueden clasificarse en función de multitud de parámetros. La norma que regula la clasificación de los incendios es la EN 2 (antigua norma derogada UNE- 23010), y los clasifica: Según la naturaleza del combustible. Por la forma del foco. Por la superficie afectada. Por la situación o forma de manifestarse. 6.1. según la naturaleza del Combustible Estos fuegos retienen el oxígeno en su interior y forman brasa. Se denominan fuegos profundos. Vaporización ¿Arden los combustibles líquidos? Los combustibles líquidos no arden. La llama es un fenómeno visible de la combustión en fase gaseosa; es decir, arden los vapores generados por acción del calor. LÍQUIDOS CAMBIO FÍSICO (VAPORIZACIÓN) VAPOR →→ Son fuegos originados por combustibles sólidos que tienen un alto punto de fusión. Producen brasas y normalmente tienen origen orgánico, compuesto entre otros por carbono e hidrógeno (madera, carbón, paja, tejidos y, en general, materiales carbonáceos). →→ 6.1.1. fuegos Clase a Provocados por combustibles líquidos o sólidos con bajo punto de fusión. Previamente debe tener lugar la evaporación. Se consideran líquidos también aquellos combustibles que, aun siendo sólidos, se licuan antes de alcanzar su temperatura de ignición (algunos plásticos). No producen brasas. LÍQUIDOS + CALOR VAPOR + O2 COMBUSTIÓN 6.1.3. fuegos Clase C Pirólisis ¿Arden los combustibles sólidos? Los combustibles sólidos no arden. La llama es un fenómeno visible de la combustión en fase gaseosa; es decir, arden los vapores que se originan como consecuencia de la descomposición por el calor de los combustibles sólidos. La pirólisis es una descomposición química de una materia producida por una elevación de la temperatura, sin reacción con el oxígeno. En la pirólisis no interviene el oxígeno, ya que no hay todavía combustión. Al reaccionar los vapores que provienen de la pirólisis del combustible sólido con el oxígeno es cuando se produce la oxidación; es decir, la combustión. → → SÓLIDO DESTILACIÓN QUÍMICA PIRÓLISIS GAS + O2 COMBUSTIÓN La norma ISO 13943 define la pirólisis como aquella parte del proceso de descomposición química irreversible causado por el incremento de la temperatura. La pirolisis puede estar acompañada por descomposición debida a otras acciones, por ejemplo ataques químicos. Son los fuegos de gases; es decir, combustibles en fase gaseosa (no las combustiones de los gases producidos en la evaporación de los combustibles sólidos o líquidos). Producidos o generados por sustancias gaseosas, tales como propano, butano, metano, hexano, gas ciudad, gas de hulla, etc. 6.1.4. fuegos Clase d Son fuegos originados por metales. Es un tipo de fuego muy especial y de muy difícil y peligrosa extinción. Da lugar a reacciones químicas complejas y normalmente el fuego de este tipo de metales es capaz de desplazar el hidrógeno del agua, lo que provoca explosiones por combustión de este gas. Su extinción necesita agentes extintores específicos, ya que el uso del agua está prohibido en casi todos los casos. En algunas clasificaciones vienen denominados por la letra M. 6.1.5. fuegos Clase f Corresponde con la denominación Americana Clase K. Son fuegos originado por aceites de cocina y grasas. Resumen de la “Clasificación de los fuegos” según la Normativa Europea de clasificación de incendios en función del combustible (EN 2: 1992): A Clases de fuego Clase A: son los fuegos de materiales sólidos, generalmente de naturaleza orgánica, cuya combustión se realiza normalmente con formación de brasas. Ejemplo: madera, carbón, tela, papel, cartón, paja, plástico, caucho, etc. B C Clase B: son los fuegos de líquido o de sólidos licuables. Ejemplo: gasolina, petróleo, alcohol, gasóleo, alquitrán, grasas, ceras, parafinas, etc. Clase C: son los fuegos de gases. Ejemplo: acetileno, butano, metano, propano, gas natural, gas ciudad, hidrógeno, propileno, etc. Clase D: son los fuegos de metales. Ejemplo: aluminio en polvo, potasio, sodio, magnesio, etc. D F 6.2. Clase F: son los fuegos derivados de la utilización de ingredientes para cocinar (aceites y grasas vegetales o animales) en los aparatos de cocina. Se extingue la antigua clase E (fuegos eléctricos), no reconocida por la normativa vigente debido a que la electricidad no es un combustible. En este grupo quedaba incluido cualquier combustible que arda en presencia de cables o equipos eléctricos bajo tensión. Si esta no existiera (o se hubiera cortado la corriente), el combustible definiría la clase de fuego (generalmente pasa a ser de clase A). por la forma del foCo de inCendio Por la forma del foco o según la distribución de la materia, los incendios se pueden clasificar en: Foco plano. Foco vertical. Foco alimentado. 