CONTENIDO UNIDAD DIDACTICA I
1.1. INTRODUCCIÓN A LA SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS
El fuego ha fascinado a la humanidad durante siglos. Quizá el ser humano cobró conciencia de su superioridad cuando dominó el fuego, al que los demás animales temían. Sus primeros usos fueron el calor y la defensa ante las alimañas, pero enseguida dio pruebas de que era algo más. La simple observación de que la punta del palo, con que se removían las brasas de una fogata, se carbonizaba y ganaba dureza, convirtiéndolo en arma de caza más eficaz, fue el principio de su aplicación como generador de técnicas.
A su alrededor, y gracias a su calor, han vivido miles de generaciones. El hombre ha sabido usar la fuerza destructiva del fuego en su provecho, para extraer la energía de los materiales que le proporcionaba la naturaleza o poder moldearlos a su gusto. Si bien la mano es la herramienta principal del hombre, también el fuego tiene parte en la responsabilidad de la construcción de la actual cultura. También es destacable su utilización a lo largo de la historia con fines bélicos y destructivos. Una de las consideraciones históricas más importantes, es la influencia del científico Lavoisier, padre de la química, al descubrir la intervención de los gases aéreos, como el oxígeno, en las combustiones, sustituyendo la teoría del "flogisto". Dicha teoría trataba de explicar la combustión suponiendo que un cuerpo ardía por el hecho de contener un principio inflamable, denominado flogisto, (descendiente directo del "azufre" de los alquimistas y más remoto que el antiguo elemento "fuego" era una sustancia imponderable, misteriosa, que formaba parte de los cuerpos combustibles). Cuanto más flogisto tuviese un cuerpo, mejor combustible era. Los procesos de combustión suponían la pérdida del mismo en el aire. Lo que quedaba tras la combustión no tenía flogisto y, por tanto, no podía seguir ardiendo. El aire era indispensable para la combustión, pero con carácter de mero auxiliar mecánico.
Desde luego, se trataba de una teoría subjetiva que se completó científicamente por Lavoisier al explicar que los cuerpos ardían en presencia de oxígeno, intervención del mismo u otro comburente, cuando aparecía una fuente de energía que activase la reacción.
El riesgo de incendio se puede decir que está presente en toda actividad realizada por el ser humano y por tanto en mayor medida en el mundo laboral, donde se puede encontrar en cualquier empresa todo tipo de combustible, madera, papel, aceites, pinturas, gases… y situaciones en las que confluyen todos los factores para que se origine un incendio.
Así pues, en el campo de la Seguridad laboral es importante la prevención y el combate contra incendios, ya que pueden destruir edificios, industrias, almacenes, e incluso poner en peligro la vida de los trabajadores, llegando a cobrársela en el peor de los casos.
Se hace necesaria la información y formación en materia preventiva contra incendios; la organización de las empresas, los recursos y los medios que emplean y su uso adecuado, así como el mantenimiento de los equipos de lucha contra incendios.
En este manual se analizan de forma básica los principales factores que intervienen en la producción de un incendio y las de medidas de prevención y protección frente al mismo.
Es desde el conocimiento de las causas de donde surge la mejor solución para el riesgo de incendio; del manejo adecuado de los medios, de donde emana la mejor protección frente al fuego.
Con este curso vamos a aprender la importancia de saber actuar en caso de incendios y para ello debemos conocer los principios básicos físicos y químicos del fuego, los combustibles y sus características, los agentes extintores y su idoneidad según la clase de fuegos, las instalaciones de detección alarma y extinción así como los métodos de extinción de incendios.
De otro lado también se conocerán algunos datos estadísticos sobre los incendios y los riesgos más comunes en la industria. Para ayudarnos a tomar conciencia sobre la gravedad de los incendios.
Por ultimo, en la unidad didáctica IV del curso se aborda la sensibilización medioambiental como materia transversal en los cursos de formación continua con el objeto de concienciar al alumno en el respeto y preservación del entorno natural que nos rodea.
1.2. ESTADÍSTICAS
En este apartado se pondrá de relieve la importancia que puede tener la estadística para conocer las causas que provocan los incendios, tipología de incendios que se producen y como se reparten estos según su orden de magnitud, o sea la cantidad numérica de incendios según su tipología.
Los datos estadísticos recabados son difíciles de conseguir ya que son pocos los organismos públicos; ayuntamientos, diputaciones, protección civil y cuerpos de bomberos que se toman el interés de recopilar los datos de sus actuaciones en memorias de los años vencidos.
Los datos que se han tomado como fuente de información han sido extraídos de diversas memorias publicadas por los diversos cuerpos de bomberos consultados. Además comentar que los datos suelen poseer en general una escasa actualización por parte de los cuerpos de bomberos. En este apartado contaremos con datos que comienzan en el año 2002 hasta el 2005.
Según algunas estadísticas, un 90% aproximadamente de todos los incendios industriales son causados por 11 fuentes de ignición:
Incendios eléctricos 19% Roces y fricciones 14% Chispas mecánicas 12% Fumar y fósforos 8% Ignición espontánea 7% Superficies calientes 7% Chispas de combustión 6% Llamas abiertas 5% Soldaduras y corte 4% Materiales recalentados 3% Electricidad estática 2%
Por lo que en el sector industrial habrá que prestar por orden de importancia atención especial a incendios con origen eléctrico 19%(instalaciones eléctricas en mal estado de mantenimiento), Roces y fricciones 14%(trabajo con herramientas de fricción; radiales, amoladoras, taladros, etc.), chispas mecánicas 12%(con origen en la fricción), fumar y fósforos 8%(fuentes debidas a actos de trabajadores), ignición espontánea 7%(productos químicos especialmente peligrosos), superficies calientes(superficies en contacto con motores, hornos, calderas, etc.), chispas de combustión 6%(fuente con origen en procesos industriales donde esta presente la combustión), llamas en abierto 5%(encendido de mecheros, sopletes, etc.), soldaduras y cortes 4%(realización de trabajos de mantenimiento), materiales recalentados 3%(materiales que acumulen calor) y electricidad estática 2%(producida por la fricción mecánica de materiales que generen carga en estos).
Este cuadro resume perfectamente el origen de las fuentes de ignición más importantes a tener en cuenta en el sector industrial.
A continuación vamos a analizar algunos de los datos publicados en las memorias consultadas de algunos cuerpos de bomberos.
(Fuente: memoria del cuerpo bomberos de Burgos, 2002)
De un total de 509 intervenciones realizadas en incendios por el cuerpo de bombero de Burgos en el año 2002, 80 correspondían a incendios de edificios, 46 corresponden a incendios en industrias, 42 corresponden a incendios en transportes, 80 corresponden a incendios originados en la vegetación y 261 corresponden a motivos varios.
Destacar que los incendios en edificios son casi el doble que en el sector industrial, esto pone de manifiesto que las viviendas son una fuente muy importante de origen de incendios por los diversos peligros que en ella se dan. Mientras que en la industria que a priori pudiera pensarse como más peligrosa. Será por su cultura y medidas de prevención de incendios se determinan como más seguras frente a la edificación.
El desglose en porcentajes de los incendios que corresponden a las intervenciones realizadas durante el año 2002 son:
- un 15,71% corresponden a los incendios en edificios. - un 9,03% corresponden a incendios en industrias. - un 8,25% corresponden a incendios en los transportes. - un 15,71% corresponde a incendios en la vegetación.
- y el resto, un 51,27% de los incendios corresponden a incendios con origen en diversas causas.
Tipo de siniestro (Número de intervenciones) Año 2005 Año 2004
Viviendas 1.305 1.161
Cuartos e instalaciones de edificios de viviendas 100 116
Infraviviendas 94 40
Edificios de uso sanitario: hospitales, clínicas, etc. 21 17 Espectáculos: cines, teatros, discotecas, etc. 13 5 Locales de residencia: hoteles, residencias, etc. 18 16 Edificios docentes: universidades, colegios, etc. 43 58 Polideportivos y espacios deportivos 36 30 Centros sociales y culturales 10 10
Industrias y almacenes 75 61
Centros oficiales 22 20
Oficinas, bancos, etc. 45 46
Comercio 113 98
Hostelería 123 108
Fuegos de pasto, arbolado y monte 1.352 2.143 Fuegos de contenedores y papeleras 3.242 2.463 Fuego de basura y objetos aislados en vía pública 1.190 801 Fuego de vehículos 1.169 1.189 Garajes y aparcamientos 50 27
Otros 395 346
Total 26001 24600
Intervenciones realizadas por el Cuerpo de Bomberos por tipo de siniestro(fuente: cuerpo de bomberos de la comunidad de Madrid, años 2004 y 2005).
