TEMA 1. El Fuego 2023 PDF

TEMA 1 EL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO El Fuego TEMA 1 EL FUEGO INTRODUCCIÓN EL FUEGO DEFINICIÓN TIPOS DE COMBUSTION ELEMENTOS DE LA COMBUSTION COMBUSTIBLE COMBURENTE CALOR (Energía de activación) REACCIÓN EN CADENA RE...

TEMA 1 EL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO El Fuego TEMA 1 EL FUEGO INTRODUCCIÓN EL FUEGO DEFINICIÓN TIPOS DE COMBUSTION ELEMENTOS DE LA COMBUSTION COMBUSTIBLE COMBURENTE CALOR (Energía de activación) REACCIÓN EN CADENA RESULTADOS DE LA COMBUSTIÓN HUMO GASES LLAMAS CALOR TRANSMISION DEL CALOR PROPAGACIÓN DE LOS INCENDIOS TIPOS DE COMBUSTIBLES PIRÓLISIS CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS POR LA FORMA DE MANIFESTARSE POR LA DISPOSICIÓN DEL COMBUSTIBLE POR EL TAMAÑO POR EL LUGAR DONDE SE DESARROLLAN POR LA NATURALEZA DEL COMBUSTIBLE POR LA VELOCIDAD DE REACCIÓN O PROPAGACIÓN Temario Especifico 1 Oposición Bombero 2023 El Fuego Bibliografía Este tema ha sido elaborado en base a la siguiente bibliografía: El Libro del Bombero Profesional. Fernando Bermejo Martín. Preguntas y Soluciones Técnicas para Bomberos. Ignacio Méndez-Trelles del Tejo- Bomberos. Centro de estudios ADAMS. Manual Básico del Bombero. Gobierno Vasco. El libro rojo del bombero, refuerzo para opositores. Temario Especifico 2 Oposición Bombero 2023 El Fuego EL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO (Introducción. El fuego. Elementos necesarios para la combustión. Productos de la combustión. Clasificación de los incendios. Anexo) INTRODUCCIÓN A lo largo de la historia el hombre ha tenido una estrecha relación con el fuego. Nuestros antepasados lo utilizaban como un elemento de defensa, un medio de protección ante las inclemencias del tiempo, para la transformación de los alimentos, o simplemente, para poder iluminar en la oscuridad de la noche. Posteriormente se usó en procesos industriales y en la actualidad el fuego está íntimamente relacionado con una amplia gama de utilidades. Pero así como bajo control es un inestimable aliado, cuando se descontrola se transforma en un terrible enemigo. La mejor forma de controlar y derrotar a un enemigo es conocerle. Por eso, debemos entender cómo se produce y desarrolla el proceso que conocemos como fuego. EL FUEGO El fuego es una reacción química de oxidación de un combustible que se produce con gran rapidez, generando luz y calor. A esta reacción química se le conoce con el nombre de combustión. Conviene señalar que el fuego y la combustión vienen a ser lo mismo. La denominación fuego es propia del lenguaje común, mientras que combustión es más técnico y científico. Antes de comenzar con el tema vamos a diferenciar dos conceptos que generalmente confundimos, como son fuego e incendio. Fuego.- Es aquella hoguera que prendemos en el campo, y sobre la cual tenemos un absoluto control, ese encendedor que nos sirve para encender un cigarrillo, etc. Incendio.- Es un fuego fuera de control en el tiempo y en el espacio, el que se nos va de las manos, aquel que si no se controla a tiempo puede causar estragos, y llevarse en su trayectoria vidas humanas y bienes materiales. A partir de ahora llamaremos al fuego combustión que es su definición química. Temario Especifico 3 Oposición Bombero 2023 El fuego DEFINICIÓN Una combustión es un proceso físico-químico que se manifiesta cuando un cuerpo se une al oxígeno y desprende calor. Dependiendo de la velocidad de este proceso estaremos ante una simple oxidación o una violenta explosión. Hablamos de proceso físico porque, en la mayoría de los casos primeramente ha de haber un cambio de estado físico: el sólido o líquido se transforma en vapor, que es en definitiva el que da lugar a las llamas. Si nos centramos en el campo de la química y observamos estos procesos de manera muy precisa veremos que no sólo el combustible se oxida, sino también que el comburente se reduce, y esto quiere decir que mientras el combustible cede electrones, el comburente los gana. El fuego no es más que una reacción de oxidación-reducción fuertemente exotérmica. Vamos a ver estos conceptos: Reacción de oxidación-reducción.- La reacción química que se produce entre dos elementos, sustancias o cuerpos, en la que uno se oxida a costa del otro que se reduce. El elemento que se reduce es el agente oxidante que «roba electrones» al agente reductor. Reacción exotérmica.- Se produce con desprendimiento de calor, porque las sustancias resultantes de la reacción tienen menos energía que las que dieron lugar a la misma. Esa energía sobrante se manifiesta en forma de calor. Un incendio puede ser devastador Temario Especifico 4 Oposición Bombero 2023 El Fuego TIPOS DE COMBUSTION Existen dos tipos principales de combustiones: Combustiones de aportación. Combustiones de propagación. Combustiones de aportación. Las combustiones de aportación son aquellas en las que la masa reactiva se va incorporando al frente de reacción. Se dividen en: Combustión con llama Combustión latente Combustión incandescente Combustión espontanea A) Combustión con llama Es una combustión que se desarrolla íntegramente en fase gaseosa y que produce calor, luz y gases. La combustión con llama se representa con un tetraedro en el que cada uno de sus lados corresponde a cada uno de los cuatro requisitos básicos. B) Combustión latente Es una reacción exotérmica de oxidación lenta en la que no se aprecia luz y generalmente se revela por un aumento de la temperatura o por humo. Produce calor, no tiene llama y se propaga en combustibles porosos. La norma ISO 13943 la define como aquella combustión de un material sin presencia de llama o luz visible. Muchos materiales pueden sufrir una combustión latente, como por ejemplo el carbón, la celulosa, la madera, el algodón, el tabaco, la turba, el humus, los jabones sintéticos, los polímeros carbonizados (incluida la espuma de poliuretano) y algunos tipos de polvo. Temario Especifico 5 Oposición Bombero 2023 El fuego C) Combustión incandescente Es una combustión sin llama, con emisión de luz visible y que produce calor y luz. Tiene manifestación visible en forma de ascuas. La norma ISO 13493 la define como una combustión de un material en fase sólida, sin llama, pero con emisión de luz desde la zona de combustión. D) Combustión espontanea Es aquella combustión que se inicia sin aporte de calor externo. Combustiones de propagación Son aquellas combustiones también denominadas de premezcla. Basados en la velocidad en la que puede tener lugar la combustión podemos clasificarlas en tres tipos diferentes: combustión sin llamas combustión con llamas y combustiones rápidas (explosiones). Combustión sin llama (Lentas): Poco aporte de oxígeno. Solo ocurre en materiales combustibles sólidos, es relativamente lenta en comparación con la combustión con llamas. Puede tener lugar en la superficie o en el interior de materiales combustibles porosos cuando el combustible es un sólido y el agente oxidante un gas. También se puede deber a una temperatura baja, pero es la composición química del material combustible la que origina que el incendio genere brasa y no produzca llamas. El gran peligro de estos incendios es que si entra oxígeno el incendio sufrirá una rápida aceleración e incluso explosión. Si no encontramos con un incendio así, hay que intentar evitar que entre aire limpio. Si abrimos puertas o ventanas de golpe un incendio que estaba en principio controlado puede en segundos ser un incendio incontrolable. Combustión con llamas (viva o normal): Buen aporte de oxígeno. Este es el tipo de combustión que estamos acostumbrados a ver, incendios con presencia de llamas. Tened en cuenta que solo la fase gaseosa arde en este tipo de combustiones. A diferencia que, en el caso anterior, este tipo de combustión se puede dar tanto en combustibles: sólidos, líquidos y gaseosos. Combustiones con llamas en gases: Las moléculas de los gases tienen la facultad de moverse libremente. Si aumentamos la temperatura, estas se moverán más rápidamente, en un incendio esto se traduce en que las moléculas colisionan violentamente provocando la ruptura de las mismas. Temario Especifico 6 Oposición Bombero 2023 El Fuego Combustiones con llamas en líquidos: como resulta evidente, por lo expuesto anterior mente, los líquidos no arden por sí mismo, son los gases generados sobre la superficie del liquido los que lo hacen. La temperatura en este caso debe ser lo suficientemente alta para que se produzca gas en la suficiente cantidad como para que se produzca la inflamación. A esta temperatura específica para cada líquido, se le denomina temperatura de ignición. Combustión con llamas en solido: Al igual que los líquidos, los sólidos no arden por sí mismo. Deben ser como en el caso anterior convertidos en gases para que ardan. Combustiones Instantáneas (Rápidas o muy rápidas): Este tipo de reacciones son más rápidas que las combustiones con llama y van acompañadas de otros efectos peligrosos, como es la liberación de presión. Normalmente pensamos que solo los explosivos son capaces de reaccionar de esta manera, pero existen muchas otras sustancias que en algunas condiciones pueden explotar. Podemos clasificar las explosiones en dos clases: deflagraciones y detonaciones. Las deflagraciones que es cuando la propagación de las llamas es menor a la velocidad del sonido. Onda de combustión cuyo frente avanza a velocidad subsónica. Las detonaciones cuando la propagación del frente de fuego supera la velocidad del sonido. Onda de combustión cuyo frente avanza a velocidad sónica o supersónica y lleva asociada, por tanto, una onda de choque. ELEMENTOS DE LA COMBUSTION COMBUSTIBLE Es cualquier sustancia o materia capaz de arder en contacto con el aire, oxígeno o una mezcla gaseosa que contenga oxígeno, produciendo una cierta cantidad de calor. En una combustión es el agente reductor que cede o traspasa electrones al agente oxidante. Combustible es toda sustancia que no ha alcanzado su grado máximo de oxidación. Normalmente las materias combustibles contienen cantidades apreciables de carbono e hidrógeno, que son elementos oxidables. En función de su presentación física los combustibles pueden ser: Sólidos.