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Diploma de Especialización ProfesionalUniversitario en Servicios de Prevención,

Extinción de Incendios y Salvamento.MÓDULO IV: FUNDAMENTOS TEORICOS Y

TECNICOS

Jose Miguel Basset

Ingeniero Técnico en Química Industrial. Oficial del ConsorcioProvincial de Bomberos de Valencia

Adela Mauri y Jorge Verdú

Profesores Titulares Química Analítica. Universitat de Valencia

Juan Miguel Suay Belenguer

Ingeniero Industrial. Jefe de Sección de Innovación Tecnológicas delConsorcio Provincial de Alicante


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ISBN: 84-96586-00-6 - 978-84-96586-00-0Depósito Legal: v-4185-2005© Los autoresComposición - compaginación: General Asde, S.A.®Imprime: Alfa Delta Digital S.L.Editorial: Alfa Delta Digital S.L.C/ Albocacer, 25 - 46020 Valencia (España)Printed in SpainReservados todos los derechos.

No puede reproducirse, almacenarse en sistema de recuperación o transmitirse en formaalguna por medio de cualquier procedimiento, sea éste mecánico, electrónico, defotocopia, grabación o cualquier otro, sin el previo permiso escrito del editor.


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DIPLOMA EPU SERVICIOS DE PREVENCIÓN, EXTINCIÓN DE INCENDIOS Y SALVAMENTO.MÓDULO IV: FUNDAMENTOS TEORICOS Y TECNICOS

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SUMARIO:

LA NATURALEZA DEL FUEGO. DINAMICA Y EVOLUCION DE LOS INCENDIOS. HUMOS YGASES DE COMBUSTION. EFECTOS EXPLOSIVOS, FLASHOVER Y BACKDRAUGHT.................. 6

1 NATURALEZA DEL FUEGO ............................................................... .......................................................... 6 1.1 DEFINICIONES BÁSICAS Y PROPIEDADES........................................................ ................ 6 1.2 REACCIONES QUÍMICAS: ENDOTÉRMICAS, EXOTÉRMICAS Y OXIDACIÓN............. 7 1.3 COMBUSTION............................................................................................... ............................................. 7 1.4 TEMPERATURAS DE IGNICIÓN Y AUTOIGNICIÓN................................................... ......................... 9

2 GASES DE COMBUSTIÓN ............................................................... ....................................... 10

2.1 EL PROCESO DE INCENDIO ........................................................... ....................................................... 10 2.2 AGENTES PASIVOS ................................................................ .............................................................. .. 10 2.3 TIPOS DE LLAMA...................... ..................................................................... ......................................... 11

2.3.1 LLAMAS DE DIFUSIÓN................. ................................................................ ................................... 11 2.3.2 LLAMAS PREMEZCLADAS................................................................................................... ............ 12

2.4 PIROLISIS .......................................................... ................................................................. ...................... 13 2.5 GASES DE INCENDIO............................................................. .............................................................. .. 14 2.6 LÍMITES DE INFLAMABILIDAD............................................................ ............................................... 14

2.6.1 LÍMITE INFERIOR DE INFLAMABILIDAD................................. .................................................... 14 2.6.2 LÍMITE SUPERIOR DE INFLAMABILIDAD............ ..................................................................... ... 15 2.6.3 RANGO DE INFLAMABILIDAD......................................................... .............................................. 16 2.6.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RANGO DE INFLAMABILIDAD .......................................... 17

3 DINÁMICA Y EVOLUCIÓN DE INCENDIOS........................................................... ................................ 18

3.1 DESARROLLO DE INCENDIOS ....................................................... ...................................................... 18 3.2 MECANISMOS DE PROPAGACIÓN ........................................................ .............................................. 19 3.3 FASES DEL DESARROLLO DEL INCENDIO EN UN RECINTO CERRADO...................................... 20 3.4 FACTORES DE INFLUENCIA......................................................... ........................................................ 24

4 FENÓMENOS ASOCIADOS AL DESARROLLO DE INCENDIOS EN RECINTOS CERRADOS .... 25

4.1 FLASHOVER ...................................................... ................................................................ ...................... 26 4.2 BACKDRAUGHT/BACKDRAFT ............................................................... ............................................. 26 4.3 EXPLOSIONES DE GASES DE INCENDIO..................................................................... ....................... 27 4.4 SEÑALES Y SÍNTOMAS................................................................... ....................................................... 29

5 TÉCNICAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS ..................................................................... ..................... 31

5.1 ATAQUE INDIRECTO ...................................................................... ....................................................... 34 5.2 ATAQUE DIRECTO........................................................................................ .......................................... 35 5.3 ENFRIAMIENTO DE LOS GASES DEL INCENDIO........................ ...................................................... 36 5.4 MÉTODO DE ATAQUE OFENSIVO............................................................. .......................................... 40

6 CONSIDERACIONES FINALES .............................................................. .................................................... 45 ANEXO TÉCNICO............................................................................................ ................................................. 49

SUSTANCIAS EXTINTORAS E INSTALACIONES..................................................................................... 58

1.- INTRODUCCIÓN............................................................... ............................................................... ........... 58

2.- CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS ......................................................... ............................................... 62

3.- AGENTES EXTINTORES.................................................................... ....................................................... 62

3.1.- AGUA....................................................... ............................................................... ................................ 62

3.2.- ESPUMA ........................................................... ................................................................ ...................... 65 3.3.- POLVO EXTINTOR........................................................................... ..................................................... 68 3.4.- ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2)......................................... ............................................................... . 70


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3.5.- HALONES......................................................... ................................................................ ...................... 71 3.6.- GASES HALOGENADOS...................................................... ............................................................... . 74 3.7.- GASES INERTES................................ ..................................................................... ............................... 74 3.8.- ELECCIÓN DEL AGENTE EXTINTOR................................................................ ................................ 75

4.- EXTINTORES DE INCENDIO PORTÁTILES.................................................. ....................................... 76 4.1.- EMPLAZAMIENTO DE LOS EXTINTORES.............................................................................. .......... 80 4.2.- VERIFICACIÓN Y MANTENIMIENTO ............................................................. .................................. 81 4.3.- NORMAS DE UTILIZACIÓN.......................................................... ...................................................... 83

5.- INSTALACIONES FIJAS EN LOS EDIFICIOS ............................................................................ ........... 83

5.1.- BOCAS DE INCENDIO EQUIPADAS (BIE) ....................................................... .................................. 84 5.2.- SISTEMAS DE DETECCIÓN Y DE ALARMA DE INCENDIO.......................................................... . 85 5.3.- SISTEMAS DE EXTINCIÓN AUTOMÁTICA ............................................................ .......................... 86 5.4.- COLUMNAS SECAS.............................................................. ............................................................... . 87 5.5.- HIDRANTES............................................................ .................................................................... ........... 87 5.6.- ASCENSOR DE EMERGENCIA............................ ............................................................... ................. 88

6.- BIBLIOGRAFÍA ............................................................ ................................................................... ............ 89 HIDRÁULICA APLICADA A BOMBEROS..................................................... .............................................. 90

1 INTRODUCCIÓN ............................................................... ................................................................. ........... 90

2 CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA................................................ ............................................... 90

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS. DENSIDAD. VISCOSIDAD ......................................................... ........... 90 2.2 PRESIÓN ...................................................... ............................................................... ................................. 91

2.2.1 Definición de presión estática absoluta y manométrica...... ............................................................... 92 2.2.2 Barómetros y manómetros................... ..................................................................... .......................... 92 2.2.3 Presión dinámica. Altura de velocidad.............................................................................. ................. 94

2.3 H

IDRODINÁMICA.............................................................. ............................................................... ............ 95 2.4 CAUDAL. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD ............................................................ ........................................... 97

2.5 ECUACIÓN DE BERNOULLI.......................................................... ................................................................ . 99 2.6 ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA................................................................ ......................................... 102 2.7 ECUACIÓN DE DESCARGA ........................................................... ............................................................... 104

3 BOMBAS CENTRÍFUGAS .......................................................... ................................................................ 105

3.1 ELEMENTOS Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA .......................................... 107 3.2 CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA BOMBA............................................................... ............................... 112 3.3 ALTURA DE ASPIRACIÓN. CAVITACIÓN ............................................................ ......................................... 113 3.4 MOTOBOMBAS. ELECTROBOMBAS. TURBOBOMBA................................................................ .................... 115 3.5 MECANISMOS DE CEBADO .......................................................... ............................................................... 116

