Manual de Incendios CEIS-21-23 PDF

5.2. Comburente Aunque un comburente es cualquier agente oxidante capaz de oxidar un combustible, en una reacción rápida y exotérmica este término se suele aplicar a mezclas de gases en las cuales el oxígeno esté en proporción suficiente para que en su seno se inicie y desarrolle la combustión, ya q...

5.2. Comburente Aunque un comburente es cualquier agente oxidante capaz de oxidar un combustible, en una reacción rápida y exotérmica este término se suele aplicar a mezclas de gases en las cuales el oxígeno esté en proporción suficiente para que en su seno se inicie y desarrolle la combustión, ya que el oxígeno molecular (O2) es el agente oxidante más común. El oxígeno, contenido aproximadamente en un 21% en volumen (23% si se considera en peso) en el aire, es el comburente más común en todos los fuegos e incendios. En contacto con materias orgánicas ciertos ácidos fuertes oxidantes (por ejemplo, ácido sulfúrico o nítrico) pueden causar combustiones y provocar incendios sin necesidad de una fuente de ignición adicional. Cuando se encuentra directamente afectada por el fuego la materia comburente libera oxígeno y da como resultado una combustión autosostenida, incluso en una atmósfera sin oxígeno. La existencia de un comburente no es peligrosa por sí misma, pero en un incendio aumenta el peligro y la virulencia del mismo. Tabla 5. Comburente Composición del aire (Comburente) Por otro lado, algunos compuestos tales como la nitrocelulosa, al contener en su composición ambos agentes oxidante y reductor, pueden sufrir combustión sin más aporte externo que la energía de activación. Para que se desarrolle la combustión habitualmente es necesaria la presencia de una proporción mínima de oxígeno en el ambiente (por debajo del 15% generalmente el fuego se apaga). Esta proporción mínima se determina por medio del ensayo del índice crítico de oxígeno. 5.3. energía de aCtivaCión. Calor Para que un fuego se inicie es necesario que los reactivos (comburente y combustible) se encuentren en unas condiciones favorables en las que pueda producirse la reacción. La energía de activación aportada por los focos de ignición tiene diversos orígenes: Aire Origen químico (cualquier reacción exotérmica provoca calor, que puede ser el origen de un incendio). Origen mecánico (los choques o roces entre metales generan calor y chispas, que pueden aportar la energía necesaria para iniciar un incendio). Origen eléctrico (el paso de una corriente eléctrica provoca calor, causa de numerosos incendios). Origen térmico o directo. Origen biológico, como por ejemplo el calor que desprende la fermentación. Origen natural o atmosférico (como por ejemplo los rayos) % en peso Real Uso Real Nitrógeno 78,03 79 75,45 76,8 Oxígeno 20,99 21 23,2 23,2 Argón 0,94 0 1,3 0 CO2 0,03 0 0,05 0 Otros 0,01 0 despreciable 0 28,967 29 Peso molecular (kg/kmol) Uso Un foco puede provocar la ignición si la magnitud e intensidad de su energía es suficiente para aumentar la temperatura del combustible por encima de su punto de ignición. El aporte energético se efectúa fundamentalmente de las siguientes formas: Llamas. Las llamas son una fuente segura de ignición para la mezcla de vapor inflamable y aire que se encuentre dentro de su margen de inflamabilidad. Para ello, las llamas deben ser capaces de calentar el vapor hasta su temperatura de ignición en presencia de aire. En algunos líquidos y sólidos será necesario que la llama permanezca durante un tiempo y a una temperatura suficiente para volatilizar el material combustible e inflamar los vapores emitidos. Una vez iniciada la ignición, el calor radiado por los vapores perpetúa el proceso de combustión. Chispas eléctricas, estáticas y de fricción. Las chispas deben tener suficiente energía para poner en ignición la mezcla de vapor inflamable y aire. Las chispas producidas por instalaciones eléctricas comerciales tienen una temperatura superior a la de las llamas y generalmente son capaces de producir la ignición de las mezclas inflamables. Superficies calientes. Las superficies calientes pueden convertirse en fuentes de ignición siempre y cuando tengan dimensión y temperatura suficientes. Brasas. Las brasas, una vez apagadas las llamas, en los momentos finales de la combustión de la madera, producen calor por radiación. La energía mínima necesaria para que la reacción se inicie se denomina energía de activación, y la proporcionan las fuentes de ignición, que pueden ser las llamas abiertas, superficies calientes, chispas eléctricas, brasas (cigarrillos), etc. % en volumen 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. 