En la siguiente tabla, que corresponde a las intervenciones realizadas por el cuerpo de bomberos de la comunidad de Madrid clasificados por tipo de siniestro se aportan datos mucho más exactos de las intervenciones que estos suelen realizar durante los años 2004 y 2005. solo nos referiremos a los datos que se aportan del año 2005:
- 1305 incendios corresponden a viviendas(5,01% del total).
- 100 incendios corresponden a centros e instalaciones de edifícios de viviendas(0,38% del total).
- 94 incendios corresponden a infraviviendas(0,36% del total).
- 75 incendios corresponden a industrias y almacenes(0,28% del total). - 113 incendios corresponden a comercios(0,43% del total).
- 123 incendios corresponden a hosteleria(0,47% del total).
- 1352 incendios corresponden a fuegos de pasto(5,19% del total).
- 3.242 incendios corresponden a fuegos de contenedores y papeleras(12,46% del total).
- 1190 incendios corresponden a fuegos de basuras(4,57% del total). - 1169 incendios corresponden a fuegos de vehículos(4,49% del total).
De estos datos se extraen las conclusiones que los incendios numéricamente mas abundantes son los que corresponden a fuegos de contenedores y papeleras, fuegos de pastos, fuegos de basura y fuegos de vehículos, le siguen los fuegos de viviendas, centros e instalaciones de edificios de viviendas e infraviviendas por ultimo son también bastante numerosos los incendios que se producen en hostelería, comercios e industrias y almacenes.
De la tabla de las estadísticas de las intervenciones aportada por el cuerpo de bomberos del Ayuntamiento de Jaén se extraen los datos más significativos que son:
- 23 incendios de viviendas(un 4,43% del total).
- 17 incendios en Industrias y almacenes(un 3,27% del total). - 165 incendios en vegetación(un 31,79% del total).
- 67 incendios en transportes(un 12,90% del total). - 205 incendios en basuras(un 39,49% del total). - 93 incendios en contenedores(un 17,91% del total).
La conclusión de los datos aportados por el cuerpo de bomberos de Jaén es que los tipos de incendios más numerosos se concentran en los tipos; incendios de basuras, vegetación, contenedores, transporte, edificios de viviendas e industria y almacenes.
Tipo de
incendio enero febrero marzo abril Mayo Incendios contenedores 46 55 164 64 52 Incendios enseres 26 12 32 15 14 Incendios garaje 3 1 6 3 12 Incendios matorrales 26 35 86 47 66 Incendios vehículos 28 10 38 31 21 Incendios viviendas 44 51 69 47 48 Otros incendios 3 9 41 13 9
(fuente: cuerpo de bomberos de valencia, enero – mayo 2006).
De la tabla de los datos de incendios aportados del cuerpo de bomberos de valencia de enero a mayo del año 2006. se desprende la conclusión que los incendios más numerosos son los incendios de contenedores, seguidos de los incendios de matorrales, incendios de viviendas, incendios de vehículos y por último los incendios de enseres.
Como se pueden comprobar existe un gran paralelismo en los datos de los tipos de incendios que concentran el mayor número. Los tipos de incendios se concentran especialmente en vegetación, basuras, transporte, contenedores y viviendas e industrias en menor número.
1.3. PRINCIPIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DEL FUEGO
Conceptos Básicos de Física y Química Relacionados con el Fuego y los Combustibles
Física
Estados de la materia
Una sustancia se puede presentar en estado sólido, líquido y gaseoso. La diferencia entre los estados de la materia se debe a las fuerzas de cohesión interna de las moléculas, características de cada sustancia. Estas fuerzas de cohesión
varían con la temperatura y la presión y su variación provocará lo que se conoce como cambio de estado. Los cambios de estado son:
Se conoce como punto de fusión de una sustancia a la temperatura a la que se produce el paso de sólido a líquido. El punto de ebullición es la temperatura a la que la sustancia cambia de líquido a gas.
Calor específico de una sustancia: es el calor (energía) necesario para elevar la temperatura de un gramo sustancia un grado centígrado.
Calor latente de fusión: es la energía o calor absorbido por gramo de un sólido para cambiar a estado líquido.
Calor latente de vaporización: es la energía absorbida por un gramo de un líquido para cambiar a su estado gaseoso. Los calores específicos y latentes son característicos de cada sustancia.
Equilibrio Líquido-vapor
Todas las sustancias en fase líquida y en algunos sólidos, poseen un tipo de movimiento molecular que produce, cuando no están confinadas, el escape de moléculas de vapor desde su superficie. Cuando se deja agua en un recipiente abierto a temperatura ambiente, sus moléculas se evaporan. Si el agua se introduce en un recipiente parcialmente lleno y cerrado, las moléculas de agua continúan escapando de la superficie, sin embargo, como no pueden escapar del recipiente algunas de ellas retornan al agua líquida. Se produce una situación de equilibrio entre las moléculas que escapan del agua y las que vuelven a la misma. Cuando se alcanza el equilibrio, se ejerce una cierta presión en el espacio vacío por encima de la superficie del líquido. A esta presión se le denomina presión de vapor del líquido a la temperatura T.
Si variamos la temperatura el equilibrio se producirá a otra presión. Si representamos en una gráfica la curva presión frente a temperatura, surge la conocida como Curva de equilibrio de CLAIUS-CLAPEYRON. Se ve que un aumento de temperatura conlleva un aumento de presión. En un recipiente abierto actúa la presión atmosférica. La temperatura de ebullición de una sustancia, será aquella en que la presión de vapor es igual a una atmósfera ( 1 bar).
El aumento de presión y temperatura, no es siempre creciente, sino que se termina en un punto denominado Punto crítico (P.C.), que es la temperatura y presión a partir de la cual una sustancia no puede permanecer en equilibrio liquido- vapor, a partir de este punto la sustancia es gas. Toda combinación de presión y temperatura que se encuentre sobre la curva coexistirán las dos fases, por encima es la zona de líquido y por debajo de la misma es la de vapor. La Línea de sobrecalentamiento es una recta tangente al punto crítico que representa una condición de equilibrio, que tiene importancia en la aparición de la ebullición en masa.
Un líquido sobrecalentado es aquel que se encuentra a una temperatura muy superior a su punto de ebullición, como consecuencia de encontrarse en un recipiente a presión.
La densidad de vapor es una propiedad física de gran importancia para los miembros de los servicios de extinción de incendios. Ya que nos indicará si los vapores de un líquido son más o menos pesados que el aire y se acumularán en las partes bajas o altas del edificio. La densidad de vapor de una sustancia varía con el peso total de todos los átomos de una molécula de vapor de una sustancia, por lo tanto, si se conoce la composición de la misma puede determinarse el peso o densidad de su vapor comparado con el aire, según la siguiente relación:
Propiedades Generales de los Gases Leyes de los Gases
Se puede definir un gas como una materia, que en condiciones normales de presión y temperatura ( 25 ºC y 1 atm), con un movimiento molecular libre y al azar, se distribuye uniformemente dentro del recipiente que los almacena. En los gases no se produce un cambio de estado ( a estado líquido) a no ser que se modifique la presión y/o la temperatura. Una característica importante de un gas es su
capacidad de comprimir su volumen cuando se ejercen sobre él fuerzas mecánicas que tienden a restringir el movimiento libre de las moléculas. Los líquidos y los sólidos no se comprimen con esta aplicación de fuerzas mecánicas.
La Ley de Boyle-Mariote, que dice que el volumen e un gas varían en proporción inversa a la presión, a temperatura constante.
P1 x V1 = P2 x V2
La Ley de Chales dice que a presión constante, el volumen de un gas varía en proporción directa al cambio de temperatura absoluta.
T1 x V2 = T2 x V1
La Ley de Gay-Lussac dice que a volumen constante, la presión de un gas varía en proporción directa al cambio de temperatura absoluta.