4 INSTALACIONES HIDRAULICAS DE BOMBEROS....................................................................... ...... 118

4.1 I NSTALACIÓN BÁSICA....................................................... ............................................................... .......... 118 4.1.1 Mangueras, mangotes y elementos auxiliares ....................................................................... ........... 119 4.1.2 Instalaciones de ataque y alimentación...................... ...................................................................... 120

4.2 LANZAS....................................................... ............................................................... ............................... 123 4.2.1 Lanza selectora de caudal y automática............................................................................ ............... 124 4.2.2 Monitores y lanza formadora de cortina ..................................................................... ..................... 125 4.2.3 Reacción y alcance de una lanza.... ............................................................................ ...................... 126

4.3 PÉRDIDAS DE CARGA ........................................................ ............................................................... .......... 128 4.4 PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN ................................................................ .................... 134 4.5 GOLPE DE ARIETE ............................................................. ............................................................... .......... 136 4.6 DOSIFICADORES Y GENERADORES DE ESPUMA ........................................................... ............................... 138

5 CÁLCULOS DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS DE BOMBEROS .............................................. 140

5.1 EJEMPLOS DE CÁLCULOS DE INSTALACIONES ............................................................. ............................... 141


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APÉNDICE: CONCEPTOS BÁSICOS DE FÍSICA .................................................................. ................... 147

A1.-R ÁPIDEZ, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN ........................................................... ......................................... 147 A2.- FUERZA, TRABAJO, ENERGÍA MECÁNICA Y POTENCIA .......................................................... .................... 148

A2.1.- Fuerza............ ............................................................... .................................................................. 148

A2.2.- Trabajo. Energía cinética y potencial........................................................... .................................. 150 A2.3.- Principio de conservación de la energía ....................................................................... ................. 152 A2.4.- principio de conservación de la energía........... .............................................................................. 152


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LA NATURALEZA DEL FUEGO. DINAMICA YEVOLUCION DE LOS INCENDIOS. HUMOS Y GASESDE COMBUSTION. EFECTOS EXPLOSIVOS,FLASHOVER Y BACKDRAUGHT

Jose Miguel Basset

1 NATURALEZA DEL FUEGO

El fuego es un proceso de combustión que se caracteriza por la emisión de calor y que ademásviene acompañado por la aparición de humo, llamas y/o brasas. Este proceso químico,también viene acompañado de una serie de efectos físicos como son la emisión de luz, y loscambios en el estado de agregación de las materias involucradas en el proceso.

Antes de entrar a analizar en profundidad la naturaleza del fuego, vamos a establecer una seriede definiciones que nos van a resultar útiles a lo largo de nuestra exposición.

1.1 DEFINICIONES BÁSICAS Y PROPIEDADES

Para alcanzar un adecuado grado de comprensión acerca del proceso que tiene lugarcuando el fuego se desarrolla, vamos a establecer una serie de definiciones y de

propiedades acerca de la materia en general:

Átomos: Son las partículas más elementales en la composición química de los

materiales. Las sustancias que se componen de un solo tipo de átomos sedenominan elementos. Los átomos se componen de un núcleo central compacto,alrededor del cual se mueven los electrones (unidades de materia cargadasnegativamente) en orbitales. Los núcleos se componen de protones (unidades demateria cargadas positivamente) y neutrones (los cuales poseen masa pero nocarga).

Moléculas: Se denominan así a las agrupaciones de átomos combinados en proporciones fijas. Las sustancias compuestas por moleculas que contienen dos omás tipos de átomos diferentes se denominan compuestos.

Formula química: La formula química indica el número de átomos de los

diferentes elementos que componen la molécula. Por ejemplo la formula del propano es C3H8. donde C indica los átomos de carbono y H los de hidrógeno.

Peso molecular: Indica el peso de una molécula expresado en gramos.

Densidad relativa: Es la relación entre el peso de una sustancia sólida o líquida yel peso de un volumen igual de agua. El valor de la densidad del agua se establececomo la unidad.

Densidad relativa de un gas: Es la relación entre el peso de un gas y el peso unvolumen de igual de aire seco a la misma temperatura y presión. También se

puede expresar como la relación entre el peso molecular del gas divido por 29,

siendo este valor el del peso molecular de la composición del aire.


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Presión de vapor: Es una medida del grado de volatilidad de las sustancias. La presión de vapor es la presión de equilibrio de un líquido o un sólido a unatemperatura dada. Se mide en Pascales (Pa), y la unidad usual es el kiloPascal(kPa). Las tablas de valores de la presión de vapor, se miden normalmente a una

temperatura de +20°C. Temperatura de ebullición: Es la temperatura (°C) a la que una sustancia se

transforma del estado líquido a estado gaseoso. En el punto de ebullición, la presión de vapor de la sustancia y la presión ambiente son iguales (normalmentees igual a la presión atmosférica es 101,3 kPa).

Pirolisis: Consiste en proceso de descomposición química o cualquier otraconversión química donde materiales compuestos se transforman en simples porefecto del calor. La palabra deriva del Griego “piro” = fuego y “lisis” = romper.

1.2 REACCIONES QUÍMICAS: ENDOTÉRMICAS, EXOTÉRMICAS YOXIDACIÓN

Se entiende por reacción química cuando dos materias interaccionan entre sí dando comoresultado productos con propiedades diferentes a los que originalmente formaron parte del

proceso, pudiendo o no generar o absorber energía durante la duración del proceso.

Dentro de las reacciones químicas existen varios tipos, y en concreto las que nos interesandesde el punto de vista del desarrollo de incendios son las reacciones químicas de carácterendotérmico, las de carácter exotérmico y las de oxidación.

1.2.1 Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas

El calor de reacción, es la cantidad de energía absorbida o liberada cuando una reacciónquímica tiene lugar. En las reacciones endotérmicas, las nuevas sustancias generadascontienen más energía que las materias reaccionantes, de manera que en estos casos se precisauna absorción de energía para que esta se produzca. En las reacciones exotérmicas, se generannuevas sustancias las cuales contienen menos energía que las materias reaccionantes, demanera que en este tipo de reacciones se desprende energía. En general, la energía puedeadoptar diferentes formas, pero en los procesos químicos lo habitual es que se manifieste enforma de absorción o desprendimiento de calor.

1.2.2 Reacciones de oxidación

En los procesos de incendio, las reacciones que tienen lugar son reacciones de oxidaciónexotérmicas. Este tipo de reacciones son complejas y no se conocen en su totalidad, sinembargo podemos hacer algunas consideraciones de carácter general.

Para que una reacción de oxidación tenga lugar, deben estar presentes un materialcombustible (combustible) y un agente oxidante. Los combustibles forman parte un grannúmero de materiales los cuales, debido a sus propiedades químicas, pueden ser oxidados

para generar especies estables, tales como dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).

1.3 COMBUSTION

La combustión, se define como una reacción química exotérmica de oxidación auto-mantenida en la cual intervienen materiales combustibles y generalmente el oxígeno del aire,


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que es quién actúa como agente oxidante. Como resultado del proceso, se obtiene undesprendimiento de calor y en la mayoría de los casos de luz. La combustión generalmentedesprende el suficiente calor como para que los materiales combustibles adyacentes alcancensu temperatura de ignición.

Para que un proceso de combustión tenga lugar, es preciso que se den tres condiciones básicas:

Suficiente cantidad de material combustible disponible. Debe existir algún materialsusceptible de arder y que sea capaz de reaccionar con el oxígeno del aire con elconsiguiente desarrollo de calor. La cantidad de gases inflamables (generadosdesde el principio, o como producto de la pirolisis) debe ser la suficiente para quela ignición ocurra. Los gases emitidos por los materiales combustibles sólidos porefecto de la pirolisis son inflamables.

Suficiente cantidad de oxígeno disponible. Las limitaciones volumétricas, propiasdel recinto donde se produzca el incendio, con el tiempo pueden reducir lacantidad de oxigeno disponible ya que este se consume en el proceso del incendio.El oxígeno es un constituyente básico del aire (21%). Además del oxígeno, el airese compone de Nitrógeno (78%), dióxido de carbono (0,03%) y gases nobles(0,97%). La concentración mínima de oxígeno necesaria – en una mezcla deoxígeno y nitrógeno – para mantener una combustión con llama de un material

bajo situaciones estándar se denomina índice de oxígeno, el cual se mide en porcentaje de O2 contenido.