- Se entiende por sólido al cuerpo cuyas moléculas presentan una elevada cohesión entre sí, de tal forma que cada porción de materia sólida tiene una forma invariable. Se dice que los sólidos tienen forma y volumen constantes. Por ejemplo, la madera y productos derivados, tales como el papel, materiales fibrosos de celulosa, etc. Son materiales combustibles capaces de arder de forma muy variada: Temario Especifico 7 Oposición Bombero 2023 El fuego carbonización, combustión acompañada de llamas y combustión con profusión de humos. El polvo de serrín y algunos sólidos en suspensión en el aire, pueden producir explosiones. Sólidos licuables como el alquitrán, la tela asfáltica, las grasas, las ceras, etc.; son aquellos que están en estado sólido, pero que al tener el punto de ebullición muy bajo, se hacen líquidos con sólo recibir algo de calor, y adquieren las propiedades de los líquidos. Actualmente el alquitrán es un producto obtenido de la destilación del petróleo que se usa como impermeabilizador y como asfalto artificial. También se puede obtener de la destilación de maderas resinosas y hullas, y antiguamente se elaboraba con sebo, grasa y aceite, para ser utilizado como arma incendiaria. El alquitrán se nos presenta usualmente en forma sólida, aunque, para su aplicación, se calienta hasta que se funde, hasta que cambia al estado líquido. La clase A comprende a los combustibles sólidos, principalmente a los que pirolizan y ocasionan brasas. La clase B comprende a los combustibles que usualmente son líquidos, pero también a los sólidos de bajo punto de fusión: a aquellos que en caso de verse inmersos en un incendio se encontrarían, por efecto del calor, en estado líquido. Por ello, no cabe duda, de que el alquitrán, a pesar de estar acostumbrados a verlo en forma sólida, pertenece a la clase B. Se trata en realidad de un líquido muy viscoso o de un sólido de bajo punto de fusión, como queramos decir, pues líquido o sólido no es más que diferentes estados físicos de la materia. La descomposición de un combustible sólido en una o más sustancias distintas por efecto del calor se denomina pirólisis. La madera es capaz de arder de forma muy variada Temario Especifico 8 Oposición Bombero 2023 El Fuego Líquidos.- Las moléculas de un líquido se encuentran en constante movimiento, dependiendo esta movilidad de su temperatura interior, y constantemente fluyen moléculas del seno del líquido al espacio. Este hecho se traduce en que parte de estas moléculas permanecen en el aire mientras otras chocan y vuelven al seno del líquido. Si el líquido se encuentra al aire libre, estas moléculas que escapan reciben el nombre de vapor. Hablamos de gasolina, gasoil, alcohol, etc. Son muy peligrosos en un incendio. Cuando arde un líquido, no arde propiamente este, sino los vapores que emite por la elevación de temperatura. La inflamación de estos vapores, se produce entre unos límites llamados LII y LSI. Los puntos de encendido, inflamación y auto-inflamación caracterizan la peligrosidad de los líquidos. (Estos puntos son recogidos por Norma UNE 23026 ya derogada) Gaseosos.- Sus moléculas se mueven libremente con tendencias a separarse (butano, propano, acetileno, etc.). Las moléculas de los gases se expanden, ocupando todo el espacio disponible, por lo que sólo pueden conservarse en recipientes totalmente cerrados, fuera de los cuales se disiparían en la atmósfera. Independientemente de su composición, su peligrosidad se debe a que la presión del gas va en función de la temperatura. Los depósitos de gases licuados del petróleo pueden provocar una BLEVE Temario Especifico 9 Oposición Bombero 2023 El fuego La forma de un combustible es un factor importante en su ignición y en la velocidad con que arde. Un combustible con una alta relación superficie-masa prenderá más fácilmente que otro con una baja relación superficie-masa. Por ejemplo, unas virutas de madera arden más fácilmente que un bloque de la misma madera. Cuando la masa es grande en relación con la superficie, el calor captado en la superficie se transmite hacia el interior de la masa disipándose en ella. En la práctica arde con más facilidad el tronco hecho astillas que entero, y mucho mejor en virutas. En cuanto al serrín sabemos que puede provocar explosiones similares a un gas combustible difundido en el aire. Cualquier sólido orgánico o inorgánico que sea combustible y se encuentre espolvoreado en el aire presenta una mezcla similar a la que pueda darse en un escape de gas. De hecho, ha habido gravísimos accidentes en el marco de industrias que realizan operaciones tecnológicas de moler o cribar, recoger, transportar o simplemente almacenar; ya sean de tipo agrícola, minera, químicas y farmacéuticas, metalúrgicas o de plásticos. No nos extrañe que productos tan aparentemente inofensivos y nutritivos para el hombre como son las harinas, ya sean de trigo, maíz, pescado, etc., hayan dado grandes desgracias. Todas las materias combustibles presentan 3 niveles de temperatura característicos. La norma española UNE-EN ISO 13943:2018, equivalencia EN ISO 13493:2017, equivalencia internacional ISO 13943:2017, sobre vocabulario en la seguridad contra incendios, utiliza los siguientes términos para referirse a las distintas temperaturas: Punto de Inflamación o «flash point».- Es la temperatura a la cual el combustible emite una cantidad de vapores capaces de inflamarse al contacto con una llama, pero incapaces de mantenerse ardiendo. A este punto o temperatura se le conocía como punto de ignición, o punto de encendido ISO 13943:01. Punto de Combustión o «fire point».- Es la temperatura a la cual el combustible emite una cantidad suficiente de vapores capaces de inflamarse al contacto con una llama y mantenerse ardiendo hasta que se consuma la totalidad del combustible. A este punto o temperatura se le conocía como punto de inflamación, ISO 13943:01. Punto de auto-inflamación.- Es la temperatura a la cual el combustible emite una cantidad suficiente de vapores que se inflaman espontáneamente bajo la acción del calor, sin necesitar contacto con ninguna llama. Temario Especifico 10 Oposición Bombero 2023 El Fuego Hasta hace unos años era más habitual encontrar en los textos españoles estos conceptos nombrados de la siguiente manera: «punto de ignición», «punto de inflamación» y «punto de autoignición». Lo que ocurre es que los textos norteamericanos e ingleses utilizan la denominación «flash-point» para lo que nosotros estábamos llamando punto de ignición. Por ello y para evitar confusiones se empezó a traducir literalmente, dando lugar a este cambio de denominaciones: «punto de inflamación», «punto de encendido» o también llamado «de incendio» y «punto de autoinflamación». A veces en vez de «punto» se dice «temperatura», y no está mal dicho puesto que no dejan de ser temperaturas. Estos conceptos resultan relativos a fluidos (líquidos y gases) y a sólidos que funden sin descomponerse, pero no a los que pirolizan bajo la acción del calor. En los gases está claro que —salvo condiciones especiales de presión y/o temperatura que hagan que se encuentren licuados— la temperatura de inflamación (en textos españoles la de ignición) y la de encendido (en textos españoles la de inflamación) va a ser la misma. No va a haber otro inconveniente para su combustión más que se encuentren en proporción adecuada con el comburente, en su rango de explosividad o inflamabilidad, y que aparezca una cantidad mínima de energía que de lugar al inicio de la reacción. Así mismo, dentro de ese rango de vapores inflamables se establecen unos límites que nos darán clara referencia de su peligro, así tenemos: Límite inferior de inflamabilidad o explosividad (L.I.I. o L.I.E.).- Es la mínima concentración de vapores de combustible, en mezcla con un comburente, por debajo de la cual no se produce la combustión. Límite superior de inflamabilidad o explosividad (L.S.I. o L.S.E.).