T1 x P2 = T2 x P1
La combinación de estas tres leyes nos da la Ecuación General de los Gases perfectos que establece:
Esta ecuación nos garantiza que el estado de un gas queda determinado conociendo la presión, la temperatura y el volumen especifico.
Transformaciones Reversibles de un Gas Perfecto Transformación isoterma
Es aquella que se produce a temperatura constante.
Transformación isóstera o isócora
Transformación isóbara
Es aquella que se produce a presión constante.
Transformación adiabática
Mezcla y disolución de Gases Ley de Dalton
Si tenemos varios gases perfectos, en varios recintos de diversos volúmenes (V1,V2,...,Vn) a igual presión y temperatura.
Cuando se ponen en comunicación los recintos la mezcla se hace homogénea y se mantiene la presión y la temperatura inicial de los mismos. Sea P y T dicha presión y temperatura, la presión parcial de cada gas al ocupar el nuevo recinto será:
Sumando miembro a miembro:
(P +P +...+P V = P(V + V +...+V = (K +K +...+K )T
Como:
"La presión total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales que ejercían sus componentes, si cada uno de ellos ocupara individualmente el volumen total de la mezcla, a la misma temperatura".
Ley de Henry
"La cantidad de un gas que puede disolverse en un líquido a temperatura constante, es proporcional a la presión con que el gas actúa sobre la superficie del líquido".
Química
Reacción química
Una reacción química es una operación, durante la cual unos compuestos se transforman en otros. Para que esta transformación se realice es necesario que haya una mezcla de productos que intercambia energía con el medio exterior, bien absorbiendo o cediendo calor, bien realizando un trabajo mecánico o bien produciendo energía eléctrica o electromagnética. Una reacción química es la transformación de unas sustancias químicas en otras, como por ejemplo la formación del agua a partir de sus gases constituyentes,
H2 + 1/2 O2 → H2O. (1)
Esta expresión lleva el nombre de ecuación química, y en ella queda reflejada la naturaleza de las sustancias reaccionantes (en este caso los gases hidrógeno y oxígeno) y del producto de reacción por medio de sus fórmulas químicas, precedidos por unos coeficientes que indican la cantidad de moléculas de cada especie que intervienen en la reacción. Una reacción química se caracteriza por la ruptura de ciertos enlaces químicos y la creación de enlaces nuevos. En el ejemplo anterior se producen en primer lugar las rupturas de los enlaces entre las moléculas.
y a continuación la unión de un átomo de oxígeno con dos átomos de hidrógeno,
Reacciones espontáneas y forzadas.
En algunos casos la reacción química tiene lugar sin intervención externa alguna, es decir, sin aportar desde fuera ni energía ni trabajo. Tales procesos se conocen como procesos espontáneos. Un ejemplo de ellos lo constituye la combustión de la gasolina, en las condiciones del interior de un motor,
La reacción inversa no es espontánea, ni en las mismas ni en diferentes condiciones. Es importante resaltar que la espontaneidad de una reacción nada tiene que ver con la rapidez con la que se produce. Por ejemplo, la formación del agua (1) es un proceso que a temperatura ambiente transcurre con mucha lentitud, de forma apenas apreciable, y sin embargo espontáneamente. La reacción se puede acelerar, por ejemplo, aumentando la temperatura, o introduciendo una sustancia
catalizadora. En el caso de la gasolina, el papel de la chispa proporcionada por la bujía es aumentar la temperatura en el momento inicial, y el calor desprendido por la reacción química mantiene la temperatura necesaria para que se realice el proceso. Sin embargo, no puede haber ningún catalizador que haga que las moléculas de vapor de agua y dióxido de carbono se recombinen para formar gasolina a temperatura ambiente y presiones moderadas.
Procesos exotérmicos y endotérmicos.
Una reacción química puede tener lugar acompañada de un desprendimiento de calor o puede realizarse a expensas del calor del entorno. Así, desde un punto de vista termodinámico se tienen reacciones exotérmicas, cuando como resultado
de la reacción se desprende energía, y reacciones endotérmicas cuando se absorbe calor en el proceso.
La Combustión
El fuego es una reacción química denominada combustión, en el que dos sustancias denominadas combustible y comburente, dan unos productos (Humos y Gases), con un desprendimiento de energía en forma de calor y luz (llamas):
La mezcla, en una determinada proporción de comburente y combustible, no entra en ignición, al menos que se le suministre una energía de activación, que le proporciona un foco de ignición. Una vez iniciada la combustión se producen dos procesos, que son visibles, uno térmico y otro de transformación material. El proceso térmico es el desprendimiento de calor, parte del cual se difunde en el entorno por medio de tres formas: Radiación (llamas), convección y
conducción. Para que la reacción se mantenga, parte de este calor debe "calentar" el comburente y combustible, generando los radicales libres, a este proceso se denomina reacción en cadena. Según se realice esta mezcla, la combustión recibe el nombre de combustión por aportación, cuando se inicia y se mantiene mediante la aportación continua de una cantidad de combustible y comburente. En el caso que la combustión se inicie y desarrolle como una reacción de propagación, es decir que la ignición tiene lugar en un punto localizado de la mezcla y la combustión se propaga en un frente que separa los productos de la combustión de la mezcla sin reaccionar, a este tipo de combustión se denomina de Mezcla Preformada Estos conceptos se puede resumir en el conocido tetraedro del fuego, en donde se esquematiza los cuatro componentes necesarios para que exista una combustión. Si se elimina uno de los vértices del tetraedro, la combustión se extingue.
Analicemos los vértices de este tetraedro.
Combustible
El combustible es el que alimenta la combustión y reaccionan siempre con el comburente en fase gaseosa. Por tanto dado que los estados de la materia de los combustibles pueden ser tres: sólido, líquido y gaseoso. Dependiendo del estado en que se encuentren deberán cambiar elmismo para que la combustión se realice en fase gaseosa. Si tenemos un combustible sólido, para que pueda reaccionar en fase gaseosa, primero tiene que haber una aporte energético suficiente para que se destilen, es decir para que se evaporen, las sustancias liquidas que se encuentran embebidas en el combustible sólido. Este proceso se conoce como destilación pirolítica. Los combustibles líquidos tan solo se les aporta el calor necesario para evaporarse. La peligrosidad de un combustible se puede medir por medio de una serie de parámetros, que vamos a pasar a analizar:
Temperatura de ignición
Un combustible es inflamable entre dos puntos determinados:
Límite superior de inflamabilidad (LSI), Es la máxima concentración de combustible en comburente para que se pueda iniciar la combustión.
Límite inferior de inflamabilidad (LII). Es la mínima concentración de combustible en comburente para que se pueda iniciar la combustión. Por debajo
LII, no hay suficiente concentración de combustible para que se inicie la combustión y por encima del LSI hay falta de comburente para que se produzca la combustión. A las concentraciones comprendidas entre estos límites se denomina
Rango de inflamabilidad
El aumento de temperatura de la mezcla hace que disminuya el LII y que se incremente el LSI, es decir se produce una mayor amplitud de la mezcla inflamable.
Temperatura de inflamación (FLASH POINT): Es la temperatura mínima en que un combustible alcanza su LII y cualquier foco de ignición provoca su combustión. Extinguiéndose esta al retirar el mismo.
Temperatura de encendido: Es una temperatura de escala inmediatamente superior a la anterior (1 ó 2 ºC) en la mayoría de los líquidos y algo mayores en sólidos y ninguna diferencia en gases. Alcanzada esta temperatura y una vez iniciada la ignición, la velocidad de aporte de vapores emitidos es suficiente para que se mantenga la llama. Si retiramos la energía de activación, se mantiene la combustión.
Temperatura de autoignición. Es la temperatura mínima para que el combustible arda espontáneamente en presencia del comburente, sin más aporte energético.
Respecto a la Combustión
Poder calorífico es la cantidad de calor que puede emitirse por unidad de masa combustible (Mcal/kg).
La velocidad de reacción, es la medida de la cantidad de combustible consumida por unidad de tiempo en las condiciones dadas.
• Lentas
• Simples ( Vr < 1 m/s) • Explosiones ( Vr > 1 m/s) • Deflagración ( Vr < 350 m/s) • Detonación ( Vr > 350 m/s)
La velocidad de propagación de la llama es la medida de la velocidad superficial de propagación de las llamas en un combustible e indica la capacidad de que el fuego se extienda y se propague. Es solo aplicable a combustibles sólidos.