Una temperatura suficientemente alta. Para alcanzar el nivel necesario de energía,

en la mayoría de los casos se necesita una fuente de energía externa. Latemperatura necesaria para que un sólido entre en combustión, se denominatemperatura crítica. Generalmente, la temperatura en la superficie de una materiasólida debe ser del orden de 300 a 400ºC para que ocurra la ignición utilizando unallama piloto.

Basados en la velocidad a la que puede tener lugar la combustión podemos clasificarlas entres tipos diferentes: combustión sin llama, combustión con llama y combustiones rápidas(explosiones)

Combustión sin llama: Solo ocurre en materiales combustibles sólidos, es relativamentelenta en comparación con la combustión con llama. Puede tener lugar en la superficie o en el

interior de materiales combustibles porosos cuando estos no se encuentran en el mismo estadoque el agente oxidante, por ejemplo cuando el combustible es un sólido y el agente oxidanteun gas. También se puede deber a una temperatura baja, pero es la composición química delmaterial combustible la que origina que el incendio genere brasa y no produzca llamas. Porejemplo la brasa de un cigarrillo, que después de haberse encendido tan solo presenta brasa.Otro caso importante es el aislante de las paredes en el interior de los tabiques, si se le aportael suficiente oxígeno acabará en una combustión con llama. Otro ejemplo es el de lacombustión del poliuretano, el cual genera gases amarillos y blancos – los cuales son tóxicos-.En este tipo de incendios a menudo se observa que parte del poliuretano se carboniza, dejandoalquitrán y otras sustancias ricas en carbón. Por lo general una combustión sin llama producegrandes cantidades de productos de pirolisis los cuales no se oxidan a la vez.


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Combustión con llama: Este es el tipo de combustión que estamos acostumbrados a ver –incendios con presencia de llamas- . Como mencionamos anteriormente, solo la fase gaseosaarde en este tipo de combustiones.

A diferencia que en el caso anterior, este tipo de combustión se puede dar tanto encombustibles gaseosos, líquidos o sólidos.

Combustiones con llama en gases: las moléculas de los gases tienen la facultad de moverselibremente. Si aumentamos la temperatura, estas se moverán más rápidamente aún, lo cual setraduce en un aumento del volumen/presión del gas. En un incendio esto se traduce en que lasmoléculas colisionan violentamente provocando la ruptura de las mismas. Para que unincendio se inicie y se mantenga es necesario disponer de concentraciones determinadas deoxígeno y de gases combustibles, si estas proporciones no se alcanzan, la combustiónsimplemente no se producirá.

Combustiones con llama en líquidos: Como resulta evidente, por lo expuesto anteriormente,

los líquidos no arden por sí mismos, son los gases generados sobre la superficie del líquidolos que lo hacen, dependiendo la cantidad de gases emitidos de su presión de vapor. Latemperatura en este caso debe ser lo suficientemente alta para que se produzca gas en lasuficiente cantidad como para que se produzca la inflamación. A esta temperatura, especifica

para cada líquido, se le denomina temperatura de ignición.

Combustiones con llama en sólidos: al igual que los líquidos, los sólidos no arden por símismos. Deben ser como en el caso anterior convertidos en gases para que ardan.

Combustiones rápidas (explosiones): Este tipo de reacciones son más rápidas que lascombustiones con llama y van acompañadas de otros efectos peligrosos, como es la liberaciónde presión. Normalmente pensamos que solo los explosivos son capaces de reaccionar de esta

manera, pero existen muchas otras sustancias que en algunas condiciones pueden explotar – por ejemplo los gases inflamables-.

Podemos clasificar las explosiones en dos clases: deflagraciones y detonaciones.

La deflagración es una reacción cuya velocidad de reacción va desde 1 m/s a la velocidad delsonido. Cuando la velocidad de la reacción es mayor que la del sonido se considerandetonaciones.

1.4 TEMPERATURAS DE IGNICIÓN Y AUTOIGNICIÓN

La temperatura de ignición es la mínima temperatura (en °C) a la cual una sustancia

inflamable emite los suficientes vapores en el aire, los cuales en presencia de una llama pueden inflamarse. En los procesos de combustión los gases generados por las sustanciasinflamables tanto sólidas como líquidas deben alcanzar esta temperatura para poder comenzarel proceso de combustión. Además de la temperatura de ignición debemos hacer mención a latemperatura de auto-ignición la cual es la mínima temperatura (en °C) requerida para que unamezcla combustible/aire se inflame, sin necesidad de que exista una llama o cualquier otrafuente de ignición presente.

Desde el punto de vista de los procesos de combustión estas temperaturas son importantes, yaque marcan la posibilidad de que los materiales afectados por el proceso ardan o no, asímismo también regulan la posibilidad de que ciertos fenómenos asociados a los procesos de

incendio puedan tener lugar, tales como inflamaciones súbitas del tipo flashover, por ejemplo.


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2 GASES DE COMBUSTIÓNDe lo expuesto en el apartado anterior, podemos intuir que para que el proceso de combustióntenga lugar, debemos disponer de la materia en su estado gaseoso. En el caso de un incendio

las especies gaseosas procedentes de la descomposición o del cambio de estado (según elestado de agregación de los materiales combustibles) las tenemos presentes en el humogenerado por el incendio, el cual, por lo general viene acompañado de partículas de carbón noquemado y de diferentes especies gaseosas. Estos gases junto con la cantidad de airedisponible y las diferentes condiciones que se dan en los recintos donde potencialmente puedegenerarse un incendio van a definir el proceso y la dinámica del mismo.

2.1 EL PROCESO DE INCENDIO

En este proceso, las moléculas que componen los materiales combustibles, deben adquirir unagran velocidad para que la colisión entre ellas sea lo suficiente violenta como para romperlasen átomos y/o radicales libres (los radicales libres, son partes – trozos - de molécula cargadoseléctricamente), esto es un requisito previo para que tengan lugar este tipo de reacciones.

En el proceso de la combustión tienen lugar varios procesos, donde algunos de ellos requierenenergía y otros la desprenden. En primer lugar, las moléculas – tanto las del combustiblecomo las de oxígeno – deben alcanzar una velocidad lo suficientemente alta como para quelas la colisión entre ellas sea lo suficientemente violenta para que un segundo proceso tengalugar. Este segundo proceso consiste en la división o escisión de las moléculas que hancolisionado en átomos y/o radicales libres. Ambos procesos requieren energía. Un tercer

proceso afecta a estos átomos y/o radicales libres convirtiéndolos en nuevas moléculas. Esteúltimo proceso, que genera nuevos enlaces entre los átomos creados, conlleva el

desprendimiento de energía en forma de luz y calor.Los tres procesos a los que hemos hecho referencia no conducen por ellos mismos a un fuegoque puede mantenerse por si mismo mediante una reacción en cadena. Tal reacción es elresultado de un cuarto tipo de colisión molecular: entre los átomos/radicales simplesoriginados y nuevas moléculas de combustible y/o oxígeno. Las nuevas moléculas decombustible y/o oxígeno se dividen por sí mismas en átomos/radicales adicionales, los cualesa su vez vuelven a colisionar con nuevas moléculas de combustible y/o oxígeno repitiéndoseeste proceso hasta que el combustible o el oxígeno se agotan.

De lo expuesto, se evidencia que el nivel de temperatura afecta directamente a la velocidad delas moléculas – tiene una gran influencia en que un incendio ocurra o no y la velocidad con

que se desarrolle -.

2.2 AGENTES PASIVOS

Tal y como hemos descrito, se requiere que el combustible y el oxígeno estén presentes paraque, con la aportación de la energía necesaria en cada caso, la combustión ocurra. Sinembargo, existen una serie de agentes presentes durante el proceso que si bien no actúan deforma directa su presencia va a influir en el mismo. A estos agentes se les denomina "agentes

pasivos" de la combustión.

Los agentes pasivos, como comúnmente se les denomina, están presentes en cualquier proceso de combustión y no toman parte en la reacción química del proceso, pero su presencia


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afectará al comportamiento del incendio ya que absorberán o robarán parte de la energía queeste necesita para evolucionar.

Ejemplos de Agentes Pasivos son:

Gases no InflamablesDióxido de carbono y vapor de agua,

producto de la propia combustión

Hollín Partículas de carbón no quemadas

AguaEn función de la temperatura y humedad,

presente en los materiales combustibles

NitrógenoComponente del aire (79%) que no reaccionaen el proceso de combustión

2.3 TIPOS DE LLAMA

El efecto más importante de un incendio, son las llamas. La apariencia de la llama producida por la combustión de una sustancia puede facilitar información acerca de la eficacia(rendimiento) del proceso de combustión. En general se establecen dos tipos de llama: lasllamas de difusión y las premezcladas.

