Fuego y Combustión

Fuego y Combustión
Teoría del fuego
Definiciones:
¾ Combustible: toda sustancia susceptible de combinarse con el oxígeno
de forma rápida y exotérmica.
¾ Comburente: toda aquella mezcla de gases en la cual el oxígeno está
en proporción suficiente para que en su seno se produzca la combustión.
¾ Combustión: es una reacción química en la cual generalmente se
desprende una gran cantidad de calor y luz. Sin embargo el fenómeno puede
manifestarse en forma muy lenta y no ir acompañado de un incremento de la temperatura que nosotros
podamos percibir. Un ejemplo de esto es la oxidación del hierro en el aire húmedo, este fenómeno es
conocido como eremacausia o combustión lenta.
¾
Ignición: es un fenómeno que ocurre cuando
el calor que emite una reacción llega a ser suficiente
como para mantener la reacción.
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Teoría del fuego
Definiciones:
¾ Energía de activación: es la energía mínima necesaria para que se
inicie la reacción.
¾
Reacción en cadena: es el proceso mediante el cual progresa la
reacción en el seno de una mezcla comburente-combustible.
¾ Temperatura de ignición o de autoignición: es la temperatura
mínima (a presión atmosférica) para que un producto entre en combustión
de forma espontánea en contacto con el aire sin necesidad de ningún aporte
energético.
¾ Temperatura de inflamación: es la temperatura mínima en
condiciones normales de presión, a la cual se desprende la suficiente
cantidad de vapores para que se produzca la inflamación mediante la
aportación de un foco de ignición externo.
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Teoría del fuego
En una reacción de combustión, el combustible y el oxígeno desaparecen
apareciendo otras sustancias nuevas como las que forman la cenizas (si
quedan),humos y gases invisibles .
Etanol
Carbón
Butano
Propano
Gasolina
Madera
Plástico
Etc…
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Comburente
CXHYOZ + O2 +
Combustible
Residuos
CO2 + H2O (vapor de agua) + Calor
Energía Activación
(calor-temperatura)
Teoría del fuego
Definiciones:
¾
Deflagración: es una combustión súbita con llama a baja velocidad
de propagación, sin explosión. Las reacciones que provoca una deflagración son
idénticas a las de una combustión, pero se desarrollan a una velocidad comprendida entre
1m/s y la velocidad del sonido (1240 Km/h Combustión subsónica).
¾
Detonación: es un proceso de combustión supersónica que implica
onda expansiva y zona de reacción detrás de ella. A diferencia de la
deflagración, combustión subsónica.
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Teoría del fuego
Combustible (1/3)
TODOS LOS COMBUSTIBLES SE QUEMAN EN FASE DE GAS O
VAPOR. CUANDO EL COMBUSTIBLE ES SÓLIDO O LÍQUIDO, ES
NECESARIO UN APORTE PREVIO DE ENERGIA PARA LLEVARLO
A ESTADO GASEOSO.
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Teoría del fuego
Combustible(2/3)
Peligrosidad: depende de varios factores:
¾ Concentración combustible-aire adecuada: Es necesario para
que se produzca la ignición que la mezcla combustible-comburente sea la
adecuada.
– Límites de inflamabilidad: son las concentraciones extremas de
combustible-comburente que se pueden formar para que se produzca
una combustión.
z
z
–
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Límite Superior: es la má
máxima concentració
concentración de vapores de combustible
en mezcla con un comburente.
Límite Inferior: es la mí
mínima concentració
concentración de vapores de combustible en
mezcla con un comburente.
POR ENCIMA Y DEBAJO DE ESOS LIMITES NO SE PUEDE
PRODUCIR LA COMBUSTIÓN.
Teoría del fuego
Combustible(3/3)
¾
Temperatura mínima a la que el
combustible emite suficientes vapores para
alcanzar dicha concentración.
¾
Energía de activación que es necesario
aportar a la mezcla para que se inicie el
proceso y se desarrolle la reacción de
cadena.