La Reactividad de un combustible, expresa la capacidad de poder generar explosiones, es decir que su velocidad de reacción sea muy elevada.
La Toxicidad de un combustible indica el grado de peligrosidad de los productos de la combustión.
Comburente
Es comburente el gas o mezcla de gases que permite el inicio y desarrollo de la combustión. El más común es el oxigeno, presente en la composición del aire (21 %). Existen otros comburentes menos usuales, como el nitrato potásico (NaNO3) o el cloruro potásico (KclO3). Estos compuestos pueden liberar oxigeno en condiciones favorables.
Otras sustancias como el plástico a base de piroxilina, contiene oxigeno combinado en sus moléculas, de modo que pueden tener una combustión parcial sin aporte externo de oxígeno.
También puede haber combustión en casos especiales, en atmósferas de cloro, dióxido de carbono, nitrógeno y en algunos otros gases sin presencia de oxígeno. Pero estas situaciones son poco frecuentes.
Reacción en Cadena
La energía de activación es la energía mínima necesaria para el inicio de la reacción, esta energía inicial es aportada por los focos de ignición. Una vez iniciada la combustión para que esta continúe, se debe aportar a la mezcla, energía para que se formen los denominados radicales libres, que son los responsables de los procesos químicos que se generan en la combustión. Ésta, es aportada por parte de la energía desprendida. A este proceso se le conoce como Reacción en cadena. Veamos por ejemplo la siguiente reacción de combustión:
CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O + energía
En dicha reacción el carbono existente en el metano (CH4), debe combinarse con el oxígeno, para generar CO2. En cambio las cuatro moléculas de hidrogeno existentes combinadas con el oxigeno darán dos moléculas de agua. Los productos intermedios para estos procesos son lo que se conoce como radicales libres.
H, O y OH son los radicales libres.
Por lo tanto si con ayuda de un agente extintor eliminamos estos radicales libres, la reacción de combustión se apagará. Este es el mecanismo de extinción conocido como inhibición.
Calor
Es el producto energético de la combustión que se disipa en el ambiente por medio de tres mecanismos de transmisión del calor:
Conducción: Requiere contacto físico de dos cuerpos con distinta temperatura.
Convección: El calor es transportado por un fluido, originado por corrientes en su seno debidas a diferencias de densidad.
Radiación: Se realiza desde los cuerpos calientes mediante radiaciones electromagnéticas, si estas están dentro del espectro visible se manifiestan por lo que conocemos como llamas. Si están dentro del infrarrojo, sentimos el calor a distancia sin necesidad de contacto físico con la fuente de calor. Al incidir la radiación térmica sobre otro cuerpo, parte puede ser reflejada por su superficie,
parte es transmitida por el mismo y una parte es absorbida por este, aumentando su energía interna.
Boilover
El fenómeno de Boilover, se produce cuando arde en un tanque abierto, un líquido que contiene una gran cantidad de derivados del petróleo, con diferentes puntos de ebullición (crudo, por ejemplo). Cuando el petróleo crudo arde en su tanque de almacenamiento, parte del calor producido se propaga hacia la masa no calentada por convección. Las diferentes densidades de los productos existentes en la mezcla, hacen que las fracciones más ligeras ardan en la superficie, mientras que las fracciones más pesadas, que poseen puntos de ebullición más elevados, no arden pero se calientan y se hunden. Esto hace que se produzca la transferencia de calor, haciendo que las fracciones ligeras asciendan y las pesadas vuelvan a descender de nuevo. Este proceso se denomina "onda de calor".
Como este crudo tiene un punto de ebullición muy superior a la del agua, cuando hay agua acumulada en el fondo, procedente de la extinción(el agua pesa más que el crudo), y el incendio lleva suficiente tiempo activo, la onda de calor (que desciende a razón de unos veinte cm por hora, dependiendo del tipo de petróleo), alcanza el fondo en donde se acumulan agua haciendo que se evapore. El vapor generado actuará de pistón bajo presión, despidiendo los contenidos calientes del tanque (al menos a unos 200 ºC). Esta expulsión casi explosiva presenta la característica de un volcán despidiendo lava incandescente.
Explosiones
Definición y clasificación
Una Explosión, es la liberación súbita de gas a alta presión en el ambiente. Esta energía liberada se disipa mediante una onda de choque o onda de presión. Las explosiones las podemos clasificar en:
Esta clasificación se refiere a la naturaleza u origen de la aparición súbita del gas que libera la explosión, Puede ser un proceso químico (detonación de un explosivo) o un fenómeno físico (rotura de un recipiente o evaporación rápida de un líquido).
Explosiones Químicas
Tienen su origen en una reacción química, generalmente una combustión, aunque no es condición necesaria. Dada una masa reactiva, hay dos formas de que se produzca esta reacción: en toda la masa a la vez (Reacción uniforme) o iniciándose en un punto y avanzando sobre el resto, a través de un frente con una determinada velocidad (Reacción de propagación).
Explosión térmica
Si en una masa reactiva confinada se produce una reacción uniforme y el calor generado eleva la temperatura de la masa, aumentando la velocidad de reacción, se produce un fenómeno incontrolado denominado Explosión Térmica.
Deflagración y Detonación
Son reacciones de propagación en los que el frente de llama avanza a velocidad subsónica (deflagración) y supersónica (detonación).
V < velocidad del sonido (atmósferas de gas) V > velocidad del sonido (conductos de gas) Explosiones físicas
Tiene su origen en un fenómeno físico, sin que se produzcan cambios químicos. Podemos considerar tres fenómenos que producen explosiones:
Explosión por liberación de un gas comprimido
Un gas contenido en un recipiente a presión (v.g. aire comprimido) superior a la atmosférica, es liberado como consecuencia de la rotura del recipiente por una sobre presión que supere el límite mecánico del mismo. Esta rotura puede ser causada por una compresión del gas, un sobrecalentamiento del recipiente o por un aumento de masa del gas introducido en el mismo.
Explosión por evaporación de un líquido al entrar en contacto con una superficie caliente
Es cuando un líquido entra en contacto con una superficie a una temperatura muy superior a su punto de ebullición, generando la evaporación súbita del líquido y consecuentemente la expansión del vapor, esto produce sobre presiones que rompen el recipiente.
BLEVE
Explosión por Expansión de los Vapores de un Líquido en Ebullición (Boiling Liquid
Expansion Vapor Explosion). Para que en un recipiente se produzca una BLEVE, se tienen que dar las siguientes condiciones:
a) La sustancia contenida en el recipiente debe ser un Líquido Sobrecalentado
b) Se debe producir una despresurización súbita del recipiente. c) Se debe originar el proceso de Ebullición en Masa.
Liquido Sobrecalentado
Hay que destacar que para que se produzca una BLEVE no es necesario que la sustancia sea inflamable.
Despresurización súbita del recipiente
Por una fisura o grieta se produce una perdida de presión dentro del recipiente lo que trae consigo una rotura de la situación del equilibrio líquido-vapor, que hará que la sustancia entre en la zona de vapor, aumentando el volumen del vapor. Pero si la despresurización se produce por encima de la Línea de sobrecalentamiento
es cuando se produce la aparición de los núcleos de ebullición que nos llevarán a la aparición de la Ebullición en Masa de todo el líquido, que pasará súbitamente a vapor.
a) Periodo incipiente o latente.
Cuando se produce una ignición de un elemento combustible interior a una habitación, la reacción de combustión, se produce sin llamas, este proceso puede durar desde unos segundos hasta varias horas, dependiendo del tipo de ignición y de la naturaleza del combustible.
b) Producción de llamas.
Pasada la anterior etapa se producirá un aumento rápido de la combustión y generación de calor. En este momento aparecerán las llamas y se generará abundante humo. El calor generado se encontrará confinado por las paredes y el techo de la habitación. Como los humos y gases de la combustión están calientes se acumularán en la parte superior de la habitación. En este momento el oxigeno nos definirá el rumbo en la evolución del incendio. Si hay oxigeno suficiente en la habitación o existen aberturas lo suficientemente amplias para aportar comburente al proceso de combustión, el incendio entra en una fase que podemos denominar
dependiente del combustible. Es el momento en que el incendio se encamina al denominado FLASH OVER o combustión generalizada de los gases y combustibles en el interior del recinto.