2.3.1 LLAMAS DE DIFUSIÓN

Son el tipo de llamas más común en un recinto cerrado. Este tipo de llamas tiene lugar cuandoel combustible y el oxígeno se encuentran el uno con el otro. En este caso, el combustible y eloxígeno no se han mezclado de forma previa antes de su ignición (ambos se encuentranseparados, por lo general el combustible formando una bolsa gaseosa inmersa en aire). En estecaso lo que ocurre es una mezcla por difusión molecular del oxígeno en la superficie delvolumen de gas de combustible, lo cual es un proceso relativamente lento, aún cuando lavelocidad del proceso aumente por las elevadas temperaturas. Las llamas de difusión por logeneral son amarillas debido a la incandescencia del carbón que se forma en el proceso.

Un ejemplo típico es el de un quemador Bunsen cuando la apertura del aire está cerrada , lo

que resulta en una llama lenta, brillante y lacia. Lo mismo, por ejemplo, ocurre con la llama


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de una vela. Se estima que el rendimiento en el proceso de combustión de una vela es de un25%.

2.3.2 LLAMAS PREMEZCLADASEste tipo de llamas se dan cuando el combustible y el oxígeno se han mezclado previamente yla mezcla se encuentra dentro del rango de inflamabilidad antes de que la combustión se

produzca. Este tipo de llamas en el transcurso de un incendio en un recinto cerrado puedendarse cuando por ejemplo se produce un backdraught (ver sección de fenómenos asociados aldesarrollo de incendios).

Si volvemos a nuestro quemador Bunsen, descrito anteriormente, y en esta ocasión abrimos el paso de aire lentamente, esto permite al oxígeno y al combustible mezclarse de forma previaantes de que ocurra la combustión aumentando considerablemente la eficacia de la misma, locual se demuestra por el color, temperatura y velocidad de la llama.


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2.4 PIROLISIS

Anteriormente hemos definido lo que significa pirolisis, todas las sustancias, si se les aplicacalor, se descompondrán desde su estado sólido o líquido al estado vapor. Por tanto si unasustancia inflamable, que se encuentre como sólido o líquido se calienta, esta emitirá gases

inflamables y cuando se den las condiciones de concentración y temperatura adecuadas estosgases se inflamarán.

El contenido y estructura (pintura, madera, plásticos, productos textiles, etc.) incluidos en unrecinto, producirán gases inflamables debidos a la pirolisis, los cuales aumentaran suconcentración en la medida en que la temperatura aumente.

El proceso de pirolisis, puede tener lugar a partir de los 80 ºC. La pirolisis de la madera tienelugar entre los 150 - 200 ºC.

LLAMAS PREMEZCLADAS

Gases mezclados antes de la ignición

Por consiguiente arden limpiamente

Llama más caliente la cual puede distinguirse por:

El color de la Llama (azul)

Mayor ruido

Mayor velocidad de deflagración

Llama más estable pero más difícil de delimitarsu borde debido a lo borroso de su perfil

Mayor eficacia de la combustión

LLAMAS DE DIFUSION

Gases no mezclados antes de la ignición

Por consiguiente no arden limpiamente

Llama más fría la cual puede distinguirse por:

El color de la Llama (naranja / rojo)

Menor ruido

Menor velocidad de deflagración

Perfil de la llama definido

Menor eficacia de la combustión


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2.5 GASES DE INCENDIO

Cuando se habla de los productos de la combustión se está haciendo referencia a los gases y partículas sólidas producto de la combustión. En el proceso de la combustión son los gases

producto de la descomposición/ruptura de los materiales combustibles, los que nos van ainteresar, pudiendo encontrar diferentes composiciones de los mismos y donde por lo generalvamos a encontrar subproductos de la combustión, y agentes pasivos, los cuales sin pretenderextensivos podemos esquematizar en la siguiente tabla:

GASES NO INFLAMABLESPrincipalmente dióxido de carbono y vaporde agua

GASES INFLAMABLES

Debidos a la pirolisis y combustión

incompleta, incluido el monóxido de carbono

AIREFundamentalmente Nitrógeno (79%) yOxígeno (21%)

2.6 LÍMITES DE INFLAMABILIDAD

El análisis de la inflamabilidad de los gases procedentes de la pirolisis debe considerarsecomo el de cualquier otro gas inflamable, sin embargo, existe un factor que diferenciaclaramente unos de otros, mientras los gases de pirolisis están compuestos por una mezcla dediferentes gases que son función de los materiales que intervienen en el proceso y de las

propias condiciones del incendio (cantidad de oxígeno presente, temperatura, etc.), el resto delos gases inflamables con los que estamos acostumbrados a trabajar suelen ser gases decomposición simple, es decir, de un solo componente (butano, propano, etc.).

Precisamente esta característica, hace que al aplicar los criterios de inflamabilidad de un gassimple a los gases de incendio se haga difícil, por no decir imposible, establecer donde seencuentran sus límites así como el resto de características que definen su comportamiento.

Así pues, resulta difícil determinar con exactitud tanto los limites de inflamabilidad de estosgases como su propio rango, el cual, además, se ve influenciado en el caso de un incendio porla temperatura y la concentración de oxígeno, pudiendo incluso no presentar inflamabilidad sila temperatura no es lo suficientemente elevada y el valor de la mezcla ideal es alto. Sin

embargo, no por ello, dejan de comportarse como gases inflamables y consecuentemente de poseer un rango de inflamabilidad.

Vamos a analizar en que consisten estos límites y como varían en función de las condicionesdel incendio.

2.6.1 LÍMITE INFERIOR DE INFLAMABILIDAD

Se define como límite inferior de inflamabilidad (LII) la mínima concentración a la cual ungas mezclado con aire puede arder. Por debajo del límite inferior de inflamabilidad, laconcentración de vapores en aire es demasiado baja para permitir la combustión del producto.


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2.6.2 LÍMITE SUPERIOR DE INFLAMABILIDAD

Se define como límite superior de inflamabilidad (LSI) a la máxima concentración a la cual degas mezclada con el aire un gas mezclado con aire puede arder. Por encima del límite superior

de inflamabilidad, la concentración de vapores en aire es demasiado alta para permitir lacombustión del producto.

Si representásemos de forma gráfica la curva del efecto del incendio sobre la concentración decombustible, obtendríamos algo similar a lo representado en la figura

MÁS OXÍGENO MENOS OXÍGENO

ENERGÍA/ INTENSIDAD

0 2 4 10

LII MI LSI

COMBUSTIBLE % de PROPANO EN AIRE


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2.6.3 RANGO DE INFLAMABILIDAD

Entre las valores comprendidos entre el L.I.I. y el L.S.I. existe toda una gama deconcentraciones de gas que en la medida en que se combinan con el oxígeno del aire son

inflamables, a esta gama o rango de concentraciones se le denomina Rango de Inflamabilidad.Para cada gas, o mezcla de gases, existe una cierta concentración que es exactamente lanecesaria para que su combinación con el oxígeno produzca una reacción al 100% efectiva ode rendimiento total, en este punto es donde mayor y más notable se hace la intensidad conque se da el efecto de la ignición, y se le denomina punto de Mezcla Ideal (M.I.).

Es aquí donde la mezcla combustible/aire arde a la perfección, mientras que en los límites lohace con cierta dificultad.

A continuación se presenta una tabla donde se pueden apreciar los valores de inflamabilidad

de algunos gases:

Producto Límite Inferior Mezcla Ideal Límite Superior

Acetato de etilo

Acetileno

Acetona

Amoniaco

Benceno

ButanoEtano

Etanol

Gasolina

Hidrogeno

Metano

Metanol

Monóxido de Carbono

Pentano

PropanoTolueno

2.2

2.0

2.0

15.0

1.4

1.83.0

3.0

0.7

4.0

5.0

6.0

12.0

1.4

2.01.2

4.0

7.4

4.8

21.0

2.6

3.05.4

6.0

1.6

28.8

9.0

12.0

28.8

2.4

4.02.2

11.4

80.0

13.0

27.0

7.0

9.012.5

19.0

7.0

76.0

15.0

37.0

74.0

7.8

10.07.0


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2.6.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RANGO DE INFLAMABILIDAD

Fundamentalmente son dos los factores que influyen en el rango de inflamabilidad: Temperatura.

Concentración de oxígeno.

