Propagación de humos y toxicidad
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Propagación de humos y toxicidad Ana Lacasta EPSEB ‐ UPC La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Fuego manifestación de una reacción de combustión COMBUSTIÓN se define como una reacción química de oxidación- reducción entre un elemento oxidante, denominado comburente, y un elemento reductor, denominado combustible. Este proceso desprende una desprende energía (reacción exotérmica). En una reacción de combustión siempre se libera calor y, en algunos casos, luz llama Combustible + O2 → H2O + CO2 + energía 2 La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Tetraedro del fuego Para que un fuego se mantenga, tienen que darse los siguientes factores: - combustible - comburente - fuente de calor capaz de iniciar el proceso de reacción del combustible - la reacción en cadena Combustibles sólidos La mayoría de los incendios se producen en materiales sólidos (p. ej. madera o sus derivados y polímeros sintéticos) En estos casos debe existir una cantidad suficiente de energía para lograr la descomposición química del combustible. La descomposición química del material por efecto del calor y la consiguiente emisión de gases combustibles se denomina pirólisis La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Esquema de pirólisis y combustión de la madera http://virtual.vtt.fi/virtual/innofirewood/stateoftheart/database/burning/burning.html La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Ejemplo: Pirólisis y combustión de un tablón de madera • Comenzamos a calentar el trozo de madera. La temperatura superficial comienza a aumentar. • Entre 100oC‐200oC comienzan a generarse gases, sobretodo vapor de agua • Hacia los 300oC se aprecia un cambio de color. Se inicia la pirólisis, desprendiéndose gases combustibles. • Si se aplica una fuente de ignición, los gases generados en la pirólisis pueden inflamar. • Una vez se produce la ignición, se produce una llama de difusión que cubre la superficie. • La llama calienta la superficie, produciendo un aumento en la velocidad de pirólisis. • Si se elimina el foco de calor externo pueden ocurrir 2 cosas: ‐ que la combustión continúe ‐ que las llamas se apaguen (la superficie pierde demasiado calor por radiación y convección). • Durante la pirólisis, se va formando una capa carbonizada (es aislante y tiende a reducir la pirólisis). La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Las combustiones pueden ser: Combustiones lentas: Se producen sin emisión de luz y con poca emisión de calor. Se dan en lugares con escasez de aire o en combustibles muy compactos. Pueden ser muy peligrosas, puesto si existe una corriente de aire puede acelerarse el proceso. Combustiones rápidas: Se producen con fuerte emisión de luz y calor. En toda combustión se producen gases y humos. La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Los gases, son el resultado de la pirólisis y la combustión. En función del tipo de combustible y de las condiciones en que se realiza la combustión, se desprenden unos gases u otros. Gases más comunes que se desprenden en las combustiones: CO2, CO, vapor de agua. En algunos casos pueden desprenderse gases tóxicos (por ejemplo, en las combustiones de PVC se desprende ácido clorhídrico). El humo aparece por una combustión incompleta, en la que las pequeñas partículas en suspensión, que no han ardido, se hacen visibles (hollín). De forma genérico, cuando se habla del “humos de un incendio” nos referimos a una mezcla de: ‐ aire caliente ‐ partículas en suspensión ‐ gases tóxicos irritantes y asfixiantes La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio El humo es más a menos oscuro según la cantidad de oxígeno: ‐ un color negro o gris oscuro indica una falta de oxígeno. ‐ un color blanco o grisáceo indica una buena combustión. El humo puede tener distintos colores: ‐ Humo blanco: se produce por la combustión de materiales vegetales, pienso,… ‐ Humo amarillo: producido por sustancias químicas con contenido en azufre, ácido clorhídrico y ácido nítrico. ‐ Humo gris: es emitido por materiales compuestos por celulosa o fibras artificiales. ‐ Humo negro claro es producido por la combustión del caucho. ‐ Humo negro oscuro: plásticos, petróleo, materiales acrílicos. La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Dinámica del fuego en edificios La evolución de un fuego depende de: -Los materiales combustibles presentes • Composición (HRR, calor combustión,...) • Carga de fuego • Superficie específica expuesta al fuego -Distribución de los materiales combustibles • Punto de inicio del fuego respecto el resto del combustible -Condiciones del entorno y geometría del escenario: • Dimensiones del espacio • Existencia de puertas y ventanas • Condiciones climatológicas, ventilación La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio 10 Movimiento de humos En la parte superior se acumulan los gases y humos calientes. Se establece un plano neutro de presiones sobre el cual la tendencia es la expulsión de gases por sobrepresión y bajo el mismo la