Este fenómeno es producido porque no se disipa el calor generado, y por tanto los gases y humos acumulados en el techo, se encuentran a alta temperatura, y por radiación hacen que los combustibles presentes en la habitación alcancen la temperatura de auto ignición y se prendan simultáneamente todos los elementos presentes en el interior. Si la cantidad de oxigeno en la habitación o el que pueda entrar en la misma no es suficiente para mantener la combustión, esta pasará a depender de la ventilación. Cuando el porcentaje de oxigeno baja a niveles
inferiores al 15 %, aumenta la producción de gases y humos de la combustión, ya que quema en una proporción pobre de comburente. Se forma monóxido de carbono y hollín, las llamas cesan y se entra en la fase siguiente.
c) Rescoldo
La habitación se encuentra llena de un humo denso, como consecuencia de la combustión pobre de oxigeno, disminuye la producción de calor, y aparece el fenómeno del contratiro, es decir que la habitación se encuentra a una presión inferior a la del exterior, se ve como el humo es aspirado hacia el interior del recinto. En este momento determinado es cuándo se puede producir el BACK DRAFT, (explosión de humo), que es la explosión de los gases combustibles como consecuencia de la entrada súbita de aire de forma descontrolada, por ejemplo al abrir una puerta o la rotura de una ventana. El incendio entrara de nuevo en la fase de producción de llamas.
Flash Over
Flash Over y Back Draft
Podemos definir el Flash Over como:
"Aumento repentino de la velocidad de propagación de un incendio confinado debido a la súbita combustión de los gases acumulados bajo el techo y a la inflamación generalizada de los materiales combustibles del recinto, como consecuencia de la radiación emitida por esta capa de gases calientes."
El Back Draft lo podemos definir como: "Una explosión, de violencia variable, causada por la entrada de aire fresco en un compartimento que contiene o ha contenido fuego y donde se ha producido una acumulación de humos combustibles, como consecuencia de una combustión en condiciones de deficiencia de oxigeno".
Como se aprecia hay grandes diferencias entre los dos fenómenos, que podemos resumir en la siguiente tabla:
CONTENIDO UNIDAD DIDACTICA II 2.1. MÉTODOS DE EXTINCIÓN
Sabemos que para que se produzca un fuego es necesaria la coincidencia en un mismo tiempo y espacio de los cuatro elementos que componen el llamado “tetraedro del fuego”: combustible, comburente, calor y reacción en cadena. En consecuencia, el mecanismo de la extinción consistirá en suprimir uno o varios de estos factores. Según el factor eliminado, el método de extinción recibirá el nombre de:
- Eliminación del combustible.
- Directa cuando se retiran los combustibles o se interrumpe el flujo de los mismos (en caso de líquidos o gases).
- Indirecta cuando se dificulta la propagación del fuego refrigerando otros combustibles cercanos o interponiendo elementos incombustibles.
- Sofocación o eliminación del comburente. Se consigue recubriendo el combustible para impedir su contacto con el aire, impidiendo la ventilación de la zona incendiada, utilizando gases inertes o proyectando agua pulverizada que, al convertirse en vapor, desplaza el oxígeno del aire.
- Enfriamiento o eliminación del calor, utilizando algún producto que, como el agua, absorba el calor del combustible incendiado.
- Inhibición o interrupción de la reacción en cadena, proyectando sobre la llama un producto químico capaz de combinarse con los radicales libres producidos por la descomposición del combustible ardiendo, para impedir su reacción con el oxígeno. Así pues, Agente Extintor, es aquel producto químico, que aplicado al incendio, es capaz de extinguirlo, actuando sobre alguno o varios de los componentes del Tetraedro del Fuego. Si bien hay que puntualizar que ningún Agente Extintor actúa sobre uno sólo de los componentes del fuego, aunque el efecto sobre uno de ellos sea mas patente que sobre los demás.
AGUA
Es el Agente Extintor más antiguo, conocido, utilizado y barato, de una gran efectividad, pero peligroso y contraproducente, a veces, con el avance de las nuevas tecnologías.
Es el Agente Extintor que tiene mas capacidad para absorber calor y al evaporarse y aumentar su volumen diluye la combinación aire-gas que mantiene la combustión.
- MÉTODOS DE EXTINCIÓN:
El agua extingue principalmente por ENFRIAMIENTO y a la vez por
SOFOCACIÓN. Salvo algunos casos (fuegos de la clase A,...) en que podría ser conveniente su empleo a chorro, siempre debe de ser aplicada de forma pulverizada, ya que su efecto de enfriamiento es mayor, y su evaporación se produce mas rápidamente.
- EFICACIA:
En forma pulverizada es MUY ADECUADA para fuegos de la Clase A y ACEPTABLE para fuegos de clase B. A chorro es ADECUADA para fuegos de clase A.
- LIMITACIONES:
Es INADECUADA, incluso peligrosa su utilización a chorro en fuegos de la Clase B. Es INADECUADA en fuegos de la Clase C. En estos casos se utiliza, pulverizada, como protección y refrigeración de contenedores.
NO ES ACEPTABLE, en presencia de tensión eléctrica. Aunque pulverizada se forman finas gotas aisladas que no son conductoras, siempre existen problemas y peligros adicionales que deben tenerse en consideración, como las lanzas, el agua del drenaje, presión adecuada etc.
- MEDIOS DE APLICACIÓN: Extintores portátiles. Bocas de incendios.
Motobombas (en vehículos o portátiles). Rociadores o Sprinklers.
ESPUMA
La ESPUMA FÍSICA, son burbujas de aire que se producen al mezclar en un estado turbulento espumógeno, agua y aire. El Coeficiente de Expansión de una espuma es la relación entre el volumen final de la espuma y el volumen original de espumante (Espumante = Espumógeno + agua), atendiendo a esta definición clasificaremos las espumas en espumas de BAJA EXPANSIÓN, MEDIA EXPANSIÓN Y ALTA EXPANSIÓN. En general y a modo de orientación diremos que una espuma de media expansión es aquella en que un litro de espumante mezclado con aire produce alrededor de 150 litros de espuma expandida y la de alta expansión produce hasta 1.000 veces su volumen inicial, aunque, lógicamente estas cifras dependen de diversos factores.
Debe mencionarse, al tratar de este Agente, la Espuma Química, que fue utilizada durante algunos años en algunos sistemas de extinción. Se obtenía por reacción de productos químicos (dos soluciones: una ácida y la otra alcalina), que al formar CO2, “impulsa” las burbujas de espuma. Prácticamente ha dejado de usarse, entre otras causas, por la corrosión que producen sobre los equipos y productos que se aplican.
- MÉTODOS DE EXTINCIÓN:
La espuma extingue por SOFOCACIÓN, aislando el combustible del comburente e impidiendo la liberación de los vapores combustibles volátiles. La espuma extingue también por ENFRIAMIENTO, absorbiendo el calor de la superficie del combustible y de los materiales adyacentes.
- EFICACIA:
Es ADECUADA para la extinción de fuegos de Clase A y de Clase B. NO ES ACEPTABLE en presencia de tensión eléctrica.
- LIMITACIONES:
Es INADECUADA para los fuegos de la Clase C y D.
Debe tenerse mucho cuidado cuando ha de aplicarse sobre aceites calientes, asfaltos o, en definitiva, líquidos cuyas temperaturas sean superiores a la de la ebullición del agua.
Cuando se trata de líquidos inflamables miscibles en el agua, sólo son eficaces los espumógenos antialcohol.
- MEDIOS DE APLICACIÓN:
La propulsión de espuma se realiza con los mismos medios que para el agua, añadiendo proporcionadores o dosificadores (donde se mezcla el agua con el espumógeno) y lanzas o generadores especiales (donde se mezcla el espumante con el aire).
El caudal de la lanza o generador, debe de ser igual o mayor que el del proporcionador, siendo la temperatura ideal del agua para formar una buena espuma entre 5º y 38º C.
- TIPOS DE ESPUMÓGENO:
Espumógenos Proteínicos. A base de proteínas hidrolizadas, se les añaden estabilizadores e inhibidores para resistir la descomposición evitar la congelación y prevenir la corrosión. Se diluyen en el agua en proporciones de 3% al 6%.