6.2.1. foCo plano Cuando el incendio se manifiesta sobre el plano horizontal con predominio dimensional sobre el vértice y la disposición del producto que arde no queda oculta a la observación directa del incendio desde cualquier punto (incendios de combustibles líquidos, charcas o sólidos dispersos y próximos). 6.2.2. foCo vertiCal Cuando el incendio se manifiesta en varios planos horizontales o inclinados y verticales, o cuando varias zonas en combustión quedan ocultas a la observación (pacas de paja, apilamientos, etc.). 6.3. por la superfiCie afeCtada Esta clasificación sólo es de utilidad en los incendios forestales. Se pueden especificar las siguientes clasificaciones: Tabla 6. Clasificación por superficie afectada GRADO DENOMINACIÓN SUPERFICIE EN LLAMAS I Hasta 4 m2 Pequeño II De 4 a 10 m2 Mediano III De 10 a 100 m2 Grande IV De 100 a 1.000 m2 De envergadura V De 1.000 a 5.000 m2 De envergadura VI De 5.000 a 10.000 m2 (1 Ha) De envergadura VII De 1 a 25 Ha De envergadura VIII De 25 a 100 Ha De envergadura IX De 100 a 500 Ha De envergadura X Más de 500 Ha De envergadura 6.2.3. foCo alimentado Cuando el incendio plano o vertical es mantenido por la aportación de combustibles procedentes de depósitos no afectados, aljibes, pozos, tuberías, etc. (escapes de gas). A partir de 100 m2 se considera de envergadura si la altura de las llamas es superior a la diagonal media de la superficie horizontal afectada. Si no se cumple esto último, el fuego se considera grande, aunque la superficie activa de llamas sea superior a 100 m2. Teoría del fuego 6.4. por la forma en que se desarrollan 6.4.1. en funCión de la veloCidad de reaCCión La velocidad de reacción es la cantidad de reactivos transformados en productos por unidad de tiempo. La velocidad de propagación de una llama es la velocidad de avance del frente de reacción; es decir, la velocidad lineal que separa la zona no destruida de los productos de reacción. Para el butano la velocidad de propagación es de 0,9 m/s y para el acetileno 14 m/s. En base a este parámetro las reacciones de oxidación-reducción se clasifican en: Combustión lenta y muy lenta: se conoce con el nombre de oxidación. La energía que desprende es muy pequeña y se disipa en el ambiente sin producir un aumento local de temperatura (no existe reacción en cadena). No hay emisión de luz y muy poca emisión de calor. Por ejemplo el amarilleado del papel sometido al calor, la oxidación del hierro, etc. Combustión simple, normal o rápida: en algunas bibliografías consideran rápida como instantánea o muy rápida. Son oxidaciones moderadamente rápidas, cuya velocidad del frente de reacción es apreciable visualmente y se mantiene inferior a 1 m/s. La energía desprendida es apreciable. Hay desprendimiento de calor, luz y llamas (fuego): una parte se disipa en el ambiente y otra se emplea en mantener la reacción en cadena y activar la mezcla comburente-combustible. Los incendios normales siguen esta combustión. Combustión instantánea o muy rápida: el caso más típico es la explosión. El término explosión se aplica de una forma genérica a aquellos fenómenos que conllevan la aparición de ondas de presión; es decir, cuando una combustión produce “sobrepresiones”. Suelen causar fenómenos destructivos, pero no es condición indispensable para que se trate de explosión. Los especialistas en explosiones por reacción química denominan explosiones a las combustiones que por su velocidad de propagación (> 1m/s) producen aumentos de presión, provoquen o no fenómenos destructivos. Las deflagraciones y detonaciones son por tanto consideradas explosiones. Generalmente las explosiones surgen si se permite que el combustible y el oxidante lleguen a mezclarse íntimamente antes de la ignición (existe una mezcla