admisión de aire fresco por depresión, situándose normalmente a unas alturas entre 1 m y 1,5 m. En caso de ventilación escasa el plano neutro desciende por debajo de los 0,5 m o menos, con un desarrollo de incendio más lento. La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio 11 La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Efectos del humo generado en un incendio ¿Por qué son tan peligrosos los humos y gases generados en un incendio? - Difunden muy rápidamente de manera que, en pocos minutos, los humos generados en un fuego localizado pueden inundar toda una vivienda. - Son gases calientes, y esto dificulta la respiración y puede producir quemaduras. - Pueden producir asfixia, ya que disminuye la concentración de oxígeno y se generan gases asfixiantes, como el monóxido de carbono. - Pueden producirse gases irritantes. Inhalar esas sustancias puede producir quemaduras en los pulmones y en el tracto respiratorio. La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio - El humo, sobre todo si es denso, disminuye drásticamente la visibilidad, dificultando el escape de las personas y el acceso de los bomberos. - Las partículas en suspensión tienen efectos irritantes sobre las mucosas. Provocan lagrimeo y dificultan la respiración Todos estos efectos dificultan la evacuación La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio El Humo de un incendio es, desde el punto de vista toxicológico, una mezcla de gases irritantes y asfixiantes. Material que combustiona Cualquier compuesto orgánico que contenga carbono: madera, papel, lana, algodón, aceite, hidrocarburos. Compuestos nitrogenados: plásticos, poliamida, poliuretano, resinas, melamina, lacas, pinturas, etc La protección pasiva contra incendios Composición del humo 1. Aire muy caliente con baja concentración de oxígeno 2.Partículas en suspensión 3.Gases irritantes de la vía aérea: Acroleína. Ácido clorhídrico. Amoniaco. Benceno. Formaldehído y aldehídos. Oxidos de azufre y de nitrógeno…. 4.Gases asfixiantes simples: Dióxido de carbono (CO2) 5.Gases asfixiantes (tóxicos celulares): 1. Monóxido de carbono (CO) 2. Acido cianhídrico o cianuro (CN) El CN se produce sobre todo en la combustión de los compuestos nitrogenados. Barcelona, 14 de Junio CTE DB-SI: especifica exigencias de los materiales en cuanto a su reacción al fuego Humos en la clasificación, el subparámetro “s” (producción de humos) se avalúa según: - la velocidad de propagación (SMOGRA) - producción total del humo (TSP600s) Por tanto, tiene en cuenta únicamente la opacidad de los humos, NO su toxicidad Existen requisitos relativos a la toxicidad de los humos de los materiales en el caso de cableados para instalación eléctrica. Aparecen en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT). La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio Anteriormente, la norma CPI 81, derogada por el actual CTE DB‐SI, sí dedicaba un artículo a la toxicidad: “Artículo 2.3 Toxicidad Los materiales clasificados como M2, M3, M4 y M5, utilizados tanto en el acabado interior de los locales accesibles al público, como en los elementos fijos de decoración cumplirán las exigencias en cuanto a toxicidad: La masa total de revestimiento, incluido el adhesivo, será tal que su contenido por metro cúbico del local no exceda de: ‐ 25 g de cloro total que pueda ser liberado teóricamente, en forma de ácido clorhídrico, durante su pirólisis o su combustión. ‐ 5 g de nitrógeno total que pueda ser liberado teóricamente, en forma de ácido cianhídrico, durante su pirólisis o su combustión.” La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio De hecho, actualmente existen otros sectores en dónde se empiezan a aplicar normativas para cuantificar la toxicidad de los humos de los materiales utilizados, por ejemplo, en el sector naval normas como la IMO Solas II‐2 exige análisis de sustancias tóxicas como CO, HCl, HBr, HF, HCN, SO2, NO, incapacitando a los materiales que superen unos valores umbrales. En el anexo 1, parte 2, apéndice 2, se encuentra el “Procedimiento de ensayo de exposición al fuego para la producción de gases tóxicos”. El ensayo específico para conocer la emisión de gases nocivos es el descrito en la norma ISO 19702:2006 Toxicity testing of fire effluents ‐‐ Guidance for analysis of gases and vapours in fire effluents using FTIR gas analysis. [5] [6] La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio En otros sectores, como el naval y el ferroviario sí que actualmente se aplican normativas para cuantificar la toxicidad de los humos de los materiales utilizados Sector Ferroviario: normativa europea EN 45545‐2 Requisitos de prestaciones frente al fuego de materiales y componentes Recoge el Ensayo de toxicidad y opacidad de humos según ISO 5659‐2 para determinar diferentes sustancias tóxicas: CO, HCl, HBr, HF,HCN, SO2, NO. Limita las emisiones de sustancias tóxicas permitidas para los materiales utilizados en la construcción ferroviaria. La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio GRACIAS POR SU ATENCIÓN La protección pasiva contra incendios Barcelona, 14 de Junio