Espumógenos Fluorproteínicos. De origen proteínico se les añade un aditivo fluorado para mejorar sus condiciones de utilización y, en definitiva, hacer más resistente la burbuja a la contaminación del líquido. Se suele emplear en las mismas proporciones que el anterior.
Espumógenos Sintéticos. Se fabrican combinando productos químicos con el fin de conseguir las mismas propiedades que los Proteínicos o bien mejorar alguna cualidad en particular. Entre estos tenemos los AFFF (Aqueous Film Forming
Foam), formadores de película acuosa y en los cuales se pretende mejorar la “movilidad” de la espuma y los Espumógenos Hidrocarbonados, cuya espuma puede ser empleada como humectante en fuegos de la Clase A y como emulsionante en fuegos de la Clase B.
Espumógenos Antialcohol. Tomando como base el Espumógeno Proteínico, se combina con un tipo especial de jabón (Estereato de zinc o de aluminio), para darle a la espuma una menor solubilidad y una mayor resistencia de la superficie de contacto entre la espuma y el combustible.
POLVO BC (CONVENCIONAL)
Es un Agente químico que se obtiene mezclando diferentes productos y que se conoce como POLVO QUÍMICO SECO, siendo su base de confección sales sódicas o potásicas. Fue empleado por primera vez en Alemania, y su primera patente data del año 1.912. Es uno de los Agentes Extintores más rápidos y eficaces que se conocen, siendo esta su gran ventaja. Su mayor inconveniente es que no produce enfriamiento, por lo que cuando en un incendio se han alcanzado altas temperaturas, puede darse el reencendido, siendo aconsejable enfriar con agua. Hay que tener en cuenta que el Polvo, aún no siendo tóxico, puede crear problemas en su utilización al provocar una atmósfera pulverulenta que impide la visión y puede afectar a las vías respiratorias.
- EFICACIA:
Es MUY ADECUADO para fuegos de Clase B. Es ADECUADO para fuegos de Clase C.
Puede utilizarse para fuegos en presencia de tensión eléctrica si el fabricante certifica que ha superado el ensayo dieléctrico normalizado en la Norma UNE 23.110.
- LIMITACIONES:
En la aplicación sobre aquellos equipos o lugares cuya limpieza sea difícil, puede actuar como abrasivo y por su poder dieléctrico al utilizarlo sobre equipos delicados, puede dañarlos.
No es efectivo para tratar incendios de la Clase A, pues no produce enfriamiento. No es adecuado para incendios de la Clase D.
- MEDIOS DE APLICACIÓN:
Extintores portátiles, en los que se utiliza el Nitrógeno como agente impulsor, aunque en algunos casos se emplee Anhídrido Carbónico. Sistemas fijos de disparo automático.
POLVO ABC (POLIVALENTE)
Partiendo de las limitaciones que presentaba el Polvo Químico Seco, especialmente su incapacidad para tratar incendios de la Clase A, se ha desarrollado el Polvo Polivalente, también llamado ABC.
Para su confección se usan sales amónicas (bicarbonatos, fosfatos y sulfatos), a los cuales se les añaden una serie de componentes que mejoran principalmente dos cualidades que debe reunir un Agente Extintor de este tipo, como son su falta de higroscopicidad (evitar el apelmazamiento y formación de terrones) y mejorar las condiciones de fluidez por las canalizaciones y conductos por los que circulan. El Polvo Polivalente permite su utilización en incendios de la Clase A, de tal forma que al fundirse el producto y por razones de tipo físico, este Agente cubre las grietas y forma una costra sobre el combustible sólido.
- EFICACIA:
Es ADECUADO para fuegos de Clase A. Es ADECUADO para fuegos de Clase B. Es ADECUADO para fuegos de Clase C.
Puede utilizarse para fuegos en presencia de tensión eléctrica si el fabricante certifica que ha superado el ensayo dieléctrico normalizado en la Norma UNE 23.110.
- LIMITACIONES:
En general el comportamiento y limitaciones del Polvo Químico y del Polvo Polivalente o Antibrasa, son similares, si exceptuamos la posibilidad de actuación sobre los fuegos de la Clase A del Polvo ABC. y salvo algunos aditivos que puedan variar ostensiblemente la calidad del Polvo.
- MÉTODO DE EXTINCIÓN:
Tanto para el Polvo Químico, como para el Polivalente, el método de extinción es la rotura de la Reacción en Cadena o INHIBICIÓN y por SOFOCACIÓN al cubrir el combustible.
POLVOS ESPECIALES
Estos se han desarrollado a partir de formulaciones muy específicas y se encuentran en permanente evolución, debido principalmente a las necesidades que se plantean día a día con las nuevas tecnologías.
Se utilizan para el tratamiento de fuegos de la Clase D o especiales como fuegos de zirconio, magnesio, sodio, potasio, etc.
Hay que tener en cuenta que la peligrosidad especial de estos fuegos, tales como liberación de gases tóxicos, reacciones explosivas, altas temperaturas, etc. Necesitan de un tratamiento particular y especial para estos productos.
Hay que destacar que tanto estos Agentes Extintores como el riesgo de incendios de este tipo se encuentran localizados en industrias específicas.
ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2)
Es un Agente extintor gaseoso, que a temperaturas normales posee una densidad de vapor de 1’5, es decir que es alrededor de un 50% mas pesado que el aire. Es fácilmente licuable mediante compresión y enfriamiento, por lo que se almacena en fase líquida para abaratar los costes en las instalaciones.
Es incoloro e inodoro, no es tóxico, pero no es respirable, por lo que puede provocar la muerte por asfixia, al desplazar el oxígeno.
Es incomburente, de tal modo que sustituido en un 30% del volumen de aire por CO2, la atmósfera resultante no permite la combustión (estos datos son aproximados y dependen de diversos factores).
Se solidifica parcialmente al ser proyectado (1/3 del CO2 liberado aproximadamente), formando una especie de “copos”, gasificándose las 2/3 partes restantes del CO2 liberado, formando la atmósfera incomburente. Recibe varias denominaciones: CO2- Anhídrido Carbónico- Dióxido de Carbono- Nieve Carbónica. - MÉTODOS DE EXTINCIÓN:
Extingue principalmente por SOFOCACIÓN, desplazando el oxígeno, y en menor medida por ENFRIAMIENTO.
- EFICACIA:
Es ACEPTABLE, para tratar fuegos de la Clase A, si bien, puede considerarse ADECUADO en fuegos poco profundos (profundidad inferior a 6 mm)
Es ACEPTABLE para la extinción de fuegos de Clase B.
Es muy apropiado para extinguir incendios en presencia de tensión eléctrica, y por ser un agente muy “limpio”, es muy recomendado para tratar incendios en aparatos eléctricos o electrónicos de cierta complejidad. Debe tenerse en cuenta que pierde efectividad cuando se usa al aire libre, sobre todo si existen corrientes de aire que puedan dispersar el agente.
- LIMITACIONES:
No es adecuado para fuegos de la Clase C.
No es adecuado para fuegos de la Clase D, siendo incluso hasta peligroso su utilización, ya que estos productos pueden descomponer el Agente Extintor, “alimentando” el incendio con Carbono y Oxígeno.
- MEDIOS DE APLICACIÓN:
Extintores portátiles, los cuales son característicos, pues son los únicos que no poseen manómetro de comprobación y su carga se mide al peso, así como su boquilla en forma de cilindro o cono invertido que posibilita su utilización. Sistemas fijos, para aplicaciones localizadas. Sistemas automáticos, de inundación total o parcial y para inertización de ambientes peligrosos. En estos casos se prevé un
sistema de alarma y un tiempo para posibilitar la evacuación del lugar antes de la descarga del Agente.
OTROS AGENTES EXTINTORES GASEOSOS
Durante unos cincuenta años, se utilizaron un grupo de agentes extintores, comúnmente conocidos con el nombre de Halones, fabricados en base a hidrocarburos de bajo número de carbonos (Metano y Etano principalmente), en los que el hidrógeno era sido sustituido por varios halógenos, principalmente Fluor, Cloro y Bromo y que extinguen el fuego principalmente por INHIBICIÓN, reaccionando químicamente con los radicales libres que se desprenden de la combustión... En la actualidad está prohibida su fabricación por tratarse de un CFC (responsables del deterioro de la capa de ozono de rodea la Tierra), si bien todavía quedan en uso extintores portátiles a base de H-1211 (Bromoclorodifluorometano) e instalaciones de extinción automática a base de H-1301 (Bromotrifluorometano). Para sustituirlos están apareciendo nuevos productos sustitutivos que no son dañinos ecológicamente, pero cuya garantía de eficacia es, todavía, dudosa.
