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1. ConCeptos básiCos El descubrimiento del fuego ha sido de gran utilidad para la evolución de la humanidad, con contribuciones tan positivas para el ser humano como la mejora en la calidad de vida o el desarrollo tecnológico. Sin embargo, su pérdida de control, como ocurre en los incendios, puede t...

1. ConCeptos básiCos El descubrimiento del fuego ha sido de gran utilidad para la evolución de la humanidad, con contribuciones tan positivas para el ser humano como la mejora en la calidad de vida o el desarrollo tecnológico. Sin embargo, su pérdida de control, como ocurre en los incendios, puede tener consecuencias fatales. Para dominar y controlar el fuego, para evitar que el incendio se produzca y para extinguirlo en el caso de que llegue a suceder, es necesario conocer qué es el fuego. 1.1. Protón. Es una partícula con carga positiva. El número de protones incluidos en el núcleo es el que determina el número atómico de un elemento, tal y como se expresa en la tabla periódica de los elementos. Neutrón. Es una partícula subatómica contenida en el núcleo atómico. Carece de carga eléctrica (imágenes 1 y 2). ComposiCión de la materia Para conocer cualquier tipo de combustión en profundidad es importante estudiar la atmósfera. La atmósfera está compuesta por una mezcla de gases: oxígeno (21 %), nitrógeno (79 %) y otros gases (0,02 %) como el dióxido de carbono, neón, criptón, xenón, etc. Los gases inertes son gases no reactivos bajo determinadas condiciones de presión y temperatura. Los más comunes son el nitrógeno y los gases nobles, que poseen una configuración eléctrica totalmente estable, por lo que no reaccionan con ningún otro elemento. 1.1.1. moléCulas y átomos La materia está constituida por moléculas, formadas a su vez por átomos, que asimismo están integrados por neutrones, protones y electrones. Este conjunto de elementos conforma la materia de la que están hechos los cuerpos. Una molécula es la combinación de un grupo de átomos. Cuando se agrupan dos o más clases de átomos, se denominan compuestos. Átomo. De dimensiones sumamente reducidas, son las partículas fundamentales de la composición química de la materia. Están formados por un núcleo compacto, compuesto por protones y neutrones, alrededor del cual se mueven los electrones. Electrón. Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Se representa habitualmente con el símbolo e−. Imagen 2. Enlace covalente 20 Imagen 1. Átomo 1.1.2. sustanCias y fórmulas químiCas básiCas Se denomina sustancia a cualquier variedad de materia que posea unas características definidas y reconocibles y cuya composición química sea invariable. Existen dos tipos de sustancias: Simples o elementos químicos Compuestas o compuestos químicos Por ejemplo, la molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno (2) y uno de oxígeno (1). Su fórmula química es H2O (H+H+O). (imagen 3) Una fórmula química expresa el número de átomos de los distintos elementos en la molécula, pero no siempre indica su distribución. Por ejemplo, la fórmula química del butano es C4H10. Es decir, contiene cuatro átomos de carbono y diez átomos de hidrógeno, como se aprecia en la siguiente ilustración (imagen 4). Imagen 3. Agua Imagen 4. Estructura del butano 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 reaCCiones Por ejemplo, el oxígeno del aire reacciona con el hierro y produce óxido de hierro. Una reacción es el cambio que experimenta un elemento o compuesto, como por ejemplo los combustibles en el proceso de la combustión. Pueden ser de tres tipos: físicas, químicas o nucleares. 1.2.1. reaCCiones físiCas Una reacción física se produce cuando cambia el estado de la materia. Por ejemplo, el agua al evaporarse y cambiar de líquido a gas cambia de estado; es decir, los cambios físicos modifican las propiedades de la materia, pero no forman una nueva. Las moléculas que forman los reactivos (elementos originales de partida) son iguales a las moléculas que forman los productos (elementos resultantes). Por ejemplo: Hielo (H2O) - Vapor de agua (H2O) Los elementos que forman las moléculas, tanto en los reactivos como en los productos, se conservan en la nueva sustancia. En el ejemplo siguiente se puede ver que las sustancias que forman los reactivos no son iguales a las sustancias que forman los productos, aunque conserve sus elementos. Dos átomos de carbono reaccionan con un átomo de oxígeno para formar una sustancia nueva, el dióxido de carbono. 2C + O2 = 2CO2 1.2.3. reaCCiones nuCleares Una reacción nuclear es un proceso de combinación y transformación de las partículas y núcleos atómicos. Puede ser endotérmica o exotérmica, en función de si precisa energía para producirse o si la desprende. Cuando un átomo radiactivo se desintegra, las partículas que están en su interior (neutrón, protón y electrón) originan otras partículas. Las partículas alfa y beta y la radiación gamma son las más características en un fenómeno de radiación nuclear. 