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Teoría del fuego
P ro d u c to
C a ra c te rís tic a s d e In fla m a b ilid a d
L ím ite s d e
T e m p e ra tu ra in fla m a b ilid a d e n % d e
P u n to d e
de
v o lu m e n d e a ire
in fla m a c ió n
a u to ig n ic ió n
e n ºC
e n ºC
In fe rio r
S u p e rio r
A c e tile n o
G as
335
2 ,5
81
B enceno
-1 1
560
1 ,3
7 ,1
B u ta n o
-3 8
405
1 ,9
8 ,5
9
Teoría del fuego
Energía de activación (1/2)
En función de su naturaleza, los focos de ignición se
puede clasificar en:
¾
Focos eléctricos:
–
–
–
–
¾
Focos químicos:
–
–
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Cortocircuitos
Arco eléctrico
Cargas estáticas
Descargas eléctricas atmosféricas
–
Reacciones exotérmicas
Sustancias reactivas
Sustancias auto-oxidables
Teoría del fuego
Energía de activación (2/2)
¾
Focos térmicos:
–
–
–
–
–
¾
Condiciones térmicas ambientales
Procesos de soldadura
Chispas de combustión
Superficies calientes
Radiaciones Solares
Focos mecánicos:
–
–
Chispas de herramientas
Roces mecánicos
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Teoría del fuego
Reacción en cadena
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1. Cuando una sustancia se calienta, ésta desprende unos vapores
o gases, éstos se combinan con el oxígeno del aire y en
presencia de una fuente de ignición arden.
2. En el momento en que esos vapores arden, se libera gran
cantidad de calor.
3. Si el calor desprendido no es suficiente para generar más
vapores del material de combustible el fuego se apagará.
4. Si la cantidad de calor desprendida es elevada, el material
combustible seguirá descomponiéndose y desprenderán más
vapores que se combinarán con el oxígeno, se inflamarán y el
fuego aumentará, verificándose la reacción en cadena.
Tetraedro del fuego
Simplificación gráfica habitual para describir el proceso de la
combustión.
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Procesos de transferencia
de calor
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El calor se transmite de tres formas diferentes:
z CONDUCCION: Es la transferencia de calor por contacto
directo entre dos cuerpos. La conducción del calor tiene
lugar únicamente cuando las distintas partes del cuerpo se
encuentran a temperaturas diferentes y la dirección del flujo
de calor es siempre del punto de mayor temperatura al de
menor.
z CONVECCIÓN: Es la transferencia de calor producida
por el movimiento del aire. El calor que se produce en un
fuego se transfiere al aire que lo rodea por conducción, pero el
calentamiento de los objetos que se encuentran en el edificio
se produce a través de la circulación del aire caliente que se
expande y eleva.
z RADIACION: es la transferencia de calor producida por
la emisión de ondas electromagnéticas, dichas ondas se
mueven a través del espacio o de los materiales a través de la
luz, siendo absorbidas por los cuerpos que no son
transparentes a ellas.
La cuatro fases del fuego
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La cuatro fases del fuego
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Detectores automáticos de incendios
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Métodos de extinción
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Métodos de extinción
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Bastará con eliminar una cara del tetraedro:
¾ La eliminación del combustible (dispersión), se realiza
cortando la salida del líquido y/o gas o retirando el
producto.
¾ La eliminación del oxígeno (comburente) (sofocación),
supone eliminar del contacto con el comburente, es decir,
impedir que los vapores que se desprendan a una
determinada temperatura para cada materia, se pongan en
contacto con el oxígeno del aire. Por ejemplo
introduciendo un gas inerte.
¾ Reducción de la temperatura (refrigeración o
enfriamiento) se intenta conseguir que los vapores estén
por debajo del punto de la temperatura de inflamación.
¾ La rotura de la reacción en cadena (inhibición),
consiste en impedir la transmisión de calor de unas
partículas a otras del combustible, interponiendo
elementos.
Clasificación de los fuegos
Son fuegos de materias sólidas, donde la combustión se realiza
normalmente con formación de llamas y brasas (madera, papel....). Se
alcanzan temperaturas superiores a 600ºC.
Son fuegos de líquidos o sólidos licuables. Arden solamente en
superficie, con formación de llamas (gasolina, alcohol...). Se alcanzan
temperaturas superiores a 900ºC.
Son fuegos de gases. Arden con formación de llamas (butano, propano...).
Se alcanzan temperaturas superiores a 1.100ºC.
Son fuegos de metales (sodio, potasio). Se consideran fuegos especiales, y
para su extinción se necesitan agentes extintores específicos para cada caso.