previa). En consecuencia, la reacción de la combustión avanza rápidamente porque no hay necesidad de poner en contacto previamente al combustible y al oxidante. Explosiones Las explosiones pueden ser deflagraciones o detonaciones. a) Deflagraciones o combustiones deflagrantes Son aquellas combustiones en las que la velocidad del frente de reacción es superior a 1 m/s, pero inferior a la velocidad del sonido (< 340 m/s o subsónica) en el medio en que se producen. Ya aparecen fenómenos de sobrepresiones como consecuencia de la generación de gases y de las temperaturas en la reacción. La onda de presión suele estar comprendida entre cinco y diez veces la presión original. Estas ondas se mantienen paralelas entre sí, sin discontinuidades, generando efectos sonoros. Hay que tener en cuenta que estas presiones son sólo diez veces superiores a la inicial. Si el recinto estuviera cerrado y no se permitiera la liberación de sobrepresión, la deflagración podría convertirse en una detonación de consecuencias mucho más graves. Normalmente todas las explosiones que se producen son de tipo deflagración, porque siempre se rompe algún cristal, tabique, etc., que permite la evacuación de la presión de forma natural. Son ejemplos de deflagraciones los vapores de líquidos inflamables, las mechas lentas, etc. b) Detonaciones o combustiones detonantes Son combustiones muy rápidas o instantáneas en las que la velocidad de propagación del frente de reacción es superior a la velocidad del sonido en el medio (>340 m/s o supersónica). Las sobrepresiones que se originan están comprendidas entre veinte y cuarenta veces la inicial, incluso cien veces. Aquí el frente de llamas acompaña y va a la misma velocidad que el frente de presiones. La detonación provoca efectos sonoros y destructivos muy superiores a la deflagración, y hay que tener en cuenta que en ambas se producen enormes elevaciones de temperatura, lo que provoca los incendios que normalmente acompañan a las explosiones. Son ejemplos de detonaciones las producidas por explosivos industriales detonantes y la combustión de mezclas aéreas de gases y vapores en especiales circunstancias. 6.4.2. en funCión de la propagaCión del oxígeno c) Combustión completa La combustión es completa cuando el suministro de oxígeno es abundante (21%) y produce CO2 y H2O. El humo producido es blanco o gris pálido. El combustible se combina totalmente con el oxígeno sin dejar más productos residuales que anhídrido carbónico y vapor de agua. d) Combustión incompleta La combustión es incompleta cuando hay escasez de oxígeno (comburente) o existen partículas incombustibles y se produce CO y H2O. El monóxido de carbono es ávido de oxígeno, lo que constituye una amenaza de explosión en caso de ventilación súbita del espacio. El humo producido es negro o muy oscuro y está muy caliente. 6.4.3. en funCión de la emisión o no de llamas La combustión con o sin llama está asociada a una determinada velocidad de reacción. a) Combustión con llamas Los líquidos y gases inflamables arden siempre con llama (la mayor parte de los plásticos sólidos pueden considerarse como líquidos inflamables solidificados, que como tales funden antes de su combustión). La llama está relacionada con velocidades de combustión relativamente altas. a) Fuegos exteriores Los que tienen manifestación visible al exterior del edificio. Son los que se producen en los materiales del exterior del edificio o los que se originan en el interior y se manifiestan con llamas al exterior por puertas o ventanas. Se alimentan por el oxígeno del aire exterior, por lo que se propagan rápidamente. Aproximadamente dos terceras partes del calor liberado del objeto quemado pasan al ambiente circundante en forma de calor, y una tercera parte en forma de radiación (que contribuye a la combustión). La energía liberada por el objeto y la temperatura del ambiente tienden a igualarse en función del tiempo. Si la temperatura ambiente es alta, el fuego aumenta, y si es baja, el fuego disminuye o se ralentiza. b) Combustión sin llamas Es el caso de algunos sólidos. El carbono puro y algunos metales fácilmente oxidables arden sin llama (magnesio, aluminio, zirconio, uranio, sodio, potasio, etc.) y con temperaturas característicamente altas que oscilan entre 1500 y 2000 º C. Se llama también incandescencia. No se produce reacción en cadena, por lo que se puede representar con el triángulo de fuego. 