1.2.2. reaCCiones químiCas Una reacción química se produce cuando cambia la composición química del elemento. Por ejemplo, en la descomposición de una naranja se modifica su estructura química. Los cambios químicos provocan la modificación profunda de todas las propiedades de un cuerpo y lo transforman en una nueva sustancia. Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias (reactivos), se transforman en otras sustancias con propiedades diferentes (productos de la reacción). El decaimiento de un átomo radiactivo se expresa como una reacción química y se indica el número atómico y el número másico de cada una de las especies de la reacción. 14 7 N + 24He 14 7 N 17 8 O + 11H (14 es el número másico y 7 es el número atómico) Estas reacciones se llaman reacciones nucleares y tienen características distintas de las reacciones químicas comunes, tal y como se detalla en la siguiente tabla (tabla 1) (cf. Educarchile, 2014): Tabla 1. Características de las reacciones Reacciones químicas Reacciones nucleares Los átomos se reordenan por la ruptura y formación de enlaces químicos. Los elementos o los isótopos de un elemento generan otro elemento al cambiar la constitución del núcleo del átomo. En la ruptura y formación de los enlaces solo participan los electrones. En las reacciones pueden participar protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales. Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de cantidades de energía relativamente pequeñas. CH4+O2ž CO2+2 H2O+200 kcal. Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de enormes cantidades de energía. Li7+1H1===>2 2He4+23000000 kcal. 3 La temperatura, presión y concentración de los reactantes y catalizadores son factores que determinan la velocidad de una reacción. Las velocidades de reacción generalmente no se ven afectadas por la temperatura, la presión o los catalizadores. 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. 21 Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. 1.2. Manual de incendios Las partículas con carga eléctrica se pueden acelerar con campos eléctricos y magnéticos (aceleradores de partículas) con el objeto de facilitar el choque y la reacción al impactar a gran velocidad con el blanco. Los neutrones, así como otras partículas neutras, no se pueden acelerar dado su carácter neutro. Existen dos tipos de reacciones nucleares: fusión nuclear y fisión nuclear. dena. En una fracción de segundo, el número de núcleos que se han fisionado libera una energía un millón de veces mayor que la obtenida al quemar un bloque de carbón o explotar un bloque de dinamita de la misma masa. Debido a la rapidez con la que tiene lugar la reacción nuclear, la energía se desprende mucho más rápido que en una reacción química. b) Fusión nuclear La fusión nuclear es una reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada de la emisión de partículas. Esta reacción nuclear libera o absorbe gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Imagen 7. Fusión nuclear Imagen 5. Reacciones nucleares a) Fisión nuclear La fisión nuclear es una reacción en la que un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en inestable y se descompone en dos núcleos de un tamaño del mismo orden de magnitud, con gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones. Estos neutrones, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos fisionables, que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente. Este efecto multiplicador se conoce con el nombre de reacción en ca- 2. teoría del fuego 2.1. definiCión y normativa La norma UNE 23026 es una norma española que define el fuego como una combustión caracterizada por la emisión de calor, humo y llamas. La misma norma define la combustión como una reacción química exotérmica de oxidación en la que se combina un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustión (comburente) –generalmente el oxígeno en forma de O2 gaseoso– y en la que se desprende calor (exotérmica), luz, humo y gases. La norma UNE 23026, aunque antigua, se sigue aplicando en España con respecto a la definición de fuego pero existen otras normativas vigentes, como la UNE-EN ISO 13943:2001, aplicada en Europa y que anula la norma, o la NFPA, aplicada en Estados Unidos y empleada como referencia en varios países latinoamericanos: Argentina, Colombia, México, Puerto Rico, República Dominicana, Venezuela y Perú. Imagen 6. Fisión nuclear 22 El fuego es una combustión, y lo que aplica al fuego aplica también al incendio. Una combustión es un proceso químico-físico que se manifiesta cuando un cuerpo se une al 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. En una reacción nuclear los elementos que forman los productos son diferentes a los elementos originales de partida (reactivos).