- Es la máxima concentración de vapores de combustible, en mezcla con un comburente, por encima de la cual no se produce combustión. Fuera de estos límites la mezcla vapor-comburente, es incapaz de arder. A esta proporción entre los límites se la denomina rango de inflamabilidad o explosividad. A mayor rango de inflamabilidad, más peligrosa es la mezcla inflamable. Temario Especifico 11 Oposición Bombero 2023 El fuego Para que tenga lugar una combustión, en primer lugar, tendrá que haber una cierta cantidad de gas o combustible vaporizado en la atmósfera. Cada combustible en particular requiere una cantidad mínima determinada en el aire para que pueda activarse la mezcla ante una fuente de ignición, denominándose a esta cantidad mínima L.I.I. o L.I.E., es decir, Límite Inferior de Inflamabilidad o Explosividad. Si por el contrario resulta que hay demasiado combustible en forma gaseosa o vaporizado, ante la aportación de, por ejemplo, una chispa, no se producirá la combustión. A esta cantidad máxima, que también es específica para cada combustible líquido o gas, la denominamos L.S.I. o L.S.E., es decir, Límite Superior de Inflamabilidad o Explosividad. En el aire hay, aproximadamente, un 20,9% de oxígeno, un 78,2% de nitrógeno y toda una serie de gases en pequeñísimas proporciones que apenas llegan a conformar el 0,9% restante. En el caso de un escape de gas inflamable en una determinada atmósfera, resultará que los porcentajes anteriores quedarán modificados. Es decir: si a los porcentajes anteriores añadimos la cantidad de un escape, por ejemplo, de butano que llegue a tener un valor de un 5% de la atmósfera, la proporción de los otros gases, oxígeno y nitrógeno principalmente, habrá descendido; y es que de lo contrario habría un 105% de sustancia, cosa que a todas luces es imposible. Empezamos a ver claro entonces que, en estos casos, la cantidad porcentual de oxígeno siempre desciende, y que puede que no llegue a ser suficiente para interaccionar con tanto combustible. Por ejemplo, el propano tiene un L.I.E. del 2,2% y un L.S.E. de 9,5% de gas en el aíre. Son, por tanto, estos los porcentajes mínimo y máximo que pueden dar lugar a una mezcla explosiva. La mezcla ideal con el aire tendrá lugar con un porcentaje a medio camino entre uno y otro porcentaje. Dentro de este rango, existe un punto especialmente importante: Aproximadamente a 1/3 del rango, contado desde el L.I.I. o L.I.E, se sitúa un valor en el cual la combustión se produce en las mejores condiciones y se denomina punto ideal de combustión. El punto medio del rango de inflamabilidad es donde se sitúa teóricamente el denominado «punto estequiométrico», es decir, donde la cantidad de gas combustible y la cantidad de aire se encuentran en una proporción tal que reaccionarían totalmente, sin que sobrase parte alguna de los reactivos. Sin embargo, resulta curioso que la máxima velocidad de combustión no ocurre en este punto equidistante entre los límites de explosividad, sino en concentraciones ligeramente oxidantes, con un pequeño exceso de comburente, denominándose a esta proporción «mezcla ideal o punto ideal de combustión». Temario Especifico 12 Oposición Bombero 2023  El Fuego La velocidad de combustión depende, por tanto, de que la concentración se encuentre más o menos cerca de la «mezcla ideal». Además depende, obviamente, de la composición de la mezcla ya que para diferentes combustibles existen diferentes velocidades. También de la pureza química de la muestra, pues no es lo mismo un gas en estado puro que enrarecido o contaminado con otros gases, humos o partículas en suspensión. La presión y temperatura inicial resultan de gran importancia, ya que la velocidad de reacción crece en relación al aumento de estos dos parámetros. R an g o d e i n fla m a b i li d a d o e x p l o s i v i d ad 1 0 0 % d e a ir e L.I. I L.S.I. 0 % d e a ir e 0 % d e co m b u s ti b l e 1 0 0 % d e c o m b u s ti b l e P u n to id e a l d e P u n to e s te q u io m é tr ic o M e z c la p o b re , n o ar d e M e z c la r i ca , n o a rd e c o m b u s tió n Para poner un ejemplo, vamos a ver una tabla de temperaturas y límites de inflamabilidad o explosividad de algunos materiales combustibles: PUNTO DE PUNTO DE AUTO PRODUCTO ESTADO L.I.I. L.S.I. INFLAMACIÓN INFLAMACIÓN Gasolina Líquido -37º C 456º C 1,4% 7,4% Keroseno Líquido 55º C 210º C 0,7% 5% Butano Gas Gas 560º C 1,3% 7% CO* Gas Gas 605º C 12,5% 74% Acetileno Gas Gas 335º C 2,5% 81% * (CO) Monóxido de Carbono: Gas en suspensión que aparece en las combustiones incompletas. Esta tabla podrá orientarnos de la peligrosidad de los combustibles. Podemos observar en la tabla, que el acetileno es un producto muy peligroso, pues su rango de inflamabilidad está entre el 2,5 y el 81%, así mismo, el CO, producto que aparece en prácticamente todas las combustiones, también dispone de un rango muy amplio. Un ejemplo que puede ayudarnos a entender adecuadamente la causa de la peligrosidad del combustible y lo anteriormente visto podemos verlo con el CO: Temario Especifico 13 Oposición Bombero 2023 El fuego El Monóxido de Carbono (CO) tiene unos límites inferior y superior de inflamabilidad del 12,5% y del 74% respectivamente, de contenido de mezcla con el aire. Esto significa que si la atmósfera del local contiene el 12,5 % o más de CO pero menos que el 74 % (está dentro del rango de inflamabilidad), este puede arder o explotar. Si el porcentaje es inferior al 12,5 % se considera que la mezcla se encuentra por debajo del límite inferior de inflamabilidad LII, es decir, demasiado pobre en combustible para arder. Cuando el contenido de CO es superior al 74 %, la mezcla se encuentra por encima del límite superior de inflamabilidad LSI, es decir, demasiado rica en combustible para arder. De esta aclaración puede entenderse que en un incendio de un recinto cerrado y ante gran concentración de humo y poca llama no se debe aportar oxígeno bruscamente, pues el CO en suspensión puede entrar en su rango de inflamabilidad y provocar una gran llamarada o backdraft. La inflamación del monóxido de carbono puede provocar explosiones En el caso de una atmósfera en la que la temperatura sea muy elevada, el rango de inflamabilidad (también llamado intervalo, campo o dominio) se amplía o crece, es decir, disminuye el LII y se incrementa el LSI. Se estima que un aumento de temperatura de alrededor de 100º C será capaz de hacer que el LII disminuya en un 8% y que el LSI se eleve en una proporción igual. COMBURENTE Producto o sustancia que proporciona el oxígeno necesario para la combustión. Es el cuerpo en cuya presencia puede arder el combustible. En una combustión es el agente oxidante el que roba electrones al reductor. Normalmente el comburente será el oxígeno del aire, que lo encontramos aproximadamente en un 21%, pero hay otros productos que lo pueden ser. Temario Especifico 14 Oposición Bombero 2023 El Fuego El comburente es cualquier agente capaz de oxidar un combustible en una reacción rápida y exotérmica, siendo el más común de todos ellos el oxígeno, omnipresente en el aire. Otros compuestos también pueden arder sin contacto con el aire por contener oxígeno en su composición y por liberarlo fácilmente en condiciones adecuadas, siendo muy usados en la fabricación de explosivos. Pero no sólo el oxígeno en sus diversas formas de presentación hace de comburente, sino que existen diversos compuestos y elementos simples que cumplen esta función, como son los peróxidos, percloratos, nitratos, cloratos, etc., y entre los que destaca el flúor que es el más activo de todos los elementos químicos, formando fluoruros con todos los combustibles ordinarios a temperatura ambiente o a temperaturas elevadas. El cloro reacciona de modo similar, aunque menos enérgicamente. Muchos metates tales como el litio, berilio, calcio, magnesio, aluminio y gran cantidad de metales de transición, reaccionan con el nitrógeno a temperatura moderada o elevada, produciéndose los correspondientes nitruros. Así es que las reacciones del litio y el magnesio con el nitrógeno son de tal magnitud que estos metales se pueden usar para eliminar el nitrógeno de otros gases. Además algunos metales pueden arder en atmósferas de dióxido de carbono, formando los correspondientes carburos y productos de reacción. No olvidemos que consideramos el fuego como una reacción exotérmica entre un oxidante y un reductor, acompañada del desprendimiento de luz y productos gaseosos calientes. CALOR (ENERGÍA DE ACTIVACIÓN) No siempre que hay un combustible en presencia de un comburente se produce la combustión. Para que esto suceda es necesario un tercer factor que provoque esa reacción, este tercer factor es lo que llamamos energía de activación que es aportada por los focos de ignición y puede tener diversos orígenes: 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 y eso es causa de numerosos incendios) y origen natural (la radiación del sol, tormentas eléctricas, etc.). Los trabajos de soldadura y oxicorte La resistencia que opone un conductor son fuentes de ignición al paso de la electricidad genera calor Temario Especifico 15 Oposición Bombero 2023 El fuego Estos tres elementos (combustible, comburente y energía de activación o calor) forman el clásico triángulo del fuego. El triángulo del fuego es un ideograma que se utiliza para explicar de un modo sencillo y didáctico qué elementos han de concurrir para que se inicie el fuego: combustible, comburente y energía. Triángulo del fuego Pero fue a partir de 1920, cuando se descubrió un cuarto factor que propiciaba la continuidad del fuego, la conocida reacción en cadena, que le da el nombre de tetraedro del fuego. REACCIÓN EN CADENA La mayor parte de los combustibles, tal como aparecen en la naturaleza, han de adoptar la forma adecuada para combinarse con el oxígeno del aire y dar lugar a la combustión. Así por ejemplo, la madera ante un intenso calor se va transformando en vapores que contienen radicales libres de hidrógeno, de hidrocarburos, de monóxido de carbono; porciones todas estas combustibles, además de otras no combustibles como por ejemplo vapor de agua y dióxido de carbono. Así es que el propio calor generado por la combustión va incidiendo sobre el propio combustible dando lugar a una descomposición (pirólisis), cada vez más