ELECCIÓN DEL AGENTE EXTINTOR
En primer lugar debe ser adecuado al área o materiales que se desea proteger. Debemos tener en cuenta la posible toxicidad de los gases producidos, en la descomposición por el calor, sobre todo si se emplean en lugares pequeños y mal ventilados.
Debemos considerar la posibilidad de dañar equipos electrónicos delicados. Debemos considerar el riesgo eléctrico.
Pero ante todo y como base, debemos considerar el riesgo de para los ocupantes y su posible evacuación.
Notas:
(1) En fuegos poco profundos (profundidad inferior a 6 mm) puede asignarse XX. (2) En presencia de tensión eléctrica no son aceptables como agentes extintores el agua a chorro ni la espuma. El resto de los agentes extintores podrán utilizarse en aquellos extintores que superen el ensayo dieléctrico normalizado en UNE 23.110. 2.2. INFLAMABILIDAD Y COMBUSTIBILIDAD DE PRODUCTOS, MATERIAS Y MERCANCÍAS
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).
Clasificación
Según la norma UNE 23010 se clasifican en:
- Fuego de Tipo A: Son fuegos de materiales sólidos, y generalmente de naturaleza orgánica donde la combustión se realiza normalmente con formación de brasas (madera, tejidos, etc).
- Fuego de Tipo B: Son fuegos de líquidos o sólidos licuables (gasolina, grasas, etc.).
- Fuego de Tipo C: Son fuegos de gases. Por ejemplo butano, gas natural,...
Un concepto que se debe tener presente es que ningún cuerpo arde en su masa o volumen, sino que lo que se quema son los vapores que se desprenden al alcanzar las temperaturas de ignición, inflamación o autoinflamación.
Combustibles Sólidos
Todos los sólidos combustibles queman produciendo cenizas. La combustión puede ser con llama o 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.
Materias celulósicas:
La celulosa en un hidrato de carbono CHO. Altamente polimerizado. Se presenta en forma alfa, beta o gamma según su grado de polimerización. Es el combustible históricamente más conocido. Es el principal componente de la madera, papel e infinidad de tejidos. Su punto de ignición es 230 ºC.
Las temperaturas de ignición de la madera y derivados dependen de: 1º Densidad.
2º Características físicas (dimensiones y forma) 3º Humedad.
4º Velocidad y duración del calentamiento. 5º Naturaleza del foco de calor.
6º Suministro y velocidad del aire.
Plásticos:
Son materiales que contienen como ingrediente esencial una sustancia orgánica de alto peso molecular, normalmente en forma de polímero. Son poco resistentes al calor y frente a él se comportan según este orden:
1º Reblandecen 2º Deforman
3º Descomponen con o sin combustión.
El grado de combustibilidad depende de la estructura (C-H o C-H-0) y de sus aditivos. Durante su combustión:
- Generan gases tóxicos
- Gran volumen de humos densos - Funden y escurren
Su poder calorífico es elevado (4.000 a 11.000 Cal/gr.). Por sus propiedades frente al calor, y como polímeros que son se clasifican en:
- Termoplásticos: Reblandecen, funden y endurecen sin perder propiedades.
- Termoestables: Con el calor sufren transformaciones químicas irreversible y su endurecimiento es permanente
- Elastómeros: Gomas naturales o sintéticas. Propiedades físico-químicas:
1º Baja conductividad. 2º Baja densidad (0,8-2,3).
3º Flexibilidad y baja resistencia a la tracción. 4º Alta resistencia al desgaste y a la corrosión. 5º No suelen resistir más de 100 º C.
6º Los termoplásticos resisten a los ácidos y los termoestables a los disolventes. 7º Elevada velocidad de propagación de llama.
8º Fusíbilidad por debajo de 350ºC.
Gases desprendidos en la combustión de plásticos:
CO, Fenol, Compuestos nitrogenados, Acido cianhídrico, Acido fórmico, NH3.
Metales:
Características generales:
1ª Gran conductibilidad térmica y eléctrica
2ª Dúctiles y maleables, buenas cualidades mecánicas 3ª Brillo característico
4ª Suelen ser sólidos 5ª Admiten aleaciones
6ª Temperatura de fusión específica.
Todos los metales son combustibles en determinadas condiciones (estado de disgregación, temperatura, atmósfera, oxidante, etc.). Algunos incluso no necesitan la presencia de aire u 02 y pueden arder en atmósferas de N, C02, vapor de agua. Las características de los fuegos de metales son muy variadas en función de los humos, calores de ignición y combustión, condiciones propicias, etc.
El gran problema de los fuegos de metales es que generalmente no admiten los medios de extinción básicos, teniendo que recurrir a medios específicos. Podríamos dividir los metales en pesados y ligeros, siendo éstos los más problemáticos por su mayor combustibilidad, dividiéndose a su vez en alcalinos y alcalinotérreos.
-Magnesio: Muy inflamable. Puede producir autoignición cuanto esté humedecido. Si el foco es pequeño se puede apagar con grandes cantidades de agua a chorro y si no con grafito, talco, polvo químico especial o gases específicos (triofloruro de boro).
-Metales alcalinos (Na. K, Li): Se oxidan rápidamente en presencia de humedad. Pueden formar explosiones al contacto con el agua (Na). Medios de extinción: Grafito, arena, Gases (N, He, argón).
-Calcio: Comportamiento parecido al sodio.
-Aluminio: Solo arde en láminas o virutas. Descompone el agua durante su combustión.
Medios de extinción; grafito, talco, polvo químico, polivalente. Normas Generales de Extinción:
Si es posible, aislar la parte que está ardiendo del resto y dejar que se consuma, si no extinguir cada uno con sus medios específicos de extinción. Nunca agua, espuma, C02, o polvo químico universal. En general son eficaces el grafito en polvo y la arena seca.
Especial atención debemos prestar a los metales radiactivos por el peligro contaminante de sus gases de combustión. En algunos casos de reacción incontrolada pueden dar lugar a explosiones. Por lo demás sus características de combustión y extinción son parecidas a las del resto de los metales combustibles (Uranio, Torio y Plutonio).
Suelen arder lentamente. Precauciones: correcta evacuación, controlar la exposición personal y los productos de la combustión.
Polvos
Dada su gran superficie de reacción su velocidad de combustión suele ser elevada. Factores que influyen sobre la explosión de polvos.
1º Inflamabilidad del material. 2º Dimensiones de sus partículas. 3º Concentración.
4º Impurezas.
5º Concentración de oxígeno. 6º Potencia de la fuente de ignición.
Combustibles Líquidos
Punto de inflamación (Flash Point) 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 sino 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). Hay que prestar especial atención a ciertas características de los líquidos como: - Calor latente de vaporización.
- Calor de combustión - Viscosidad, densidad. - Volatilidad.
- Límites de inflamabilidad.
- Punto de ebullición, presión de vapor. - Capacidad de acumular cargas eléctricas - Capacidad de producir explosiones. - Energía necesaria de Ignición.
Gases Combustibles
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 limites 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.
Veamos ahora algunos gases específicos:
- Acetileno: Reactivo, comprimido, industrial, inestable. Se descompone rápidamente formando carbono o H2 y produciendo calor. Puede iniciarse la descomposición por impacto mecánico. Reacciona con ciertos metales producción carburos metálicos (explosivos). Se almacena y transporta en botellas rellenas de una masa porosa saturada de acetona.
- Amoniaco: licuado, industrial. Combustibilidad limitada debido a su elevado límite inferior de inflamación y su bajo calor de combustión.
- Etileno: Comprimido, criogénico, industrial, reactivo. Margen de inflamabilidad muy amplia. Alta peligrosidad de combustión. Más denso que el aire a temperatura de ebullición.
Refrigeración de botellas de acetileno mediante posición de protección
- Amoniaco: licuado, industrial. Combustibilidad limitada debido a su elevado límite inferior de inflamación y su bajo calor de combustión.