6.5. según el lugar donde se desarrollan c) Fuegos interiores Tienen lugar en el interior de los edificios sin manifestarse al exterior. Sin aporte de oxígeno, consumen el del interior creando brasas y una elevada presión de gases tóxicos y combustibles. Imagen 18. Fuego interior Imagen 19. Fuego exterior b) Por la actividad desarrollada en el recinto Se asocian generalmente al tipo de peligro relacionado con el uso. En función del mismo se podrían considerar, entre otros: Viviendas y oficinas Industrias Garajes y aparcamientos Hospitales y residencias de 3ª edad Locales de espectáculos y reunión Comercios Almacenes Vía pública (mobiliario urbano, etc.) Recintos de gran volumen Imagen 20. Fuego exterior en industria Teoría del fuego 6.6. por su magnitud 6.6.1. Conato Es un pequeño incendio que puede ser sofocado rápidamente con extintores estándar. Es conveniente conocer cómo usar un agente extintor y conocer los tipos de extintores. Así se podrá extinguir un conato y evitar que se convierta en un incendio mucho más destructivo. Es lo que se denomina fase latente del incendio. Esta fase es muy peligrosa, ya que anticipa la combustión súbita generalizada (CSG). La sobrepresión hará que salten cristales u otros elementos, de forma que se facilita la entrada de aire fresco y la aportación de oxígeno, que es lo que necesita el fuego latente para que se produzca la combustión. 6.6.2. inCendio parCial Estos fuegos abarcan parte de una instalación, casa o edificio. Este fuego es muy peligroso y podría extenderse y descontrolarse, lo que lo convertiría en un incendio total. En estos casos ya no sirve enfrentarse al fuego con extintores. Hay que salir a una zona segura y esperar a los equipos de emergencia especializados. 6.6.3. inCendio total Es el incendio que se encuentra totalmente fuera de control y afecta completamente a una casa, edificio o instalación. Es casi imposible combatirlo y lo que intentarán los bomberos es que no se extienda a otros edificios colindantes. 7. evoluCión de los inCendios Dentro de la evolución de un incendio se definen cuatro fases: Inicio Desarrollo Propagación Extinción 7.1. iniCio Para que el fuego se inicie son esenciales combustibles, un comburente y una energía de activación. Con los tres factores del fuego comienza el incendio, que produce una liberación de energía en forma de calor que es suficiente para mantener la reacción en cadena. 7.2. desarrollo El incendio se desarrolla libremente porque el contenido de oxígeno posibilita la combustión completa de los materiales involucrados. La temperatura ambiente sube y, por radiación y conducción, se inflaman otros elementos que no estaban afectados por el fuego. La temperatura ambiente sube de forma acelerada (por ejemplo, en el techo de un cuarto puede superar los 700º). En poco tiempo empieza a disminuir la concentración de oxígeno en el aire. Cada vez se genera más monóxido de carbono, gas inflamable y asfixiante, así como otros gases inflamables que no combustionan por falta de oxígeno. Imagen 21. Desarrollo incendio 7.3. propagaCión El incendio alcanza grandes dimensiones y en esta fase el calor se transmite por todos los medios. Por convección se generan corrientes de humo y gases calientes que buscan cualquier resquicio para continuar su camino. La radiación actúa de forma relevante en esta fase, ya que cuanto más calientes están los cuerpos más radiación se transmite. 7.4. extinCión Puede producirse de forma natural –si todo el combustible se agota porque ya se ha quemado, el incendio se apaga solo porque ya no hay nada que pueda arder–, aunque cuando se habla de extinción se hace referencia a la extinción provocada por la acción del hombre. En la actuación de los Bomberos se deben seguir unas pautas conocidas. 