rápida y eficaz. Tiene lugar un cambio físico — sólido a gas —, seguido de un proceso químico que podríamos denominar de “destilación” de los vapores, de ruptura molecular, para posibilitar la recombinación con el comburente, dando lugar finalmente a la combustión. A más calor más descomposición, y a más descomposición más calor: por ello el fuego va in crescendo. Nos damos cuenta que unas reacciones químicas relativamente simples van dando paso a reacciones más numerosas, complejas y variadas, denominándose al conjunto reacción en cadena. Tetraedro del fuego Temario Especifico 16 Oposición Bombero 2023 El Fuego Efectivamente, ni los sólidos ni los líquidos arden como tales, sino que cambian de estado físico para dar lugar a una combustión con llamas. Los líquidos se vaporizan y los sólidos se dice que sufren un proceso de pirolización, es decir, que se van descomponiendo por efecto del calor en vapores inflamables, los que en definitiva se mezclan con el oxígeno del aire para dar lugar al fuego. Por otro lado señalar que la eliminación de alguno de los cuatro componentes del tetraedro del fuego provocará su extinción, empleándose este ideograma para explicar los distintos métodos de extinción, si bien el tetraedro del fuego no representa esencialmente los métodos de extinción, sino toda combustión de aportación automantenida, o dicho de otra manera, lo que vulgarmente denominamos fuego. Las combustiones de aportación son las más cotidianas, es decir, el combustible, ya sea sólido o líquido, va aportando paulatinamente vapores inflamables y el aire aporta oxígeno a medida que se requiere y en la cantidad que sea posible, dependiendo de la presión y el viento reinante. A las combustiones de mezcla preformada las solemos llamar explosiones, pues el gas se ha distribuido por el aire, conformándose una mezcla que solo necesita una energía de activación que desencadene una combustión instantánea. A los sólidos en forma incandescente los solemos denominar brasas o incandescencia. En definitiva, identificamos el fuego con la combustión con llamas. Este ítem intenta marcar diferencias entre dos palabras habitualmente sinónimas, fuego y combustión: todo fuego es una combustión, pero no identificamos la palabra fuego con todos los tipos de combustión. El interés es pues más lingüístico que científico, por lo que su valor intrínseco no nos resultará notable; si bien es conveniente manejar correctamente el lenguaje. Temario Especifico 17 Oposición Bombero 2023 El fuego RESULTADOS DE LA COMBUSTIÓN HUMO El humo es una suspensión de partículas sólidas en un gas. Los gases producto de la combustión, contienen fundamentalmente monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua; estos gases mezclados con el aire ambiental, forman una mezcla en la cual están en suspensión partículas de hollín, alquitrán y minúsculas partículas de materia no quemada. La suspensión de aquellas partículas que entren en el campo visible y las finas gotas de agua producto de la evaporación forman lo que normalmente se denomina humo. El humo es una suspensión de partículas La formación de humo es favorecida: 1. Por la combustión incompleta, que favorece que los productos se descompongan. Esta combustión lleva consigo la formación de monóxido de carbono. 2. La humedad de los materiales, que favorece a su vez la combustión incompleta. 3. La naturaleza de los materiales en combustión (los hidrocarburos y plásticos arden con un humo muy denso). Al igual que en las llamas, las distintas coloraciones del humo nos pueden decir qué sustancias son las que arden. A modo de ejemplo, podemos decir que los humos blancos resultan de la combustión de productos vegetales, forrajes, etc.; los humos amarillos provienen de sustancias químicas que contienen azufre; humos grises, como resultado de la combustión de compuestos celulósicos, fibras artificiales, etc. y humos negros que nos indicarán la presencia de derivados del petróleo como cauchos, hidrocarburos, etc. Así mismo, coloraciones anómalas, como pueden ser el rojo o violeta, podrían indicar la presencia de gases altamente tóxicos. De cualquier manera, la anterior relación es meramente orientativa, ya que un determinado color puede enmascarar a otro y por tanto, no detectar su presencia, por lo que las medidas de protección a adoptar, han de ser las máximas posibles. Las causas principales de los perniciosos efectos del humo son por orden decreciente: Temario Especifico 18 Oposición Bombero 2023 El Fuego Intoxicación.- Por los gases procedentes de la combustión, principalmente monóxido de carbono. Proporciones de un 3 por 1.000 de CO son fatales para las personas. Asfixia.- Provocada por insuficiencia de oxígeno en el aire al disminuir su proporción, por ser diluido por los gases de combustión. Porcentajes del 12% al 16% pueden provocar inconsciencia. Porcentajes inferiores provocan la muerte en breves minutos. Desorientación.- Debida a la pérdida de visibilidad, lo que supone dificultades en la evacuación, así como en la propia extinción. Por experiencias de bomberos, se reconoce que en un 60% de incendios con los que se tienen que enfrentar, no se distinguen las manos extendidas frente al rostro. Quemaduras.- por la elevada temperatura de los gases próximos al foco. Cuando se presenta este efecto, la intoxicación y la asfixia, por norma general, ha acabado con la vida de las personas. El principal peligro en un incendio es el humo A la vista de lo expuesto, y en contra de la creencia general de la mayoría de las personas no relacionadas con la protección y extinción de incendios, podemos afirmar que, el principal peligro en un incendio es el humo y no las llamas. Se dice que más del 70% de las víctimas por incendios ni siquiera llegaron a ver las llamas. GASES El principal efecto de los gases del incendio está en su toxicidad por inhalación, a veces, incluso en bajas concentraciones. La toxicidad se ve incrementada porque generalmente, los gases inhalados suelen tener una temperatura elevada y poco contenido en oxígeno. Aunque no Temario Especifico 19 Oposición Bombero 2023 El fuego existen estadísticas sobre las causas exactas de muertes debidas al fuego, se reconoce en general, que en los incendios, los fallecimientos producidos por inhalación de gases o aire caliente, son muchos más numerosos que el total de muertes debidas a todos los demás agentes en conjunto. La cantidad y tipos de gases de combustión durante y después de un incendio, varía fundamentalmente con la composición química del material en combustión, con la cantidad de oxígeno disponible y con la temperatura. El efecto de los humos y gases tóxicos sobre las personas, depende del tiempo de exposición, de la concentración de los gases en el aire y, también, de las condiciones físicas individuales. En un incendio se ven involucrados distintos tipos de gases La causa principal de muerte en los incendios, viene determinada por la toxicidad de alguno de los siguientes gases: Monóxido de carbono (CO).- Es el gas más peligroso en la atmósfera de un incendio. A pesar de no ser el más tóxico de los gases que resultan de la combustión, su abundancia y el hecho de ser incoloro, inodoro e insípido, le convierten en el principal peligro. En condiciones de combustión controladas, el carbono de la mayor parte de las materias orgánicas, puede oxidarse por completo y convertirse en anhídrido carbónico, si hay oxígeno suficiente. Pero como en las condiciones incontroladas de un incendio accidental, la disponibilidad de oxígeno no es siempre óptima, parte del carbono se oxida incompletamente y se convierte en monóxido de carbono. La toxicidad del CO se debe, fundamentalmente al poder de combinación que tiene con la hemoglobina de la sangre, lo que produce una disminución del abastecimiento de oxígeno (hipoxia) al cerebro y a los tejidos (el CO es 210 veces más afín que el oxígeno). Temario Especifico 20 Oposición Bombero 2023 El Fuego El monóxido de carbono (CO) aparece siempre que la combustión tiene lugar por deficiencia de oxígeno, por lo que resulta muy habitual en los incendios. En el organismo humano acaba provocando una anoxia secundaria por carboxihemoglobina. La hemoglobina forma parte de los hematíes de la sangre, formando con el oxígeno oxihemoglobina con el fin de transportarlo a las células de todo el cuerpo, en todos los animales vertebrados. En una atmósfera con presencia CO, este se combina con la hemoglobina mucho más rápido que el oxígeno, formando carboxihemoglobina e impidiendo, por tanto, el transporte de oxígeno. Produce así la asfixia de un modo secundario, ya que podemos estar respirando suficiente oxígeno pero seremos incapaces de que pase de los pulmones al torrente sanguíneo. La sangre no contará tampoco con la pigmentación roja característica, sino que se oscurecerá, presentando la piel un color amoratado y resultando especialmente llamativo en la boca y los labios. El CO se hace muy peligroso cuando supera concentraciones de 400 ppm (partes por millón), e inmediatamente peligroso para la vida y la salud en concentraciones de 1.500 ppm. Su valor límite ambiental en exposición diaria (VLA-ED) está establecido por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo en 25 ppm. Por otro lado se puede apuntar que es inflamable, si bien en un rango del 12,5 al 74%. Dióxido de carbono (CO2).