Desprenden temperaturas superiores a 2.000ºC.
Son fuegos desencadenados en presencia de tensión eléctrica
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Clasificación de los fuegos
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Clasificación de los productos
derivados del petróleo
Temperatura inflamación
Líquidos combustibles
Líquidos inflamables
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Agentes extintores
Agentes
Extintores
Agua
Espuma
CO2
Polvo
Químico
Compuestos
Halogenados
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Agentes extintores
¾
El agua:
–
–
–
–
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El agua a chorro solamente deberá emplearse para extinguir fuegos de
clase A (sólidos). Actúa por enfriamiento.
El agua pulverizada podrá emplearse en fuegos clase A, y en fuegos
de clase B cuando se trate de líquidos combustibles pesados como
aceites, asfalto…
Dado que la mayoría de los hidrocarburos flotan en el agua, el uso
de ésta puede contribuir a extender el fuego en vez de a apagarlo.
El agua jamás se debe emplear para extinguir fuegos originados en
equipos eléctricos, pues existe peligro de muerte por electrocución.
Agentes extintores
¾
Espuma: formada por agua y un agente emulsor, que flota en la
superficie del hidrocarburo, y actúa formando una capa aislante que separa
el oxígeno del combustible. Así, extingue el fuego de cuatro formas:
– Actúa por sofocación, impidiendo el contacto del aire con los vapores
inflamables.
– Separa las llamas de la superficie afectada
– Suprime la salida de los vapores inflamables
– Enfría la superficie del producto al drenar el agua contenida en la
espuma.
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Agentes extintores
Tipos y usos de espumas:
¾
¾
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Espumas de baja expansión. Las espumas de baja expansión se usan para
extinción de fuegos en hidrocarburos (Fuegos Clase B).
Espumas de mediana expansión y alta expansión. Son usadas
principalmente para fuegos Clase A. Por su ligera composición, no debe
usarse en fuegos Clase B.
Agentes extintores
¾
CO2: Es un gas inerte y más pesado que el aire.
9
9
Actúa como agente enfriador y sofocador (desplazando al
oxígeno en la mezcla con el combustible).
Su máxima eficacia se logra en incendios de combustibles
líquidos (fuego clase B), y en fuegos de origen eléctrico
(afecta poco a los componentes electrónicos).
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Agentes extintores
¾
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Polvo químico: es una mezcla de compuestos (bicarbonato de potasio o
sodio, fosfato de amonio...) que se descomponen con la temperatura
liberando gases inertes (CO2, nitrógeno) y elementos metálicos (potasio,
sodio):
9 Extingue el fuego por sofocación y reacción química: los gases
inertes sofocan el fuego (desplazando al oxígeno) y los elementos
metálicos actúan inhibiendo la reacción en cadena.
9 El polvo tiene baja toxicidad y elevado poder extintor, pero dificulta
la respiración y la visibilidad, si el ambiente en el que se descarga es
cerrado.
9 Principalmente se emplean dos tipos: el polvo químico seco normal
y el ABC (polivalente).
Agentes extintores
¾
Compuestos halogenados: Son compuestos orgánicos formados por
carbono y halógenos (flúor, cloro, bromo), que son liberados al ser
expuestos al fuego en forma de radicales libres que inhiben la reacción en
cadena impidiendo la propagación del incendio.
9 Actualmente su uso está prohibido/restringido porque afectan a la
capa de ozono.
9 Son agentes potentes y eficaces extinguiendo fuegos de combustibles
líquidos (clase B), fuegos de origen eléctrico y fuegos metálicos
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Agentes extintores
Agente extintor de acuerdo a la clase de fuego
B- Bueno
R- Aceptable
N- Inaceptable
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Agentes extintores: ventajas e
inconvenientes
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Extintores portátiles: clasificación
Clasificación:
z
En función de la carga:
– Portátiles
– Sobre ruedas
Sistema de presurización:
– Presión permanente: gas incluido en la propia botella.
– Presión no permanente: se presurizan en el momento de su
utilización mediante la acción de un gas.
z
Según su contenido:
z
–
–
32
–
Extintores de polvo químico.
Extintores de agua.
Extintores de CO2.