Efecto de la Temperatura: este efecto esespecialmente importante, ya que la temperaturainfluye tanto sobre el combustible como sobre elcomburente, de tal forma que el aumento de estaactúa sobre dos parámetros, el aporte de energíacalorífica al combustible, mediante el cual este seaproxima a los valores correspondientes a latemperatura de inflamación del material y enconsecuencia cantidades insignificantes de este

pueden resultar inflamables, y la disminución delefecto refrigerante del aire excedente en el recinto.

De esta manera cuando la temperatura aumenta el rango de inflamabilidad se modificatendiendo a desplazar el valor del L.I.I. hacia el valor cero en la misma proporción en quetiende a desplazar el valor del L.S.I. hacía valores más elevados con lo cual el rango deinflamabilidad se amplía. Según datos experimentales, por cada 100º de aumento de latemperatura, los límites de inflamabilidad se ven afectados en un 8%, de tal manera que laconcentración mínima para alcanzar el LII será un 8% menor mientras que la concentración

requerida para alcanzar el LSI será un 8% mayor.Efecto de la Concentración de Oxígeno: a diferencia de la temperatura, la variación en laconcentración de oxígeno afecta a los límites de inflamabilidad de forma distinta, y laimplicación es clara, si hemos definido la mezcla ideal como la cantidad de combustible queun volumen concreto de aire puede quemar, si el volumen de oxígeno contenido en el mismose reduce, lógicamente la cantidad de combustible que pueda arder será menor, es decir elvalor de la mezcla ideal se reduce.

Este efecto influye de manera distinta a los dos límites. Por una parte en el L.I.I. la mezclaapenas es combustible, debido principalmente al efecto refrigerante del aire circundante en

exceso, si el contenido de oxígeno en el aire

es normal o bajo, apenas va a influir en elinicio de la combustión ya que lasconcentraciones de oxígeno en las

proximidades de este límite están en exceso,todo se limitará a que una cantidad mínimade oxígeno esté presente para que la pequeñacantidad de combustible existente comience aarder.

Desde el punto de vista del L.S.I., el descensode la concentración de oxígeno provocará un

descenso del valor de la mezcla ideal de forma lineal, es decir contra menor sea la cantidad deoxígeno disponible más descenderá el valor de la mezcla ideal y en consecuencia el descenso


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del L.S.I. será aún más rápido, de tal forma que cuando la mezcla ideal y el L.S.I. coincidancon el L.I.I., no se producirá la inflamación, expresado en otros términos, la saturación oexceso de combustible producido por el incendio cuando existe una carencia de oxígeno,alcanzará antes los valores superiores en el rango que si la cantidad de oxígeno es la

normalmente requerida.

3 DINÁMICA Y EVOLUCIÓN DE INCENDIOSPara que un incendio se desarrolle y evolucione más allá del material donde se inicia, el calorliberado por el proceso de combustión debe ser transmitido más allá de dicho material haciafuentes de combustible adicionales. En la primera etapa de un incendio, el calor aumenta ygenera un cojín de gases calientes – también llamado pluma de incendio en diferentesmanuales –

3.1 DESARROLLO DE INCENDIOS

Cuando un incendio transcurre en un espacio abierto (en el exterior o en un gran edificio), elcojín de gases crece sin ningún impedimento, y se alimenta de aire en la medida que crece.Precisamente porque este aire aportado al cojín está más frío que los gases del incendio, estaacción tiene un efecto refrigerante en los gases generados por el incendio. La propagación delincendio en un área abierta se debe en origen a la energía calorífica que se transmite desde elcojín de gases a los combustibles cercanos. La propagación del incendio en exteriores puedeaumentar por la acción del viento y la inclinación del terreno que facilita el precalentamientode los combustibles por exposición.

El desarrollo de incendios en recintos cerrados es mucho más complejo que los declarados enespacios abiertos. A los efectos de esta explicación, consideraremos como recinto cerrado auna habitación o espacio cerrado en el interior de un edificio. Se define como incendio deinterior al incendio que transcurre en un espacio como el definido. El crecimiento y desarrollode un incendio de interior está controlado principalmente por la disponibilidad de combustibley de oxígeno, esto se traduce en dos posibilidades de evolución de un incendio: cuando elincendio se encuentra “controlado por el combustible” y cuando el incendio se encuentra“controlado por la ventilación”.

Cuando un incendio se encuentra controlado por el combustible, la cantidad de calor liberadoviene determinada por la cantidad de combustible que está participando en el proceso de

combustión. En tales casos, la disponibilidad de oxígeno es suficiente para todo elcombustible que en ese momento se encuentra involucrado en el proceso, y por ello es lacantidad de combustible la que limita la velocidad de crecimiento del incendio – podemosdecir que la cantidad de oxígeno es “ilimitada” -. Durante las etapas iniciales del incendio,este está a menudo controlado por el combustible.

Cuando un incendio se encuentra controlado por ventilación, es la cantidad de oxígenodisponible en el recinto – por ejemplo en función del tamaño de las aberturas - la queestablece la cantidad de calor liberado, ya que en este caso, se dispone de gran cantidad dematerial combustible en el proceso de combustión y literalmente no se dispone de suficienteaporte de aire para quemar todos los gases la velocidad a la que se están produciendo.Durante un incendio controlado por ventilación predominará una combustión incompleta y

parte de la combustión se desarrollará en el exterior de la habitación incendiada.


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3.2 MECANISMOS DE PROPAGACIÓN

La transferencia de calor determina la ignición, el incendio y la extinción de los materialescombustibles en la mayoría de los incendios. Normalmente se reconocen tres formas o

mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación.En un incendio se suelen dar varios de estos mecanismos de forma simultanea provocando la

propagación del incendio.

Conducción: Se conoce como el mecanismo de transmisión mediante el cual el calor setransfiere por contacto directo de un cuerpo a otro. La cantidad de energía caloríficatransferida por conducción a través de un cuerpo en un tiempo determinado es función de ladiferencia de temperatura y de la capacidad de conducir el calor entre los dos cuerposimplicados.

Convección: la transmisión de calor por convección implica la transferencia de calor a travésde un medio – puede tratarse de un medio gaseoso o líquido -. De esta manera, el calor

generado por una estufa se distribuye a lo largo de una habitación inicialmente calentando elaire en contacto con la estufa por conducción; el movimiento circulatorio de este airecalentado a través de la habitación a objetos distantes transfiere el calor por convección. Elaire caliente se expande y asciende, por esta razón, el calor transferido por conducción amenudo se produce en dirección ascendente, aunque las corrientes de aire pueden transportarel calor por convección en cualquier dirección.

Radiación: La transmisión de calor por radiación es la forma en que la energía viaja a travésdel espacio o a través de los materiales como ondas electromagnéticas, como la luz, las ondasde radio o los rayos X. En el vacío, todas las ondas de energía radiante se desplazan a lamisma velocidad de la luz. Al alcanzar un cuerpo, esta es absorbida, reflejada o transmitida.

La llama de una vela es un ejemplo común de radiación. El aire calentado por la llamaasciende mientras que el aire frío se desplaza hacia la vela para proporcionar más oxígeno a lallama, manteniendo el proceso de la combustión. Si colocamos la mano frente a la llama,experimentaremos sensación de calor. Esta energía se denomina calor radiante o radiación.


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3.3 FASES DEL DESARROLLO DEL INCENDIO EN UN RECINTOCERRADO

En los últimos tiempos, los investigadores han decidido describir los incendios que se

desarrollan en recintos cerrados en términos de etapas o fases que se suceden en la medida enque el incendio se desarrolla. Estas fases son las siguientes:

Ignición

Crecimiento

Flashover

Incendio totalmente desarrollado

Decrecimiento

La figura siguiente muestra el desarrollo de un incendio de interior en función del tiempo y latemperatura.

Debe entenderse que las fases representadas tratan de describir el complejo mecanismomediante el cual se desarrolla el incendio sin que se actúe sobre él, es decir, que se desarrollalibremente. La ignición y desarrollo de un incendio en el interior de un recinto constituye un

proceso muy complejo y en él influyen numerosas variables. Consecuentemente, no todos los

incendios pueden desarrollarse a través de cada una de las etapas descritas. Lo que el gráficointenta describir es la representación de un incendio como un suceso dinámico cuyocrecimiento y desarrollo depende de múltiples factores.