- No se considera venenoso por sí mismo. En cualquier caso, se genera en grandes cantidades en los incendios y la elevación de sus niveles en aire implica, normalmente, que se alteren las concentraciones de otros gases presentes en el mismo, es decir, reduce la concentración de oxígeno ambiental y, en consecuencia, aumenta el ritmo de la respiración (concentraciones de un 2% de CO2 en aire, puede aumentar el ritmo respiratorio en un 50% aproximadamente). Puesto que una alta concentración de CO2 aumenta el ritmo de la respiración, aumenta simultáneamente el ritmo de la inhalación de otros gases que pudieran estar presentes, incrementando el peligro. Por tanto, los efectos perjudiciales del dióxido de carbono sobre los seres humanos son más indirectos que directos. Acroleína (aldehído acrílico).- Es un irritante sensorial y pulmonar, particularmente potente, que se presenta en muchos incendios. Es emitida por los rescoldos de todos los materiales celulósicos (papeles, cartulinas, cartones, etc.) y también en la pirólisis del polietileno (plásticos). Resulta irritante en extremo, y en concentraciones muy bajas de unas cuanta ppm, produce irritación de ojos y a veces incapacidad psíquica. En experiencias realizadas con simios, concentraciones de hasta 2.780 ppm durante 5 minutos, no llegaron a producir incapacidad física. Sin embargo, las complicaciones pulmonares causadas por concentraciones incluso inferiores, producían la muerte al cabo de unas horas. Temario Especifico 21 Oposición Bombero 2023 El fuego Fosgeno.- Es muy tóxico, pero no suele estar, o si lo está sólo en cantidades menores, en los productos de la combustión de los materiales ordinarios. Es uno de los productos de combustión de los materiales cloraros. Es altamente irritante para el pulmón y su gran efecto tóxico no es evidente hasta bastantes horas después de la exposición. Cuando el fosgeno contacta con el agua, se descompone en ácido clorhídrico. Ya que los pulmones y el tracto bronquial están siempre húmedos, el fosgeno forma ácido clorhídrico en los pulmones cuando se inhala. Ácido clorhídrico (ClH).- Es incoloro, pero es fácilmente detectado por su olor ácido. Se forma en la combustión de materiales con contenido en cloro, siendo el más destacado, el cloruro de polivinilo (PVC). Al igual que la acroleína, es un potente irritante sensorial y pulmonar. Bajas concentraciones de 75 ppm, producen irritaciones agudas en ojos y vías respiratorias superiores. En concentraciones de 17.000 ppm, durante 5 minutos, no provoca incapacidad física de primates. Sin embargo, sí ha causado muertes posteriores con dosis que no producían incapacitación. Óxidos de Nitrógeno (NOX).- La combustión de materiales en aire siempre genera óxidos de nitrógeno. Se producen por quema del combustible, y como resultado de la reacción a alta temperatura del oxígeno y el nitrógeno del aire. Aunque existen al menos ocho óxidos de nitrógeno, el óxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2), son los que están presentes en mayores cantidades. El NO2 es mucho más reactivo y extremadamente tóxico. Las concentraciones respirables sin peligro, durante un breve período de tiempo, son del orden de algunas ppm. Cianuro de Hidrógeno (HCN).- El cianuro de hidrógeno es un gas muy tóxico. Se pueden formar cantidades relativamente importantes, con la combustión incompleta de ciertos materiales que contienen nitrógeno, tales como lana, seda, el uretano, poliamidas y acrílicos. Su naturaleza altamente tóxica, está determinada más por su rápida acción que por su mínima dosis letal. El HCN actúa rápidamente y es aproximadamente 20 veces más tóxico que el CO. No se combina con la hemoglobina, pero inhibe la asimilación de oxígeno por las células. En bajas concentraciones desprende olor a almendras amargas, mientras que en concentraciones elevadas tiene un olor difícil de soportar. No obstante, algunas personas pronto se hacen insensibles al olor, o éste queda enmascarado por otras emanaciones del incendio. El umbral práctico de los efectos tóxicos del HCN es de 1.500 ppm/min. Amoníaco (NH3).- Los incendios sin producción de llama de muchos materiales sintéticos, producen a menudo amoníaco. El amoníaco es un gas tóxico de penetrante olor, que hace que la gente huya de atmósferas ricas en él, ya que produce efectos extremadamente irritantes en ojos, nariz, garganta y pulmones. Si la concentración excede de 200 ppm durante unos pocos minutos, se puede producir la muerte o heridas de consideración. Temario Especifico 22 Oposición Bombero 2023 El Fuego Sulfuro de Hidrógeno (H2S).- Resulta de la combustión incompleta de materias, que contienen azufre, tales como pieles, cabello, carne, madera, goma, etc. Su presencia se detecta inmediatamente por su olor a «huevos podridos». Si no se huye con velocidad, el sentido del olfato se paraliza rápidamente y se produce un envenenamiento intenso a concentraciones muy pequeñas (unas pocas unidades por ciento de volumen). A concentraciones del orden de 600 ppm, actúa sobre el sistema nervioso, causando una respiración acelerada, seguida de parálisis respiratoria. Dióxido de Azufre (SO2).- Es el producto final de la oxidación de materiales que contienen azufre, como lana, goma o algunas maderas. Es muy irritante para los ojos y los órganos respiratorios. La máxima concentración permitida de exposición a corto plazo es de 500 ppm. LLAMAS Podemos definir llama, como un fenómeno luminoso que acompaña generalmente a la combustión de una sustancia gaseosa, o de una finísima suspensión de partículas líquidas o sólidas, cuando arden mezcladas con el oxígeno del aire, de ahí que la llama se considere un producto distinto de la combustión. Los gases combustibles son generalmente hidrocarburos o compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno, por ello, el producto de su combustión consta principalmente de anhídrido carbónico y vapor de agua. En la mayoría de llamas se forma además, partículas de hollín, constituidas por átomos de carbono. Dichas partículas se ponen incandescentes por el calor de la llama y dan a ésta su luminosidad. Los sólidos como tales sólidos combustionan en forma de brasas incandescentes. Si se producen llamas es porque ha habido un cambio de estado físico en la materia, encontrándose el combustible en ignición en estado gaseoso. Determinados combustibles tales como el carbón vegetal, que es prácticamente carbono puro, no se descompone bajo la influencia del calor para producir gases inflamables, pero si dan lugar a una combustión en forma de brasas de color rojo. Por otro lado, la mayor parte de los combustibles sólidos son incapaces de producir llamas con concentraciones de oxígeno inferiores al 16% — recordemos que el aire contiene un 21%—, sin embargo pueden combustionar de este otro modo. Cuando se dan a la vez brasas y llamas decimos que hay una combustión heterogénea o mixta, expresando así que la combustión transcurre en más de una fase. Temario Especifico 23 Oposición Bombero 2023 El fuego El color de una llama depende del material que se quema, aunque la temperatura juega también un papel determinante. Una llama cambia su color a medida que aumenta la generación de calor y la intensidad del fuego, pudiendo sufrir una transición de rojo tenue (llamas más frías), a naranja y amarillo y, finalmente, a blanco, en el punto más caliente. Realmente esta transición es más de brillantez que de color, cuanto más fulgurantes y blancas sean las llamas, más temperatura e intensidad posee el fuego. TEMPERATURA COLOR 500 - 700º C Rojo oscuro 700 – 900º C Rojo naranja 900 – 1300º C Naranja 1300 – 1500º C Blanco naranja 1500º C Blanco Distintas coloraciones de la llama La llama es el factor destructivo de la combustión y comprende por lo menos tres regiones cónicas bien diferenciadas: Zona externa.- Es la región oxidante, hay un mayor grado de combustión que en las demás zonas, generándose por tanto más calor; pero debemos tener en cuenta que ese calor es cedido al medio circundante continuamente. Zona intermedia.- Es en esta zona donde se produce más temperatura, ya que el calor generado no se pierde, sino que se utiliza para romper las moléculas de gas, para separar sus átomos y posibilitar así su recombinación en moléculas diferentes. Zona interna.