8. transmisión de los inCendios Siempre que existe una diferencia de temperatura la energía (calor) se transfiere de la región de mayor temperatura a la de menor temperatura. Esta transmisión se puede definir como el paso de calor de los cuerpos más calientes a los que lo están menos, con el fin de estabilizar el sistema energético y conseguir un equilibrio de temperaturas. La transferencia de calor determina la ignición, combustión y extinción de la mayoría de los incendios. La magnitud de la transferencia térmica es, por lo tanto, la cantidad de calor por unidad de tiempo. El calor se transmite por los tres métodos siguientes: Conducción. Convección. Radiación. 8.1. ConduCCión La transferencia de calor por contacto molecular directo entre dos cuerpos –fundamentalmente sólidos aunque también se manifiesta en líquidos y gases– se llama conducción. Por ejemplo, una tubería de vapor en contacto con una pieza de madera transfiere su calor a la madera por contacto directo; en este ejemplo, la cañería es el conductor. Imagen 22. Transferencia de calor Cuando un cuerpo se calienta las moléculas que reciben directamente el calor (energía) aumentan su vibración cuando chocan con las que la rodean, y transmiten energía cinética-calorífica a sus vecinas, y así sucesivamente a través del material. De esta forma la energía de la agitación térmica se transmite por el material de una partícula a otra aunque cada molécula permanezca en su posición inicial. En el vacío absoluto no se transmite el calor por conducción, ya que es necesaria la existencia de materia para que haya conducción. La conducción de calor a través del aire u otros gases es independiente de la presión, dentro del margen normal de presiones. Se acerca a cero solamente a presiones muy bajas. Algunos de los factores que afectan a la conducción térmica son: La superficie (S) de contacto, que condiciona el contacto molecular entre dos materiales que se encuentran a diferente temperatura. A mayor superficie, mayor contacto molecular entre los cuerpos y mayor transferencia de calor del caliente al frío. La diferencia de temperaturas (T1–T2), que implicará un mayor flujo de calor de un elemento a otro. La conducción del calor sólo tiene lugar cuando las distintas partes del cuerpo se encuentran a temperaturas diferentes. sea mayor la posibilidad de paso del calor por conducción. Cuando hablamos de combustible forestal, por ejemplo, si el entramado de los arbustos y del resto de combustibles vegetales es muy cerrado, el traspaso de calor por convección o contacto molecular entre ellos será mayor, y mayor la eficiencia del paso de calor por conducción. La conductividad térmica (K), o capacidad de conducción del calor de una materia, es la medida del valor del flujo de calor a través de una unidad de superficie de material con un gradiente unidad de temperatura. Gradiente de temperatura, en unidades, significa que en la dirección del flujo de calor la temperatura cae un grado por unidad de distancia. La unidad típica de conductividad térmica es el J / (cm · seg. °C). La conductividad térmica es una propiedad física de cada sustancia y puede variar ligeramente en función de la temperatura y de las características particulares del material, como por ejemplo la humedad. Cuanto mayor es el grado de disgregación (menor densidad) de la materia, menor es la capacidad de conducción. El calor se transmite mejor en los sólidos que en los líquidos, y en los líquidos mejor que en los gases. Los mejores aislantes térmicos comerciales consisten en pequeñas partículas o fibras de sustancias sólidas cuyos intersticios están ocupados por aire. El calor específico de un material es la cantidad de calor que absorbe para elevar su temperatura un ºC. De forma que cuanto mayor sea el calor específico de la materia fría, más calor tendrá que suministrarle la materia caliente para alcanzar el equilibrio de temperaturas; o lo que es lo mismo, más se tardará en alcanzar ese equilibrio. 