IGNICIÓN

La ignición describe el periodo donde todos los elementos capaces de iniciar el incendiocomienzan a interaccionar. El acto físico de la ignición puede ser provocado (mediante unachispa o llama) o no provocado (cuando un material alcanza su temperatura de ignición comoresultado del auto-calentamiento) tal como sucede en una combustión espontánea. En este

punto, el incendio es pequeño y generalmente se restringe al material (combustible) que se


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incendia en primer lugar. Todos los incendios – en espacios abiertos o en recintos cerrados-ocurren como resultado de algún tipo de ignición.

CRECIMIENTOPoco después de la ignición, comienza a formarse un cojín de gases de incendio sobre elcombustible incendiado. En la medida en que el cojín se desarrolla, comienza la succión oentrada de aire desde los espacios circundantes hacia el interior de la columna de gases. Elcrecimiento inicial es similar al de un incendio que transcurre en el exterior, en un espacio noconfinado, y su crecimiento está en función del combustible que ha comenzado arder en

primer lugar. No obstante, a diferencia de un incendio no confinado, el cojín de gases en unrecinto cerrado se ve rápidamente afectado por la distancia al techo y las paredes del recinto.El primer factor de influencia es la cantidad de aire que se incorpora a la columna de gases.Dado que el aire está más frío que los gases calientes procedentes del incendio, el aire ejerce

un efecto refrigerante en las temperaturas del interior del cojín. La ubicación de la fuente decombustible en relación con las paredes del recinto determina la cantidad de aire que seintroduce y en consecuencia el grado de enfriamiento que tiene lugar. Fuentes de combustiblecercanas a las paredes implican un menor aporte de aire y por consiguiente unas mayorestemperaturas en las columnas de gases. Fuentes de combustibles en las esquinas todavíalimitan más la entrada de aire en la columna de humo y es donde se consiguen mayorestemperaturas. Este factor afecta significativamente las temperaturas en el desarrollo de lascapas calientes de gases que se encuentran sobre el incendio. Como el volumen de gasescalientes aumenta, estos comienzan a propagarse hacia el exterior del recinto cuando alcanzanel nivel del techo. Los gases continúan dispersándose hasta que alcanzan las paredes delrecinto. La profundidad de la capa de gases comienza entonces a aumentar.

La temperatura en el recinto durante este periodo depende de la cantidad del calor porconducción en el techo y paredes del recinto así como del flujo calórico procedente de losgases que se sitúan en la parte superior, la ubicación del foco del incendio inicial y de lacantidad de aire que entra. Las investigaciones muestran que la temperatura de los gasesdisminuye conforme aumenta la distancia a la línea central de la columna de gases. La figuramuestra la pluma generada en un incendio de interior tipo y los factores que afectan eldesarrollo de la temperatura de la capa de gases calientes.

La etapa de crecimiento continua si se dispone de suficiente combustible y oxígeno. Los

incendios en interiores en la etapa de crecimiento están generalmente controlados por el


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combustible. En la medida que el incendio crece, aumenta la temperatura en todo el recinto, aligual que lo hace la temperatura de la capa de gas a nivel del techo.

Si la cantidad de aire aportado al incendio no es la suficiente (incendio controlado porventilación) los gases calientes (pero por debajo de la temperatura de autoinflamación)saldrán al exterior provocando, según las condiciones, una elevación del plano neutro, y laentrada de aire limpio a través de la zona de presión negativa únicamente como consecuenciade la liberación de presión en la zona de presión positiva, cuando este aire alcance el foco olos focos de ignición el efecto se traduce en un nuevo aumento de la cantidad de gases de

pirolisis y de la presión en el recinto, un descenso nuevamente de la cantidad de oxigeno y laliberación de gases enriquecidos de incendio al exterior a través de la vía de entrada de aire.

Una vez alcanzado este punto, el proceso descrito no cesará, al contrario tenderá a reiterarsede forma que el ciclo establecido se irá repitiendo de forma sucesiva generando lo queconocemos como pulsaciones (o respiración) del incendio, estas acrecentarán su intensidad enla medida en que los valores de temperatura dentro del recinto aumenten como consecuencia

de las aportaciones energéticas procedentes de las combustiones que se generan, lo que provoca a su vez que la cantidad de aire que entra cada vez sea mayor.

FLASHOVER

El fenómeno conocido como Flashover consiste en la transición entre las etapas de unincendio en fase de crecimiento a la de incendio totalmente desarrollado. Durante la etapa deflashover, las condiciones en el recinto cambian muy rápidamente, siendo esta laconsecuencia que más claramente marca esta etapa. Estos cambios se producen en la medidaen que el incendio pasa de estar controlado por la combustión de los materiales que han

comenzado a arder en primer lugar (incendio controlado por combustible) hasta que este seextiende a todas las superficies de los materiales combustibles que se encuentran dentro delrecinto. La capa de gases calientes que se desarrolla a nivel del techo durante la etapa decrecimiento provoca la incidencia de calor radiante sobre los materiales combustibles alejadosdel foco inicial del incendio, tal como se muestra en la figura.

Por lo general, la energía radiante desde la capa de gases calientes excede los 20 Kw/m2

cuando se produce el flashover. Este calor radiante es el que da origen a la pirolisis de losmateriales combustibles que se encuentran en el interior del recinto.

Mediante la energía radiante procedente del cojín de gases generados durante esta etapa estoselevan su temperatura hasta alcanzar la de ignición.


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A pesar de que los científicos definen el flashover de diferentes formas, la mayoría basan sudefinición (momento en el cual comienza a producirse) basados en la temperatura del recinto,y como consecuencia de la cual resulta la ignición simultanea e incluso la auto-ignición detodos los combustibles contenidos en el mismo.

Aunque el fenómeno no se asocia una temperatura exacta, este suele darse en un rangocomprendido entre los 483º C y 649º C. Este rango se corresponde con la temperatura deauto-inflamación (609º C) del monóxido de carbono (CO), uno de los gases más comunesobtenidos como resultado de la pirolisis.

Justo antes de que tenga lugar el flashover, se suceden diferentes fenómenos dentro delrecinto incendiado: Las temperaturas aumentan rápidamente, los combustibles adicionales enel recinto se ven envueltos en el proceso, y todos ellos emanan gases combustibles comoresultado de la pirolisis. Cuando el flashover ocurre, los materiales combustibles en el recintoy los gases generados por la pirolisis se incendian. El resultado es un incendio totalmentedesarrollado en el recinto.

El calor liberado por una habitación totalmente incendiada en la fase de flashover puedealcanzar valores que superan los 10.000 Kw.

Los ocupantes que no hayan escapado de un recinto antes de que se produzca el flashover probablemente no sobrevivirán. Los bomberos que se encuentren en un recinto cerradocuando se produce un flashover se encuentran en una situación de extremo peligro aunque seencuentren equipados con su Equipo de Protección Personal.

INCENDIO TOTALMENTE DESARROLLADO

La etapa de incendio totalmente desarrollado tiene lugar cuando todos los materialescombustibles en el recinto se encuentran incendiados.

Durante este periodo de tiempo, todos los combustibles incendiados en el interior del recintoestán liberando la máxima cantidad de calor posible generándose grandes cantidades de gasesde incendio. El calor liberado y el volumen de gases de incendio producidos dependen delnúmero y tamaño de las aberturas de ventilación en el recinto.

En esta etapa, el incendio frecuentemente ya se encuentra controlado por ventilación, y es porello que se generan grandes cantidades de gases no quemados.

Durante esta etapa, los gases de incendio no quemados es probable que comiencen a fluirdesde el recinto donde se esta desarrollando el incendio hacia espacios adyacentes u otros

recintos. Estos gases se inflaman si entran en espacios donde el aire es más abundante y si seencuentran a las temperaturas de inflamación o auto-inflamación.


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DECRECIMIENTO

En la medida en que el fuego consume el combustible disponible, la cantidad de calor

liberado comienza a disminuir.Una vez el incendio vuelve a estar controlado por el combustible, la cantidad de calor liberadodisminuye, y la temperatura dentro del recinto comienza a descender. La cantidad de restosardiendo (rescoldos) pueden, sin embargo, generar temperaturas moderadamente altas en elrecinto durante algún tiempo.

3.4 FACTORES DE INFLUENCIA

Para que un incendio se desarrolle desde la etapa de ignición hasta la de decrecimiento, sonvarios los factores que afectan a su comportamiento y desarrollo en el interior del recinto:

Tamaño, número y distribución de los huecos (aberturas) de ventilación.

Volumen del recinto.

Propiedades térmicas de los cerramientos del recinto.

Altura del techo del recinto.

Tamaño, composición y localización de las fuentes de combustible que se incendianen primer lugar.