- El gas no arde en este punto. La llama es el factor destructivo de la combustión Temario Especifico 24 Oposición Bombero 2023 El Fuego CALOR Como hemos comentado al principio del tema, las combustiones son reacciones exotérmicas, esto es, desprenden calor. Cotidiana o vulgarmente entendemos el calor como una sensación subjetiva, ya que no sentimos todas las personas calor o frío en las mismas circunstancias. Sin embargo esta acepción de la palabra no nos sirve. Nosotros queremos medir el calor y saber lo que es en el marco de la física, de la tecnología. Así es que identificamos el calor con la energía; como la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma; el calor tiene una equivalencia mecánica, o también una equivalencia con cualquier otro tipo de energía. Si una caloría se transforma íntegramente en trabajo mecánico se obtienen 4,18 julios, o viceversa. Puesto que la energía es intangible y tampoco se puede ver ni oír, no la podemos medir en sí misma. Habremos de cuantificar la energía en tanto en cuanto que sirve para realizar un trabajo. Si la energía de la que disponemos hace más trabajo tendremos más energía que si hace menos, y en física el trabajo se define como una fuerza por un espacio. Así pues las unidades que se utilizan usualmente son: en el Sistema Internacional de Unidades el julio, que es la fuerza de 1 newton desplazándose 1 metro; y en el Sistema Técnico el kilográmetro, es decir, la fuerza de 1 kilogramo-fuerza o kilopondio desplazándose 1 metro. Cuanto más caliente está un cuerpo, más vibración o agitación tienen sus átomos, y cuanto más frío menos movimiento poseen. Pero esto no es el calor, sino una consecuencia de que un cuerpo esté más caliente o más frío. Esta es una cuestión de energía interna. Los materiales desprenden distintas cantidades de calor en su combustión, denominándose poder calorífico a la cantidad de calor emitida por un combustible por unidad de masa. Generalmente se mide en megacalorias por kilogramo de combustible. Valgan como simples ejemplos los de la madera que posee un poder calorífico de 4 Mcal/Kg o el propano que desprende 11 Mcal/Kg. El calor producido en un incendio eleva la temperatura de los materiales provocando la propagación del fuego, así como daños (quemaduras) tanto a las personas como a los bienes. Esta elevación de temperatura puede causar deshidratación, agotamiento, problemas respiratorios, quemaduras y llegar a la muerte. Se puede tolerar el aire a temperatura elevada, hasta cierto límite determinado por la humedad del aire, la protección que preste la vestimenta y la actividad física que se esté realizando. Cuanto mayor sea la humedad del aire respirado, menor es el nivel de temperatura del aire que se puede soportar. Temario Especifico 25 Oposición Bombero 2023 El fuego Puesto que el vapor de agua es uno de los principales productos de la combustión, y su nivel aumenta si se usa el agua para apagar el fuego, normalmente la atmósfera del incendio está cargada de humedad. En tal situación, la transpiración de la piel aumenta y conduce a una rápida deshidratación del cuerpo. Se ha llegado a la conclusión de que la máxima temperatura del aire que puede respirarse con esperanza de supervivencia es de 150º. Estas temperaturas sólo pueden resistirse durante un período muy corto y nunca en presencia de humedad. En presencia de humedad, a temperaturas entre 60º C y 70º C, en unos minutos nos causaría la muerte. De todos los productos de la combustión, el calor es el principal responsable de la propagación de los incendios. TRANSMISION DEL CALOR La transferencia de calor es un factor importante en los incendios y tiene influencia en la ignición, crecimiento y extinción de un incendio. Cuando la energía calorífica es transferida a un objeto, su temperatura se incrementa. Cuando se desprende calor, la temperatura disminuye, El calor desprendido del fuego permite que se continúe calentando el combustible, y que se caliente otros combustibles próximos. El calor puede transmitirse de un punto a otro y puede realizarla de las siguientes formas: Conducción.- Es el mecanismo de intercambio de calor que se produce de un punto caliente a otro más frío a través de un medio conductor. Aunque se da en los líquidos (conducen mal el calor) y gases (lo conducen aún peor), es en los sólidos donde se aprecia con más claridad y donde tiene más importancia. El vacío no conduce el calor, ya que no hay moléculas que lo puedan transportar. Se trata de un movimiento vibratorio en el que unas moléculas chocan contra otras traspasándose energía. En los incendios este mecanismo tiene mucha importancia sobre todo al principio ya que las diferencias de temperatura entre los materiales son más evidentes. La conducción varía con cada material, hay materiales muy buenos conductores (la mayoría de los metales) y muy malos (el amianto, el corcho, etc.). La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales. Temario Especifico 26 Oposición Bombero 2023 El Fuego Convección.- Es el proceso de transmisión de calor a través de un fluido (líquido o gas) en movimiento, de ahí que no se pueda dar este mecanismo en los sólidos. En el caso de los incendios, el aire caliente se eleva transportando la energía calorífica a otros puntos de los edificios y propagando el fuego verticalmente. Radiación.- Es el mecanismo de transmisión predominante y produce la propagación horizontal de los incendios. Se produce por movimientos ondulatorios que se propagan en todas las direcciones. Este movimiento ondulatorio se produce hasta en el vacío, por lo que este mecanismo no necesita ni cuerpos sólidos ni fluidos para la transmisión de calor. La radiación se esta produciendo siempre, por lo que no importa la diferencia de temperatura entre los cuerpos para que se produzca. Cada cuerpo o fluido emitirá una cierta radiación a cada temperatura, sin importar lo que le rodee. Lo que sí está claro es que cuanto más caliente esté más radiación emitirá. PROPAGACIÓN DE LOS INCENDIOS 1. Sin propagación o con Propagación Limitada: Suele darse en establecimientos, habitaciones, sótanos, o locales poco ventilados, este tipo de incendios tienden a estar en activo mientras se disponga de suficiente concentración de oxigeno, y de materia combustible. Cuando la concentración de oxigeno baja de un umbral, o cuando se termina la materia combustible, la combustión no será completa, dando lugar a un denso humo, a consecuencia de una combustión incompleta. Si en este caso, no se le aporta, oxigeno o metería combustible, el fuego se detendrá, para posteriormente bajar la temperatura, hasta su auto extinción. 2. Propagación horizontal: Suele darse en edificios de una sola plata, o en aquellos que según el desplazamiento del fuego, no encuentran una aberturas, para su propagación vertical. En este tipo de propagación los productos de la combustión comenzaran a desplazarse horizontalmente ocupando las partes altas del establecimiento. Cuando ocupen toda la parte alta, puede suceder dos situaciones, en los casos de que la planta disponga de aberturas horizontales (ventanas, puertas, etc.) el incendio se propagará a la habitación contigua, o bien en el caso de que no exista esa vía de propagación, los gases empezarán a ocupar todo el volumen del local, estableciendo una estratificación de los gases calientes, en función de la temperatura de los gases, ocupando los gases calientes la parte más alta, y los más fríos la parte más baja. Cuando los gases calientes encuentran un combustible en su progresión, provocarán incendios secundarios. En este tipo de propagación se tendrá en cuenta la carga de fuego que puede tener el incendio, además de si existe ventilación, haciendo que la propagación sea más fácil. Temario Especifico 27 Oposición Bombero 2023 El fuego 3. Propagación Vertical: En este tipo de propagación existe una combinación en un plano vertical, debido a que los humos y gases calientes tienden a subir por convección. En estas condiciones si existe aberturas en la edificación que permita la propagación en vertical, como pueden ser el hueco del ascensor, las escaleras, las diferentes condiciones que tiene una edificación, o por la fachada exterior (de ventana a ventana), los productos de la combustión serán trasportados a otros lugares del edificio, surgiendo nuevos focos de incendio. En el caso de que los productos de la combustión utilicen la caja de la escalera, esta realizará la misma función que la que hace la chimenea en las casas, generando un conducto perfecto para propagar los gases calientes, además de aportar oxigeno, para que continúe la combustión. 4. Propagación descendente: Es producida por la caída de productos resultantes de la combustión, de una cota superior a una inferior, en la que existe un material combustible. Este iniciara un nuevo foco de incendio si consigue aumentar la temperatura de la materia combustible, por encima de una temperatura determinada para cada producto. Un ejemplo lo podemos encontrar en un fuego de un líquido inflamable, que se dé lugar en un plano inclinado o vertical. Este tipo de propagación es peligrosa, ya que el incendio puede propagarse por alcantarillas y conductos de difícil acceso, además de poder dar origen a nuevos focos de incendio alejados del foco principal. 5. Propagación a todo el edificio: Esta se origina cuando existen unas condiciones óptimas, ya que se produce una propagación en todos los sentidos, primero en un sentido vertical, y posteriormente al llegar al techo del edificio, una propagación horizontal a través de puertas o ventanas. El incendio afectara a todo el edificio, pudiendo llegar incluso a su colapso, por una afección grave en la capacidad portante del mismo. En este caso nuestro trabajo en la extinción siempre será desde el exterior, por la seguridad del personal interviniente. TIPOS DE COMBUSTIBLES Definición Combustible es toda sustancia que emite o desprende energía por combustión controlada (energía química) o escisión nuclear (energía nuclear) capaz de plasmar su contenido energético en trabajo. Es también cualquier sustancia capaz de arder en determinadas condiciones (necesitará un comburente y una energía de activación). Temario Especifico 28 Oposición Bombero 2023 El Fuego Clasificación Según el estado de la materia los combustibles pueden ser sólidos, líquidos y gaseoso es por ello que lo vamos a clasificar en: - Combustibles de Tipo A: Son materiales sólidos, y generalmente de naturaleza orgánica donde la combustión se realiza normalmente con formación de brasas (madera, tejidos, etc.). - Combustibles de Tipo B: Son materiales líquidos (gasolina, grasas, etc.). - Combustibles de Tipo C: Son fuegos de gases. Por ejemplo, butano, gas natural. Los combustibles en estado sólido o líquido no arden, es