- Etileno: Comprimido, criogénico, industrial, reactivo. Margen de inflamabilidad muy amplia. Alta peligrosidad de combustión. Más denso que el aire a temperatura de ebullición.
- Hidrogeno: Comprimido, criogénico, industrial. Tienen un margen de inflamación extremadamente amplio y la velocidad de combustión más alta de todos los gases. Su Tª de ignición es alta, pero su energía de ignición es muy baja, así como su calor de combustión. Llama poco luminosa.
- Gas natural licuado: Criogénico, combustible. - Gas licuado del petróleo: Licuado, combustible.
Extinción de fuego de combustible líquido
Protección mediante cortina de agua para la aproximación y cierre de la válvula en fuego de gases
2.3. AGENTES EXTINTORES
AGUA
El papel fundamental del agua en la extinción es el de enfriar. Para ver su poder bastan algunos datos.
- Calor específico del agua: en estado líquido, 1 cal/g; 4183 J/kg•K (Julios por kg y por grado Kelvin).en
estado gaseoso; 0,45 cal/g; 1920 J/kg•K. - Calor latente de evaporación (calor que absorbe para pasar de líquido a gas);
539,5 cal/g; 2.255.000 J/kg•K. - Calor latente de fusión: 80 cal/g; 334.640 J/kg•K.
Además el agua al evaporarse aumenta (se supone que en espacio abierto y a presión normal) 1650 veces su volumen. O sea que en extinción, aparte de enfriar también desplazará al oxígeno sofocando.
Al agua se le añaden aditivos con varios fines; entre ellos: - Agentes humectantes que disminuyen la tensión superficial del agua para que penetre mejor en los combustibles sólidos... imprescindible en fardos de hierba, lana o madera apilada; o bien para que penetre mejor en el suelo y extinguir fuegos de subsuelo.
- Agentes espesantes a base de arcillas como la bentolita o la sepiolita (que dan al agua un color rojizo) o gelatinas derivadas de algas. Se emplea sobre todo en incendios forestales para evitar que el agua se evapore o se disperse antes de llegar al suelo desde el aire o bien, una vez en el suelo se escurra por el terreno. Se emplean concentraciones de 0,1 o 0,2 kg por litro.
ESPUMAS
Se emplea sobre todo en fuegos de tipo B ya que flotan sobre el líquido (es decir, no se mezclan con el líquido sino que emulsionan) separándolo del aire; actúan por sofocación por lo tanto. Si empleásemos agua, al ser la mayoría de los líquidos inflamables menos densos que el agua, en vez de quedarse por encima sofocando el incendio, el agua se hundiría. De todos modos, por contener agua, en cierta medida también enfrían pero, precisamente por contener agua, no son adecuadas para fuegos sometidos a tensión eléctrica e inadecuada también para fuegos de metales.
Dos orígenes posibles para las espumas. Por un lado el químico, ya en desuso, en el que se mezcla una solución ácida y otra básica de cuya reacción se obtiene CO2 que es el gas que forma las burbujas. Eran de baja expansión y además eran corrosivas. Por otro lado tenemos la espuma física, que es la empleada actualmente y que se obtiene añadiendo espumógeno al agua mediante un mezclador, hidromezclador o proporcionador (parece que también se puede llamar “eductor”); a esta mezcla espumante se le insufla aire en la lanza consiguiendo así la espuma. La proporción de espumógeno y agua depende de la clase de espuma. La espuma de baja expansión suele ir a un 6%; Las de media expansión a un 3% y las de alta expansión suelen ir al 1%. Los hidromezcladores tienen una rueda que permite dosificar entre el 1 y el 6% y los generadores de espuma de alta expansión toman el espumógeno automáticamente. De todos modos cada fabricante da las proporciones ideales para su espuma.
Entre las características de las espumas encontramos lo que se da en llamar “Tiempo de drenaje” que es el tiempo que tarda en perder el 25% de agua. Por otro lado ciertas características físicas como la cohesión o adherencia de la espuma, su resistencia al calor, su fluidez, etc.
Varias clases dependiendo de ciertos parámetros. Según su utilización:
- Normales; para hidrocarburos líquidos. - Anti- alcohol; para líquidos polares (o sea, los líquidos que diluyen el agua de la
espuma como alcoholes, acetona, etc.). Hay variedades antialcohol en las espumas
fluoroproteínicas y en las sintéticas. - Polivalentes; para ambos tipos de líquidos.
Según su grado de expansión: En España el tema está regulado por la norma UNE 23.603- 83. Así, nos
encontramos con espumas de baja expansión que aumentan entre 3 y 30 veces (las AFFF); las espumas de media expansión, entre 30 y 250 veces y las de alta expansión que aumentan entre 250 y 1000 veces (las SYNDET).
Según su composición: - Espumas proteicas, que son las más antiguas y que tienen buena resistencia térmica y estabilidad pero son poco fluidas y se contaminan fácilmente; además
son incompatibles con los polvos. El espumante para estas espumas es el “agua negra”, que es un líquido oscuro, viscoso y de mal olor. Sobre las espumas proteicas dice Bermejo: “... se obtienen a partir de materias vegetales o animales; además contienen sales metálicas que contribuyen a mejorar su estabilidad ante el calor y el contacto con los combustibles. Pueden contener otros aditivos para mejorar sus propiedades. Tienen una alta capacidad de retención de agua, alta resistencia al calor, y su rendimiento no se ve afectado por la congelación o descongelación. (...) Son espumas de baja expansión.”
- Añadiendo flúor se obtienen las espumas fluoroproteínicas, más fluidas y menos contaminables, además de ser más compatibles con los polvos químicos. Al parecer son también espumas de baja expansión. Dice Bermejo que “... se fabrica y utiliza una espuma fluoroproteica formadora de película acuosa denominada FFFP (triple F- P). Esta espuma ofrece los beneficios de la fluoroproteica de resistencia al calor durante mucho tiempo, unida a la capacidad de formar una película que ayuda a apagar rápidamente el fuego.”
- Las espumas sintéticas “... pueden ser de muy diverso tipo y tener o no aditivos fluorados. Con espumógenos sintéticos pueden conseguirse espumas de baja, media o alta expansión, en función de su composición” (Bermejo). Dentro de estas están las fluorosintéticas o fluorocarbonadas que han sido empleadas desde 1962 por la marina americana. Tienen baja tensión superficial y fluidez pero también menor estabilidad y cohesión que las anteriores. Utilizadas también en fuegos de tipo A por su baja tensión superficial y al parecer porque se adhieren a los sólidos. Las más conocidas de éstas son las AFFF (A- triple F) formadoras de película acuosa, de baja expansión, que se extienden rápidamente por la superficie del líquido y que son además compatibles con los polvos. Señalar que hay AFFF antialcohol pero al parecer no son muy estables y se deterioran con las bajas temperaturas o en el almacenamiento
- Hidrocarburos sintéticos tensoactivos; fundamentalmente empleados para espumas de alta expansión, para dominar fuegos de tipo A mediante la inundación total de espacios cerrados. Se emplea sobre todo mediante el sistema de ventilador- malla. Con estas mismos componentes pero utilizando el proporcionador y la lanza de media expansión se obtendrían espumas de media expansión que se suelen emplear sobre todo para prevenir la ignición de derrames. Las más conocidas de éstas son las espumas SYNDET.
CO2
Actúa fundamentalmente por sofocación y muy secundariamente por enfriamiento (calor específico de 836 J/kg•K y 45,3 cal/g como calor latente de vaporización). Sirve para todo tipo de fuegos menos para algunos metales o materias que contengan su propio oxígeno; además, malos resultados en fuegos de tipo C.
Se emplea como gas aunque en los extintores en torno al 25% sale en forma de hielo (nieve carbónica) por debajo de los -79ºC; ésto porque “... el paso de líquido a gas se produce con un descenso de temperatura igual a la necesaria para la licuefacción” (Bermejo al referirse al propano)... Sin que lo diga Bermejo, parecido fenómeno de enfriamiento puede observarse al rato de dejar escapar aire libremente de una botella de aire comprimido o en una botella de butano al hacer gran consumo: ambas se enfrían tanto que se forma una costra de hielo en el exterior de la botella