Disponibilidad y ubicación de fuentes de combustible adicionales (combustiblesobjetivos del incendio).

Para que un incendio se desarrolle, debe existir suficiente aporte de aire para mantener lacombustión en la etapa de ignición. El tamaño y número de los huecos de ventilación en unrecinto determinan si el incendio se desarrollará o no en su interior. El tamaño del recinto suforma y la altura del techo determinan si se formará una capa de gases calientes significativa.

La ubicación de la fuente de combustible inicial es también muy importante en el desarrollode la capa de gases calientes. Los cojines generados por fuentes de combustible en el centrode un recinto toman más cantidad de aire y se enfrían más que aquellas que se encuentran

contra las paredes o esquinas del recinto.De los factores de influencia expuestos cabe destacar el papel fundamental que adoptan en lavelocidad con que el incendio se desarrolla en el recinto, las propiedades térmicas de loscerramientos, o lo que es lo mismo su capacidad de transmitir calor y la altura del techo delrecinto.

Capacidad de la Estructura de Transmitir Calor: va a determinar la cantidad decalor que se puede concentrar para contribuir a la velocidad de desarrollo del incendioy la que se va a disipar al ambiente exterior.

Altura del techo del recinto: Los techos juegan un papel no menos importante en lavelocidad de propagación del incendio, de tal forma que los techos bajos van afavorecer una propagación mucho más rápida que los techos altos, ya que en los

primeros, la llama alcanza rápidamente el techo propagándose rápidamente a lo largo


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de él, suministrando de esta forma la energía de radiación necesaria para que loselementos combustibles contenidos en el recinto alcancen en menos tiempo la energíade activación necesaria y contribuir así a la rápida evolución del incendio.

Si las llamas no llegan al techo, la cantidad calor radiado es menor y la evolución delincendio queda condicionada por la proximidad de los materiales al foco de ignición.

Podemos decir, y este es un factor importante a la hora de evaluar la fase delincendio donde nos encontramos, que el momento crítico o de transición del incendiollega precisamente cuando las llamas alcanzan el techo, ya que como hemos dicho elvalor de la energía radiante aumenta de forma considerable.

4 FENÓMENOS ASOCIADOS AL DESARROLLO DEINCENDIOS EN RECINTOS CERRADOSEn la sección anterior hemos tratado en profundidad las etapas que forman parte deldesarrollo de un incendio en un recinto cerrado, y se ha hecho especial hincapié en lo queconsiste el fenómeno conocido como flashover. Sin embargo, como conclusión lógica a todolo expuesto hasta el momento, cabe la siguiente reflexión:

Si la evolución de un incendio va a estar determinada por las condiciones en que elcombustible y el comburente se combinan en función de los parámetros expuestos, cabeesperar, que cada incendio se va a desarrollar de forma diferente y por lo tanto podemosencontrarnos con tantas situaciones distintas, como escenarios seamos capaces de imaginar.

En realidad esto es cierto, cada incendio va a evolucionar de forma diferente, enconsecuencia, resultaría absurdo el planteamiento de infinitos escenarios con el fin de darexplicación a cada uno de ellos.

En la actualidad, se distinguen tres tipos de escenarios, como los más habituales que se pueden producir en el incendio de un recinto cerrado, y estos se basan en los tipos de

fenómenos en que el incendio puede derivar, estos fenómenos asociados al desarrollo de


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incendios en recintos cerrados se conocen como: Flashover, Backdraught – o más conocidocomo backdraft, en inglés americano – y explosiones de gases de incendio.

4.1 FLASHOVERHemos definido flashover en la sección donde hablamos de las etapas de un incendio, sinembargo se debe remarcar el hecho de que cuando el flashover se produce marca unincremento drástico en las condiciones del incendio debido al confinamiento de la habitación.Si en un incendio se alcanzan las condiciones de flashover, esto implica siempre que elincendio alcanzará su etapa de totalmente desarrollado en la cual todo el combustible que seencuentra dentro del recinto participa en el mismo y la temperatura aumenta. Puede darse elcaso de que en el recinto no todos los gases generados ardan, debido a que la cantidad de airedisponible está limitada. Para ser más precisos, diremos que un incendio que se está viendolimitado por la cantidad de aire aportado es un incendio “controlado por ventilación”. Cuando

se alcanza esta situación, la producción de CO junto con el resto de productos de combustiónque componen el humo y la energía desprendida alcanzan sus máximos valores. Así mismo, laconcentración de oxígeno en la capa de humo se hace prácticamente cero. El periodo deflashover marca la transición en la cual el desarrollo del incendio que previamente estabasiendo controlado por los materiales combustibles pasa a continuación a estar controlado porlas condiciones de ventilación, las cuales dependen del recinto y de la geometría del edificio.

Además de todo lo descrito, debemos incidir en que en un incendio solo llegaremos a estaetapa si se dispone de la suficiente cantidad de aire para que todo el proceso descrito tengalugar, lo cual no implica necesariamente que todo el gas combustible generado puedaquemarse.

Finalmente, y a pesar de toda la controversia que la denominación del término flashover hagenerado con el paso del tiempo, debemos decir que es el único término - a diferencia de losde Backdraught/backdraft, explosiones de gases de incendio, rollover, etc.. - recogido por lanorma ISO 8421-8 de 1990 (International Standards Organization), donde se define como:

"TRANSICIÓN RÁPIDA AL ESTADO DONDE TODAS LAS SUPERFICIES DE LOS MATERIALES CONTENIDOS EN UN COMPARTIMENTO SE VEN INVOLUCRADOS ENUN INCENDIO".

Con lo que al menos, en este caso, se cuenta con una definición aceptada a nivel internacional,la cual ha puesto punto final a un discusión en el mundo científico prolongada en el tiempo.

4.2 BACKDRAUGHT/BACKDRAFT

Cuando un incendio se encuentra controlado por ventilación puede producirse un backdraft.En algunos casos el backdraft puede ser muy violento debido a una inflamación muy rápidade los gases del incendio en un recinto – tan rápidos que no hay tiempo de reaccionar -. Porconsiguiente es muy importante ser capaz de identificar los signos que indiquen que esto

puede ocurrir.

Un backdraft puede ser definido de la siguiente manera: En un incendio que esté siendocontrolado por ventilación, por ejemplo, porque no se ha podido llegar al punto de transición


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entre flashover e incendio totalmente desarrollado debido a la insuficiente ventilación a travésde las aberturas, genera una situación donde se generado muchos gases no quemados en lahabitación incendiada. Cuando una puerta, ventana o cualquier otra vía de entrada de aire esabierta, este es succionado hacia el interior de la habitación. Este aire introducido se mezcla

con los gases del incendio dando lugar a un premezcla en algún lugar de la habitación -generalmente en la parte inferior del cojín de gases donde las turbulencias son más acusadas -.La ubicación de la fuente de ignición juega un papel crucial en este momento, ya que va adeterminar la cantidad de gases que se van a mezclar con el aire entrante antes de que ocurrala ignición. En el momento de la ignición se producen llamas de difusión y premezcladas. Enla zona de premezcla la llama de premezcla se propaga rápidamente. Tras la aparición de estallama, los productos calientes de la pirolisis son empujados y mezclados con la capa quecontiene más aire, generando una llama de difusión. La rápida combustión genera un aumentode la temperatura y la consecuente expansión de los gases en la habitación incendiada, lo cual

provoca que los gases que no se han inflamado sean expulsados fuera de la habitación dondefinalmente se inflaman – generalmente formando una bola de fuego -, ya que en el exterior

suele haber disponibilidad de aire. Un backdraft puede acabar haciendo que una habitaciónincendiada alcance el estado de incendio totalmente desarrollado, pero algunas veces lahabitación simplemente queda vacía de gases de incendio y solo permanecen en su interior

pequeños focos de incendio.

4.3 EXPLOSIONES DE GASES DE INCENDIOEn casos extremos, puede darse una premezcla muy buena del aire con los gases de incendioexistentes, lógicamente, esto suele darse en las zonas exteriores a la propia habitaciónincendiada, donde las condiciones de turbulencias en los gases de incendio y las presiones

pueden favorecer esta situación, en este caso se puede producir lo que se denomina como unaexplosión de gases de incendio la cual trae aparejado un potente incremento de la presión.Este fenómeno, afortunadamente, es poco probable.