necesario que pasen a estado gaseoso para arder. Combustibles Sólidos Todos los sólidos combustibles queman produciendo cenizas. La combustión puede ser con llama a incandescente. Su combustibilidad depende de: - Contenido húmedo del sólido - Conductibilidad calorífica - Aptitud y Temperatura de ignición - Grado de combustión - Velocidad de propagación -Carga termina, etc. Combustibles Líquidos Punto de inflamación es la Tª mínima bajo la cual un líquido en equilibrio con su vapor, pone una cantidad suficiente de éste para que en contacto con una fuente de ignición se encienda. Se consideran peligrosos aquellos líquidos cuyo punto de inflamación roza los 21ºC. Dado que lo que arde no es el líquido en él si no sus vapores, la velocidad de combustión y propagación varía en función de: - la presión de vapor - punto de inflamación y ebullición - índice de evaporación - además de factores ambientales (velocidad del viento, temperatura, presión). Temario Especifico 29 Oposición Bombero 2023 El fuego Combustibles Gaseosos Son los combustibles más empleados. Presentan sobre los sólidos y líquidos ventajas de transporte y almacenamiento, así como mayor luminosidad de llama y mayor poder calorífico, debido a su mayor facilidad de mezcla con el comburente. Gas es toda sustancia o mezcla que en estado líquido ejerza una presión de vapor mayor de 275 Klca a 38ºC. Gas inflamable es cualquier gas que pueda arder en concentraciones normales de oxigeno en el aire. Su inflamabilidad depende de sus límites de inflamación y de su Tª de ignición. Según sus propiedades físicas se podrían clasificar en comprimidos, licuados y criogénicos. Según su origen en puros, (verdaderos) e industriales, (subproductos). Importante tener en cuenta la capacidad de los gases combustibles de producir explosiones, a la hora de su extinción. PIRÓLISIS La pirólisis es la descomposición química de materia orgánica y todo tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno (y de cualquier halógeno). Involucra cambios simultáneos de composición química y estado físico, los cuales son irreversibles. En este caso, no produce ni dioxinas ni furanos. La pirólisis extrema, que sólo deja carbono como residuo, se llama carbonización. La pirólisis es un caso especial de termólisis. Temario Especifico 30 Oposición Bombero 2023 El Fuego CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS En el sentido amplio se considera líquidos inflamables a aquellos líquidos cuyo punto de inflamación no supera los 100ºC, es decir a los que a una temperatura no superior a 100ºC, desprenden vapores inflamables. Se incluyen también en esta clasificación a los líquidos inflamables que contienen partículas en suspensión, como las pinturas. Existen diversas clasificaciones de los líquidos inflamables y combustibles, que difieren ligeramente en los límites de cada grupo. Esta clasificación es a efectos legales. En la clasificación europea de trasporte de mercancías peligrosas por carretera se consideran inflamables los líquidos con punto de inflamación máximo de 61ºC; se establecen dos niveles de peligrosidad en función de la temperatura de inflamación. - Líquidos inflamables, que son aquellos con punto de inflamación superior a 23ºC. - Líquidos muy inflamables, que son los que tienen un punto de inflamación inferior a 23ºC. Las normas NFPA estable un sistema de clasificación distinto. Según esta norma se establece la siguiente clasificación: Liquido inflamable. Los que tienen un punto de inflamación inferior a 38ºC, siendo subdividido en tres clases. - Clase IA, Punto de inflamación inferior a 23ºC y punto de ebullición inferior a 38ºC. - Clase IB, punto de inflamación inferior a 23ºC y punto de ebullición superior a 38ºC. - Clase IC, punto de inflamación superior a 23ºC e inferior a 38ºC. Líquidos combustibles. Se incluyen en este grupo los líquidos con punto de inflamación igual o superior a 38ºC. También se establecen tres clases: - Clase II, Punto de inflamación comprendido entre 38ºC y 60ºC. - Clase IIIA, Punto de inflamación desde 60ºC hasta 93ºC. - Clase IIIB, Punto de inflamación superior a 93ºC. Como derivados que son del petróleo crudo, los combustibles líquidos están formados básicamente por compuestos hidrocarbonados. Las principales características que caracterizan a un combustible líquido serán: Densidad específica, viscosidad, volatilidad, punto de inflamación, punto de enturbamiento y congelación, contenido de azufre, punto de anilina y presión vapor Reid. Temario Especifico 31 Oposición Bombero 2023 El fuego 1) Poder Calorífico: Es el calor de combustión: energía liberada cuando se somete el combustible a un proceso de oxidación rápido, de manera que el combustible se oxida totalmente y que desprende una gran cantidad de calor. 2) Densidad específica o relativa: Fue la primera que se utilizó para catalogar los combustibles líquidos. Los combustibles se comercializan en volumen, por ello es importante saber la densidad que tienen a temperatura ambiente. Las densidad específicas o relativas de los combustibles líquidos varían, pero los más ligeros serán los que tengan menor contenido en átomos de carbono. De este modo, las gasolinas serán las que tengan menor densidad específica, mientras que los fuel-óleos serán los que mayor densidad específica tengan. Es importante conocer la densidad específica y la temperatura a la que se midió, porque los combustibles líquidos, como ya dijimos, se comercializan midiendo su volumen, el cual va a variar con la temperatura. 3) Viscosidad: Mide la resistencia interna que presenta un fluido al desplazamiento de sus moléculas. Esta resistencia viene del rozamiento de unas moléculas con otras. Puede ser absoluta o dinámica, o bien relativa o cinemática. La fluidez es la inversa de la viscosidad. Por ello la medida de la viscosidad es importante porque nos va a dar una idea de la fluidez del combustible. 4) Punto de Inflamación: Se define como la mínima temperatura a la cual los vapores originados en el calentamiento a una cierta velocidad de una muestra de combustible se inflaman cuando se ponen en contacto con una llama piloto de una forma determinada. Esto en lo que se refiere a un combustible líquido. El punto de inflamación nos da una idea de la cantidad de compuestos volátiles o muy volátiles que puede tener un combustible. 5) Contenido en azufre: El azufre que se encuentra en un combustible líquido deriva del crudo de petróleo del que procede el combustible y a veces puede derivar de algún proceso al que ha sido sometido en el fraccionamiento. Nos interesará que el contenido en azufre sea el menor posible, ya que la legislación marca unos límites. Los problemas que nos pueden provocar el azufre contenido en un combustible líquido son: 1. Corrosiones en los equipos en los que se quema el combustible, en equipos auxiliares (chimeneas), precalentadores de aire,... 2. Contaminación ambiental, que se debe evitar 3. Influye sobre el poder calorífico del combustible, pudiendo hacer que sea menor. Puede variarlo bastante 4. Si estamos utilizando el combustible en una planta donde se van a utilizar los gases de combustión, puede traer problemas al entrar en contacto directo con lo que se está produciendo en la planta. Temario Especifico 32 Oposición Bombero 2023 El Fuego CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS POR LA FORMA DE MANIFESTARSE Combustión con llamas.- Son las que vemos normalmente. La llama se produce en fase gaseosa, por lo que arderán siempre con llama los combustibles líquidos y gaseosos y, en ocasiones, los sólidos. Combustión incandescente.- Se produce sin llamas pero tiene manifestación visible en forma de ascuas. Combustión espontánea.- Se produce a temperatura ambiente sin que haya un aporte previo de calor u otro tipo de energía de activación. Se suele derivar de reacciones químicas muy complejas. Combustión incompleta.- Se produce en ambientes donde escasea el oxígeno, que va formando subproductos susceptibles de sufrir más oxidación y que son muy peligrosos. En estas combustiones al irse consumiendo el oxígeno, los productos resultantes no son los finales, formándose Monóxido de Carbono en vez de dióxido de carbono y otros gases a altas temperaturas. Son gases susceptibles de entrar en una combustión súbita generalizada (CSG). Combustión súbita generalizada (FLASH-OVER).- Flashover o combustión súbita generalizada Temario Especifico 33 Oposición Bombero 2023 El fuego Explosión de humos (BACKDRAFT).- Secuencia de un backdraft POR LA DISPOSICIÓN DEL COMBUSTIBLE Fuegos planos.- La dimensión horizontal predomina sobre la vertical. Es posible ver toda la superficie en combustión. Fuegos verticales.- La dimensión vertical predomina sobre la horizontal. Normalmente es difícil ver dónde están los focos porque lo impide el propio material. El fuego suele manifestarse en varios planos horizontales o inclinados superpuestos. Fuegos alimentados.- Aquellos en los que se está aportando combustible que proviene de un depósito no afectado por el propio incendio. Normalmente serán combustibles líquidos o gaseosos. POR EL TAMAÑO Es una clasificación que no aporta nada excepto en los incendios forestales. Se pueden especificar las siguientes clasificaciones: GRADO SUPERFICIE EN LLAMAS DENOMINACIÓN 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 m 2 De envergadura VI De 5.000 a 10.000 m2 (1 Ha) De envergadura VII De 1 a 25 Ha De Monte VIII De 25 a 100 Ha De Monte IX De 100 a 500 Ha De Monte X Más de 500 Ha De Monte Temario Especifico 34 Oposición Bombero 2023 El Fuego POR EL LUGAR DONDE SE DESARROLLAN Fuegos interiores.