8.2. ConveCCión En un medio fluido circulante (gas o líquido) el calor se transmite por convección. La convección es la forma en que se transmite el calor en los líquidos y en los gases cuando las masas calientes de aire ascienden y las frías descienden. Es decir, cuando un líquido o un gas se calienta se expande, y así se vuelve menos denso y tiende a subir de nivel y desplazar el volumen más frío (y con más oxígeno) hacia abajo. Como en la conducción, debe existir materia para que sea posible la convección. El espesor es un factor fundamental, ya que un mayor espesor de la materia fría supondrá una menor eficiencia del traspaso de calor por conducción. El fenómeno está regulado por la diferente densidad del fluido según su temperatura, y el resultado final es el equilibrio térmico de un sistema perfectamente aislado, en reposo. De este modo, si dos sólidos están envueltos por un fluido, tienden a igualar sus temperaturas por convección. La relación superficie/volumen será mayor cuanto más fino esté dividido el combustible, y por lo tanto Así, el calor generado por una estufa es distribuido por una habitación calentando el aire inmediato por conduc- Teoría del fuego ción. La circulación del aire caliente por toda la habitación lleva el calor, por convección hasta los puntos más distantes, y el calor del aire se transmite a los objetos por conducción (una estufa calienta por convección y conducción). El aire caliente se expande y se eleva, y por esta razón la transferencia de calor por convección ocurre en sentido ascendente. En la mayoría de los casos el calor que se está transmitiendo por convección tendrá una dirección vertical. Es posible que el aire pueda llevarlo en cualquier otra dirección, y puede conseguirse que las corrientes de aire transfieran el calor por convección en muchas direcciones, por ejemplo utilizando un ventilador o soplante. La convección convierte los combustibles aéreos en disponibles y es la responsable de que los incendios de superficie puedan transformarse en fuegos de copas en el caso forestal. El aire caliente, al ascender, deja un vacío que es llenado por aire fresco, y realimenta con oxígeno el foco calorífico. Además, el aire caliente puede arrastrar partículas en ignición (pavesas o ascuas) y contribuir así a la propagación del fuego. 8.3. radiaCión La radiación es una forma de energía que se desplaza a través del espacio o de los materiales en forma de ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio o los rayos X. La radiación es el proceso de transmisión del calor por medio de ondas electromagnéticas, que se propaga de un cuerpo a otro tanto en un medio material como en ausencia de este, como por ejemplo el calor del sol, que atraviesa el espacio y calienta la tierra. Todas las formas de energía radiante se propagan en línea recta a la velocidad de la luz (en el vacío) y en dirección radial y sentido hacia el exterior considerando el foco de origen. Al tropezar con un cuerpo, son absorbidas, reflejadas o transmitidas. La expansión de un fuego por convección probablemente tiene más influencia que los otros métodos a la hora de definir la estrategia de intervención. La transmisión del calor por convección tiene varias aplicaciones: se usa en calentadores de agua, chimeneas, ventiladores y extractores de aire, etc. Los principales factores que afecta a la transmisión de calor por convección son: Imagen 23. Radiación Las variaciones de la densidad del gas (aire) o fluido que experimenta con los cambios de temperatura. El calor radiado viaja por el espacio hasta ser absorbido por un cuerpo opaco. La pendiente. El efecto combinado de la convección y de la pendiente acelera la desecación y calentamiento de los combustibles situados por encima del foco calorífico, lo que favorece la propagación cuesta arriba del fuego. Por el contrario cuesta abajo la convección no funciona, y se transmite calor solamente por radiación. Debido a ello, el fuego progresa mucho más lento cuesta abajo. Las emisiones resultantes de un proceso de combustión ocupan principalmente la región del infrarrojo (longitudes de onda superiores a la longitud de onda del rojo). Nuestros ojos ven solamente una fracción mínima emitida en la región visible. La compacidad de la capa de combustibles. En una capa muy compacta la convección no actúa, al haber muy poco aire interpuesto. Un ejemplo corriente de radiación es la llama de una vela. El aire calentado por la llama se eleva mientras el aire frío se mueve hacia abajo en dirección a la llama para alimentarla con oxígeno, lo que mantiene la combustión. Si se acerca la mano a la llama se experimenta una sensación de calor. Esta energía se denomina radiación o calor radiante. Sistemática de Intervención en Incendio en Vivienda