37 Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Parte 1. Teoría del fuego Caracterización 5.4. reaCCiones en Cadena (reC) Los procesos mediante los cuales progresa la reacción en el seno de la mezcla comburente/combustible suelen transcurrir mediante reacciones en cadena (REC), reacciones químicas complejas que sólo aparecen cuando hay combustión con llama. La reacción en cadena está asegurada y es inherente a la mayoría de los combustibles siempre que el aporte energético sea suficiente y exista mezcla comburente/combustible. La reacción en cadena consiste en el automantenimiento de la combustión por la eliminación de los radicales libres (hidroxilos). Una vez puesta en marcha progresa por sí misma y proporciona una energía mayor que la inicial, lo que provoca un número creciente de roturas de enlaces de carbono (C) y oxígeno (O2). En muchos casos una mezcla de productos reactivos no reacciona si no se aporta una energía de activación o si no se induce una disminución de la energía necesaria para que tenga lugar la reacción. La reacción en cadena está asegurada a nivel molecular cuando la energía desprendida por la reacción de un número de moléculas es suficiente para activar un número igual o mayor de ellas. A partir del momento en que el proceso es capaz de aportarse a sí mismo la suficiente cantidad de energía como para mantener una emisión de gases constantes (radicales libres), el proceso se entenderá como automantenido. Cuando se alcanza este estadio se conoce comúnmente como tetraedro del fuego. La velocidad de reacción en cadena se duplica con una elevación de 10 ºC y se puede multiplicar por un millón o más ante un aumento de 200°C. Para que esto ocurra deben existir grandes cantidades de combustible y de oxígeno. 5.5. agentes pasivos Para que la combustión ocurra deben estar presentes el combustible, el calor y el oxígeno (triángulo de fuego) y, adicionalmente, la reacción en cadena (tetraedro de fuego). Sin embargo existe un factor añadido que afecta tanto al triangulo como al tetraedro, denominado agentes pasivos. Los agentes pasivos o pasivos, como comúnmente se los denomina, están presentes en cualquier proceso de combustión y no toman parte en la reacción química de combustión. Pero el hecho de que absorban o roben la energía (calor) afecta al comportamiento del fuego. Ejemplos de agentes pasivos: 38 Gases no inflamables: dióxido de carbono y vapor de agua. Hollín: partículas de carbón. Agua: temperatura y humedad. Nitrógeno: un componente del aire (un 79% del mismo en volumen. aproximadamente) que permanece inerte a través de la combustión. Sustancias combustibles e inflamables Para entender la diferencia entre sustancias combustibles e inflamables primero es necesario explicar el proceso de pirólisis. Se define la pirólisis como la descomposición de una sustancia por el calor. Todas las sustancias, si se les aplica calor, se descompondrán desde su estado sólido o líquido al estado vapor. Se debe al efecto que provoca el calor cuando se aplica sobre las moléculas: estas lo absorben y pierden estabilidad de forma progresiva a medida que se descomponen a través de los diferentes estados de la materia. Pero en función de las características físico-químicas de la sustancia, cambian las condiciones de entorno; esto es, la cantidad de calor o energía que hay que proporcionar a la sustancia para que se descomponga y, por lo tanto, comience su proceso de pirólisis. Existe una temperatura mínima a partir de la cual la sustancia emite los suficientes vapores como para encenderse (la sustancia no se quema por sí sola, en realidad es el vapor lo que se quema cuando existe la combinación adecuada con oxígeno). Esta temperatura es el punto de ignición o encendido, la temperatura a la cual un combustible líquido produce vapores suficientes como para mantener la combustión una vez iniciada. El punto de ignición suele estar unos pocos grados por encima del punto de inflamación (temperatura a la cual un combustible líquido emana vapores suficientes como para formar una mezcla inflamable con el aire alrededor de la superficie). Sustancias combustibles e inflamables son aquellas que se pueden quemar. Es en función del punto de ignición o del punto de inflamación, generalmente, por lo que diferenciamos una sustancia combustible de otra inflamable. De forma genérica puede decirse que: Una sustancia combustible es aquella que tiene un punto de ignición bajo y es capaz de mantener el fuego. Una sustancia inflamable es aquella sustancia combustible que tiene facilidad para emitir gases que ardan (inflamables). Esto sucede en función de: El flujo de calor que recibe el material. La constitución del material (la posibilidad de que los gases puedan salir al exterior). El punto de inflamación del material. 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 Parte 1. Teoría del fuego Caracterización 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): 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. 39 Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. 6.