- Tienen lugar en el interior de los edificios sin manifestarse al exterior. Pueden producirse situaciones de flash-over. Fuegos exteriores.- Los que tienen manifestación visible al exterior del edificio. Por la actividad desarrollada en el recinto.- Puede haber tantos como queramos, solo por citar algunos: de viviendas, de locales comerciales, de industrias, de transportes por carretera, etcétera. Incendio de viviendas exteriorizado POR LA NATURALEZA DEL COMBUSTIBLE La norma española UNE-EN 2:1994/A1 de 2005, que sustituye a la norma UNE 23.010.76, es bien clara, clasificando los fuegos según el combustible de que se trate en las cuatro clases siguientes: Fuegos clase “A”.- Son fuegos originados por combustibles sólidos que tienen un alto punto de fusión. Producen brasas y normalmente tienen origen orgánico, entrando en su composición el carbono y el hidrógeno. Fuegos clase “B”.- Ocasionados por combustibles líquidos o sólidos con bajo punto de fusión. Antes tiene que tener lugar la evaporación. Fuegos clase “C”.- 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. Temario Especifico 35 Oposición Bombero 2023 El fuego Fuegos clase “D”.- Tipo muy especial y de muy difícil y peligrosa extinción. Son fuegos originados por metales. Dan 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. La clase E fue aceptada por nuestra normativa en otro tiempo, pero se excluyó por considerar que la electricidad es una forma de energía y como tal no arde. Lo que arderá en todo caso será materia, en cualquiera de los diferentes estados físicos, pero no la electricidad en sí misma. La normativa en los países americanos clasifica a los fuegos de líquidos y gases conjuntamente como fuegos de la clase B, y a los fuegos de equipos eléctricos en tensión, o eléctricos, se les clasifica como de clase C. Se identifican igual que en Europa los fuegos de la clase A (sólidos) y D (metales). La normativa NFPA estadounidense también contempla como una clase distinta los fuegos de cocinas, desarrollados en grasas y aceites de cocinar, a los que asigna la clase K, del inglés “kitchen”, cocina. En octubre de 2004 se elabora un anexo que complementa y modifica a la norma UNE- EN 2:1992. La nueva norma UNE-EN 2:1994/A1:2005 establece, además de las anteriores clases, la siguiente: Fuegos clase “F”.- Son los fuegos derivados de la utilización de ingredientes para cocinar (aceites y grasas vegetales o animales) en los aparatos de cocina. POR LA VELOCIDAD DE REACCIÓN O PROPAGACIÓN Es la cantidad de combustible consumida por unidad de tiempo en unas condiciones dadas. La velocidad de la combustión depende en alto grado de la forma del combustible, cantidad de aire existente, contenido de humedad y otros factores relacionados con éstos; sin embargo, para que la combustión continúe, es siempre necesario que se produzca una evaporación progresiva de los sólidos y líquidos por su exposición al calor. Dependiendo de la velocidad con la que el combustible se oxide, tendremos diferentes tipos de combustión: Temario Especifico 36 Oposición Bombero 2023 El Fuego Muy lentas.- Las conocemos con el nombre de oxidación. La energía que desprende es muy pequeña y se disipa en el ambiente sin que lo lleguemos a apreciar. Estamos acostumbrados a verlas a diario, me refiero a aquel trozo de hierro que está a la intemperie y se oxida; o a aquel periódico que ponemos en el parabrisas de nuestro vehículo, que amarillea. Combustiones lentas.- Se producen sin emisión de calor y poca luz. Se dan en lugares con poco aire, combustibles muy compactos o cuando la generación de humos enrarece la atmósfera, como ocurre en sótanos y habitaciones cerradas. Son muy peligrosas, ya que en caso de una aportación de aire fresco puede generarse una súbita aceleración del incendio, e incluso una explosión. Combustiones rápidas.- Son las que se producen con fuerte emisión de luz, calor y llamas. La velocidad de propagación del frente de llamas es inferior a un metro por segundo. También se le conocen como combustiones vivas. Combustiones muy rápidas o instantáneas.- Llamadas también explosiones. La velocidad de propagación del frente en llamas es superior a un metro por segundo, y se dividen en: Deflagraciones.- cuando su velocidad de propagación es inferior a la velocidad del sonido (340 m/seg.). Ondas de presión de 1 a 10 veces la presión inicial. Deflagraciones o combustiones deflagrantes.- son aquellas combustiones en las que la velocidad del frente de reacción es superior a 1 m/seg., pero inferior a la velocidad del sonido en el medio en que se producen. Ya aparecen fenómenos de sobre presiones como consecuencia de la generación de gases y de las temperaturas en la reacción. La onda de presión suele estar comprendida entre 1 y 10 veces la presión original. Estamos hablando de presiones solo 10 veces superiores a la inicial, si el recinto estuviera cerrado y no se permitiera la liberación de sobre presión, la deflagración puede 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. Temario Especifico 37 Oposición Bombero 2023 El fuego Los resultados de las deflagraciones son fatales Detonaciones.- cuando dicha velocidad de propagación es superior a la velocidad del sonido. Se alcanzan velocidades de kilómetros por segundo. Ondas de presión de hasta 100 veces la presión inicial. 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. Las sobre presiones que se originan están del orden de entre 20 a 40 veces la inicial, pudiendo llegar a 100 veces. Aquí el frente de llamas acompaña y va a la misma velocidad del 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. Temario Especifico 38 Oposición Bombero 2023  El Fuego SEGURIDAD CONTRA INCENDIO. VOCABULARIO (UNE-EN ISO 13943) 1. Llama persistente.- Llama que persiste después de que se haya eliminado la fuente de ignición. 2. Duración de llama persistente.- Tiempo en el cual la llama persistente (1)se mantiene en condiciones específicas. Nota: Se expresa en segundos. 3. Combustion Incandescente.- Combustión sin llamas con emisión de luz visible. 4. Combustión incandescente residual.- Persistencia de la Combustión incandescente después de la retirada de la fuente de ignición y del cese de cualquier combustión con llama 5. Duración de la combustión incandescente residual.- Periodo de tiempo durante el cual una combustión incandescente residual (4) persiste bajo condiciones específicas. Nota: Se expresa en segundos. 6. Resistencia al arco.- Capacidad de un material aislante eléctrico de resistir la influencia de un arco eléctrico a lo largo de su superficie, en condiciones específicas. Nota: La resistencia al arco se identifica por la longitud de éste, la ausencia o presencia de zonas conductivas y la inflamación o daños de la muestra sometida a ensayo. 7. Velocidad de combustión en un área.- Área inflamada por unidad de tiempo bajo condiciones específicas. Nota: Se expresa en metros cuadrados por segundo. 8. Cenizas.- Residuo mineral resultante de una combustión (24) completa. 9. Elemento.- Unidad o estructura compuesta por la combinación de materiales o productos, o ambos., 10. Autoextinguible.- Término desaconsejado. 11. Arder.- Estar en combustión (24). 12. Área quemada.- Esa parte del área dañada de un material que ha sido destruido por combustión (24) o pirólisis, bajo condiciones específicas. Nota: Se expresa en metros cuadrados. 13. Longitud quemada.- Extensión máxima en una dirección denominada del área quemada (12). Véase longitud dañada. Nota: Se expresa en metros. Temario Especifico 39 Oposición Bombero 2023  El fuego 14. Comportamiento a la combustión.- Son todos los cambios físicos y químicos que tienen lugar cuando un objeto se expone a una fuente de ignición determinada. 15. Reventamiento.- Rotura violenta de un objeto por sobrepresión ejercida sobre éste o desde dentro de éste. Nota: En inglés el término reventamiento, debido a la tensión que origina dentro del material, es conocido como «shattering». 16. Potencial calórico.- Valor calorífico o potencial calorífico, véase calor de combustión, Energia térmica producida por combustion de una unidad de masa de una sustancia dada. Unidad KJ. 17. Carbonización.- Residuo carbonoso resultante de un proceso de pirólisis o de una combustión (24) incompleta. 18. Carbonizar.- Acción de formar residuo carbonoso durante una pirólisis o de una combustión (24) incompleta. 19. Longitud de carbonización.- Longitud del residuo carbonoso. Véase longitud quemada (12). Nota: En algunas normas de ensayo, la longitud de la carbonización viene definida por métodos de ensayo específicos. 20. Efecto chimenea.- Movimiento ascendente de un efluente del fuego caliente causado por corrientes de convección confinadas dentro de una envolvente esencialmente vertical. Nota: Este efecto generalmente aumenta la aportación de aire al fuego. 21. Escorias.- Aglomerados sólidos de residuos formados, o por combustión completa o la combustion y que puede resultar de la fusión completa o parcial. 22. Combustible.- Capaz de ser combustionado. 23. Combustible.- Objeto capaz de crear combustión (24). 24. Combustión.- Reacción exotérmica de una sustancia con un agente oxidante. Nota: La combustión generalmente emite efluentes de fuego acompañados de llamas y/o incandescencias. 25. Material compuesto.- Combinación estructurada. Temario Especifico 40 Oposición Bombero 2023