Manual de Incendios CEIS-12-14 PDF

Manual de incendios Para poder medir la temperatura se utilizan los termómetros. Existen en la actualidad diferentes escalas termométricas (centígrada, Réaumur, Fahrenheit, Kelvin, etc.). Diferencia entre calor y temperatura Podemos decir que el calor es una energía producida por la interacción de l...

Manual de incendios Para poder medir la temperatura se utilizan los termómetros. Existen en la actualidad diferentes escalas termométricas (centígrada, Réaumur, Fahrenheit, Kelvin, etc.). Diferencia entre calor y temperatura Podemos decir que el calor es una energía producida por la interacción de las moléculas de la materia, mientras que la temperatura es la manifestación del grado de calor que alcanzan los cuerpos (estado térmico de los cuerpos). Cuando se aplica calor a un material, el principal efecto que se observa es un cambio de temperatura. El calor de un cuerpo es la suma de la energía cinética (en movimiento) de todas sus moléculas. La temperatura de un cuerpo es la energía cinética media de sus moléculas. b) Unidades de calor El calor se mide en calorías. La caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de agua y es variable de unas sustancias a otras (dato tomado con el agua entre 14,5° y 15,5° de temperatura a una presión atmosférica normal). Como la caloría es muy pequeña habitualmente se utilizan otras unidades, como la kilocaloría (1.000 calorías) o la megacaloría (1.000.000 calorías o 1.000 kilocalorías). Por ejemplo, ¿qué cantidad de calor se necesita para llevar un litro de agua de 20º de temperatura a 100º de temperatura? Un litro de agua pesa aproximadamente un kilogramo y para llegar a los 100 grados hay un salto de 80º C. 1 cal/gr x 1000 gr x 80 ºC = 80.000 calorías = 80 kilocalorías. Un litro de agua a 20º de temperatura le roba 80 kilocalorías al fuego sobre el que se arroja para convertirse en vapor de agua. La caloría, basada en el calor específico del agua, es una unidad de energía del sistema técnico de unidades ya en desuso. En el uso científico actual la unidad de energía es el julio. 1 caloría (cal) equivale exactamente a 4,1868 julios (J) El julio es la unidad de calor en el Sistema Internacional y se define como “la energía o trabajo realizado por una unidad de fuerza (1 newton) al mover un cuerpo un metro de longitud”. 1 julio = 0,24 calorías 1 caloría = 4,185 julios El Watio es una medida de potencia o flujo de energía. La cantidad de calor liberada en un incendio se puede expresar en Kilowatios o Megawatios. 1 W = 1 J/s 28 c) Calor especifico El calor específico es la capacidad de una sustancia para tomar energía en forma de calor, y se define como la cantidad de calor necesaria para elevar 1º C la temperatura de un cuerpo de un gramo. El calor específico es distinto para cada sustancia y varía ligeramente con la temperatura. Cuanto mayor calor específico tenga un cuerpo, mayor será su efecto refrigerante. Tabla 2. Calor específico Sustancia c [J/(gºC)] c [cal/(gºC)] Agua 4,182 1,0 Aire seco 1,009 0,241 Aluminio 0,896 0,214 Bronce 0,385 0,092 Cobre 0,385 0,092 Concreto 0,92 0,22 Hielo (a 0ºc) 2,09 0,5 Plomo 0,13 0,031 Vidrio 0,779 0,186 Zinc 0,389 0,093 d) Capacidad calorífica La capacidad calorífica de un cuerpo se define como la cantidad de calor necesaria para elevar 1º C la temperatura de dicho cuerpo. Se representa con C. Se puede calcular en función de la masa y el calor específico del cuerpo con la fórmula: C = Masa · Calor específico e) Escalas de temperatura La unidad de temperatura es el grado, pero existen varias escalas. Todas se basan en dos puntos fijos: fusión del hielo y ebullición del agua. Los termómetros son los aparatos que miden la temperatura. Pueden construirse con un tubo adherido a un bulbo con cierto líquido (suele ser mercurio) cuya variación de volumen por la temperatura es conocida. Por aumento o disminución de temperatura, el líquido sube o baja por el tubo de vidrio transparente, convenientemente graduado. Gases, líquidos y sólidos se dilatan con el calor. Los gases también se dilatan por la presión, y los sólidos son poco sensibles a la temperatura. Por ese motivo se emplean preferentemente líquidos para la confección de termómetros, excepto para medir fríos extremos. Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Al poder determinarse como una sensación térmica, palpable por el sentido del tacto, se puede apreciar cuándo un cuerpo está más caliente que otro, e incluso medir al determinar el paso de calor de un cuerpo a otro. Parte 1. Teoría del fuego Caracterización Tipos de escalas a) Celsius o centígrada 0°- 100° C ¿Cuántos grados Fahrenheit son 27ºC? Ejemplo F = C · 1,8 + 32 b) Réaumur: 0°- 80° RC d) Absoluta o Kelvin: 273° - 373° K f) Efectos del calor sobre los cuerpos El calor produce sobre los cuerpos dos efectos importantes: dilatación y cambios de estado. Dilatación La dilatación es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos al ser calentados, en cualquier estado en que se hallen. Los gases tienen mayor poder de dilatación. Hay excepciones, y la más importante es el agua, que al descender la temperatura de la misma de 4° C a 0° C se dilata. En el resto de intervalos se comporta normalmente. Imagen 13. Tipos de escala La escala Fahrenheit sólo se usa en países de habla inglesa, y la escala Réamur ya no se utiliza. La escala absoluta o Kelvin coincide con el llamado cero absoluto (equivale en la escala Centígrada a 273° negativos o bajo cero). Es una temperatura tan baja que en ella un gas cualquiera deja de ejercer presión y sus moléculas quedan completamente inmóviles (energía cinética nula). Para convertir de ºC a ºF: ºF = ºC · 1,8 + 32 Para convertir de ºF a ºC: ºC = (ºF-32) ÷ 1,8 Para convertir de K a ºC: ºC = K – 273,15 Para convertir de ºC a K: K = ºC + 273,15 Para convertir de ºF a K: K = 5/9 (ºF – 32) + 273,15 Para convertir de K a ºF: ºF = 1,8 (K – 273,15) + 32 La dilatación puede producir grandes fuerzas o modificaciones, y es tenida muy en cuenta al construir puentes, edificios, etc., sobre todo si son de estructura metálica. Al estudiar la dilatación se encuentran tres fenómenos: Dilatación lineal Dilatación superficial Dilatación cúbica Dilatación lineal Otra forma de relacionar las escalas es realizar igualdades entre ellas y luego simplificarlas: Centígrada Réamur K-273 Kelvin C-0 R-0 F-32 K-273 100 80 180 100 C R F-32 K-273 100 80 180 100 C R F-32 K-273 5 4 9 5 Se han dividido los intervalos que existen en cada escala entre ebullición y fusión por un número común para simplificarlo (en este caso la división se ha hecho por 20). De esta manera quedan cuatro fórmulas o igualdades que permiten pasar de unas a otras fácilmente. Es el aumento de longitud de un cuerpo al ser calentado. Su fórmula es: AL= L- Lo. La dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura. ΔL: Dilatación Lineal o Variación de Largo Lo: Largo Inicial L: Largo Final. α: Coeficiente de Dilatación lineal. Δt: Variación de Temperatura. Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. 29 Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Ejemplo: F = 27 · 1,8 + 32 = 80,6 ºF c) Fahrenheit: 32°- 212° F Dilatación superficial Dilatación cúbica o volumétrica Es el aumento de superficie de un cuerpo al ser calentado. En ella predomina la variación en dos dimensiones de un cuerpo; es decir: el largo y el ancho. Es el aumento de volumen de un cuerpo al ser calentado. Se da en aquellos sólidos que tienen tres dimensiones (alto, ancho, profundo), por ejemplo esferas, prismas y cubos. ΔS = So · β · Δt ΔV = So · γ · Δt S – So = So · β · Δt V – Vo = So · γ · Δt S – So = So · 2β · Δt V – Vo = Vo · 3γ · Δt ΔS: Dilatación Superficie o Variación de Superficie (área) ΔV: Dilatación Volumétrica o Variación de Volumen So: Superficie Inicial Vo: Volumen Inicial S: Superficie Final. V: Volumen Final. β: Coeficiente de Dilatación superficial. γ: Coeficiente de Dilatación volumétrica. Δt: Variación de Temperatura. Δt: Variación de Temperatura. Cambios de estado Los cambios de estado pueden ser progresivos o regresivos. Los progresivos son aquellos en los que el cuerpo absorbe calor y se denominan: Fusión. Paso de sólido a líquido (ejemplo: hielo-agua). Vaporización. Paso de líquido a gas (ejemplo: agua-vapor-gas). Sublimación. Paso de sólido a gas (ejemplo: nieve-polvo-gas) Los regresivos son aquellos en los que el cuerpo desprende calor, y se denominan: 30 Solidificación. Paso de líquido a sólido (ejemplo: agua-hielo). Condensación (también llamada licuefacción). Paso de gas a líquido (ejemplo: gases licuados del petróleo) Sublimación regresiva. Paso de gas o vapor a sólido. Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Manual de incendios