Extintores portátiles: presentación
Presentación de los extintores: Todo tipo de extintor debe de estar
z
z
provisto de los siguientes elementos de identificación e información:
Placa de timbre: Contiene el número de registro, la presión de
servicio y las fechas de las pruebas de presión periódicas obligatorias.
Etiqueta de características:
– Naturaleza y cantidad de los productos contenidos
– Modo de empleo
– Temperatura máxima y mínima de servicio
– Nombre y razón social del fabricante
– Eficacia del extintor y clase de fuego
– Fecha y contraseña correspondiente
al registro de tipo
– Peligros de empleo
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Extintores portátiles: presentación
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Extintores portátiles: partes
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Extintores portátiles: manejo
Manejo de los extintores:
1. Comprobar que el agente extintor es el adecuado
para atacar el incendio.
2. Quitar el seguro y aproximarse a una distancia
segura pero dentro del alcance del extintor.
3. Colocarse de espaldas al viento si es en el exterior
y entre el incendio y una vía de escape, en
incendios de interior.
4. Dirigir el chorro a la base de las llamas, y barrer la
superficie del incendio proyectando en zig-zag, y
manteniendo el extintor en sentido vertical.
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Extintores portátiles: manejo
Siempre:
•Inspeccionar el
camino en todas
Direcciones.
•A favor del viento.
•A la base del
fuego.
•En zig.zag.
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Extintores portátiles: manejo
Extinción de
fuegos con
obstáculo:
•Inspeccionar el
camino en todas
Direcciones.
• A favor de
viento.
• A la base del
fuego.
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• Alrededor del
obstáculo.
Extintores portátiles: manejo
Extinción con
derrame por
gravedad:
•Inspeccionar el
camino en todas
Direcciones.
• A favor de
viento.
• A la base del
fuego.
• De abajo hacia
arriba.
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Extinción de incendios: medios fijos
Principales
Medios fijos
extinción
de incendios
Bocas Incendio
Equipadas (BIE)
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Hidrantes
Rociadores
automáticos
Sistemas fijos CO2
Polvo químico seco
Halón
Espuma
etc.
Bocas de incendio Equipadas
(BIE)
Es un medio de primera intervención formado por una toma de
agua ubicada en un punto fijo de una red de incendios y que
consta de:
z Armario
z Boquilla
z Lanza
z Manguera de 25 o 45 mm de diámetro
z Racor
z Válvula
z Manómetro
z Devanadera
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Bocas de incendio Equipadas
(BIE): partes
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Hidrantes
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A diferencia de la B.I.E., los hidrantes son tomas de agua no
equipadas que permiten la conexión y abastecimiento a las
mangueras y el abastecimiento de agua de los vehículos del
servicio público de extinción.
Clasificación:
z De columna: está formada por una tubería columna, conectada a
una red subterránea que sobresale del suelo y en la que están
situadas las bocas de salida
z De arqueta: es una boca de salida de una red subterránea,
ubicada en el interior de una arqueta a ras de suelo:
– SECOS: permitiendo la entrada de agua en el cuerpo del
hidrante al abrir la válvula principal del mismo, evitando la
congelación del agua en caso de bajas temperaturas
– HUMEDOS: recomendable en lugares en que la temperatura
ambiente se mantiene por encima de 4º C
Rociadores automáticos
Son instalaciones de extinción utilizadas para combatir fuego en:
z Instalaciones de alto riesgo
z Instalaciones que cuenten con equipos delicados
z Instalaciones con alto riesgo de ocupación.
z etc
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Sistemas fijos: CO2, polvo químico
halón, espuma, etc
Estas instalaciones van controladas, generalmente, por un
sistema de detección que producirá automáticamente la
descarga del agente extintor.
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Sistemas fijos: CO2, polvo químico
halón, espuma, etc
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Columna seca
Es una instalación para el uso del Servicio Público de Extinción, y
está constituida por una conducción vacía que discurre a lo
largo de la vertical del edificio, provista de bocas de conexión en
pisos y de tomas de alimentación en la fachada para conexión de
los servicios públicos de extinción, que es el que proporciona a la
conducción la presión y caudal de agua necesarios.
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Protección estructural contra
incendios
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: titular de la instalación
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: titular de la instalación
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: titular de la instalación
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: titular de la instalación
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: fabricante o instalador
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Mantenimiento sistemas contra
incendios: fabricante o instalador
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