Aunque queda claro que flashover y backdraught son dos fenómenos diferentes, existenademás situaciones donde pueden ocurrir igniciones de gases de incendio en el interior de

compartimentos. Estos "eventos" adicionales pueden no ajustarse necesariamente a cualquierade las definiciones anteriores pero presentaran un desenlace similar en términos de

Desarrollo del Incendio en Compartimentos VentiladosDesarrollo del Incendio en Compartimentos sin suficiente Ventilación

Tiempo

Pulsaciones

Ventilación Límitada

Flashover

T e m p e r a t u r a

BACKDRAUGHT


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propagación rápida del incendio. Es importante para los bomberos tener un conocimiento básico de todas las situaciones que pueden llevar a tales igniciones bajo condiciones variablesen las que una estructura se ve afectada por un incendio.

La formación de llamas de tamaño variable de gases de incendio puede ocurrir en elinterior de un edificio. Éstas pueden existir en el propio compartimento incendiado, oen los compartimentos adyacentes, vestíbulos de entrada y corredores. También

pueden trasladarse a cierta distancia de la fuente de ignición a través de huecosestructurales o falsos techos. El “aporte de aire y/o una fuente de calor no es unrequisito para la ignición” de estos gases, los cuales ya han alcanzado un estado de

pre-mezcla, simplemente esperando una fuente de ignición. Si en este punto apareceuna fuente de ignición, entonces la deflagración resultante se parecerá a un

backdraught pero en términos reales, lo que ocurre es una explosión de humo o gasesde incendio.

Puede ocurrir una ignición extensa de gases de incendio calentados en el lugar dondeestos se mezclan con el aire, en la salida del recinto. Esto puede tener lugar en una puerta o ventana y el fuego resultante puede provocar un retroceso de la llama hacia elinterior del compartimento a través de las capas de gas, algo similar a un retroceso dellama en un quemador Bunsen.

Aunque puede ser difícil diferenciar entre explosión de gases de incendio y backdraught,existen tres factores fundamentales que hacen que las explosiones de gases de incendio seandiferentes:

Conducción

El calor puede trasladarse del recinto incendiado a otros compartimentos. Esto puedeocasionar que otros materiales se descompongan y produzcan pirolisis en el interiorde otros compartimentos, los cuales no están afectados por el propio incendio.

Filtración

Puede producirse una filtración de gases de incendio desde el recinto incendiado através de diferentes huecos, cavidades y conductos a otros compartimentos, los cuales

pueden incrementarse con el paso del tiempo.

Tipo de Construcción

Las características de los diferentes tipos de construcción influenciaran la posibilidadde que se produzca una explosión de gases de incendio, no solo debido a la filtraciónreferida anteriormente, sino también por combustiones lentas causadas por el calorradiante del incendio. Estas combustiones lentas pueden estar confinadas en el interior,

por ejemplo, de paneles tipo sándwich, si no se detectan, se permitirá la formación degases de incendio incontrolados.

DDeebbee tteenneerrssee eenn ccuueennttaa ttaammbbiiéénn,, qquuee nnoo eess hhaabbiittuuaall qquuee ssee pprroodduuzzccaa uunnaa eexxpplloossiióónn ddee ggaasseess ddee iinncceennddiioo eenn eell ccoommppaarrttiimmeennttoo eenn llooss mmoommeennttooss iinniicciiaalleess ddee uunn iinncceennddiioo


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4.4 SEÑALES Y SÍNTOMAS

Existen una serie de “señales” y “síntomas” que nos pueden ayudar a “diagnosticar” la posibilidad de que tenga lugar cualquiera de los fenómenos antes descritos. Para ello bastará

con aprender a efectuar un análisis “rápido” de los conceptos que hemos utilizado hasta elmomento.

De esta forma, la detección comienza antes de introducirse en el recinto siniestrado, así si enla entrada al propio incendio, nos encontramos con un recinto abierto con poca cantidad dehumo y un frente de llamas desarrollándose libremente podremos decir que estamos ante unincendio en pleno desarrollo, aquí podremos decir que el incendio se desarrolla en las

proximidades del Límite Inferior de Inflamabilidad, ya que los gases de incendio estaránardiendo en la medida en que se producen, sin dar lugar a mezclas inflamables ricas encombustible.

Si nos encontramos con que por los huecos de puertas o ventanas, vemos que columnas de

humo denso formando grandes volutas se inflaman al contacto con el aire exterior, podremosdeducir que el incendio se encuentra en una etapa donde el aporte de aire al incendio esinsuficiente como para alcanzar el estado de incendio totalmente desarrollado, pero sí con lasuficiente temperatura como para que en el exterior (donde se dispone de la suficientecantidad de aire) los gases se inflamen por el efecto que provocan las llamas procedentes delfoco de incendio y que se trasladan por la inter-fase (cojín de gases que salen y aire que entra)del plano neutro.

Finalmente si estas volutas son significativas, no se inflaman al contacto con el aire yobservamos pulsaciones a través de orificios o rendijas, debemos tener en cuenta la

posibilidad de que ocurra un backdraught.Sin embargo, podemos encontrarnos con que estos síntomas externos no son claramentevisibles y accedamos al recinto, en este caso debemos saber que en el proceso de incendio,nos encontramos con que las propias llamas están compuestas por gases inflamados, de loscuales el que se encuentra en una mayor proporción es el nitrógeno (aproximadamente un64%), generándose una estratificación de gases en el cojín debida a la diferencia de densidadde las distintas especies gaseosas presentes, en general los gases de incendio son menosdensos que los del exterior ya que 1 m3 de aire pesa 1,2 Kg., mientras que la misma cantidadde llamas puede pesar unos 0,3 Kg.

Estos factores tienen su importancia ya que en el cojín de gases superior se establecen

diferentes zonas de calor como consecuencia de los diferentes gases que lo componen, lo que por otra parte evidencia la existencia de zonas de flujo laminar a diferentes temperaturas.


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Debido a este hecho los sonidos se amortiguan (al igual que ocurre con el forro del capó delos coches) haciéndose patente una sensación de silencio debido a que las ondas sonoras serompen o amortiguan al atravesar las capas de diferente densidad.

Los síntomas que preceden a un flashover, en este caso, son precisamente la amortiguacióndel ruido crepitante del incendio, lo cual da una sensación de falsa seguridad al bombero quese encuentra en el interior del recinto, seguido de un aumento súbito de la temperatura.

En resumen podemos concluir lo siguiente:

Antes de entrar en un compartimento los bomberos necesitan decidir si es seguro entraro no.


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Los siguientes signos indican el desarrollo de un flashover:

INCENDIO VENTILADO CALOR RADIANTE DOLOROSO DOTACIONES FORZADAS A PERMANECER AGACHADAS POR LAS ALTAS

TEMPERATURAS SUPERFICIES CALIENTES LLAMAS A NIVEL DEL TECHO DESCENSO DEL PLANO NEUTRO INCREMENTO EN LA VELOCIDAD DE PIROLISIS INCREMENTO DE LA TURBULENCIA EN EL PLANO NEUTRO*

*Un aumento en la velocidad y/o turbulencia de los gases indica que la situación evoluciona

rápidamente hacia Flashover. Puede observarse un Efecto Ondular de los gases.

Los bomberos necesitan reconocer las condiciones donde se puede presentar una situación de backdraught. El factor más importante para determinarlo es conocer la HISTORIA DELINCENDIO, como por ejemplo saber cuánto tiempo lleva el incendio en marcha, o que tipode materiales estaban involucrados en el mismo.

Los siguientes signos indican la posibilidad de que se produzca un Backdraught:

INCENDIO CON VENTILACIÓN LIMITADA O SIN VENTILACIÓN

HUMO NEGRO ESPESO, AMARILLO Y/O FRIO LLAMAS AZULES PUERTAS Y VENTANAS CALIENTES VENTANAS ENEGRECIDAS DE HOLLÍN AUSENCIA DE LLAMAS VISIBLES AIRE SIENDO ARRASTRADO (SUCCIONADO) HACIA EL INTERIOR (RUIDO

DE SILBIDO) PULSACIONES DE HUMO a través de pequeños huecos en las entradas.

5 TÉCNICAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOSHemos definido el origen y evolución de un fenómeno natural como es el desarrollo de unincendio en las condiciones que se pueden dar en un recinto cerrado.

Si se analizan los factores que lo controlan vemos que se hace difícil intentar definir todas las posibilidades a través de las cuales puede evolucionar el fenómeno, y consecuentemente todaslas acciones que podemos adoptar para su control, este conocimiento solo es posibleadquirirlo con el suficiente entrenamiento y con la propia experiencia adquirida en losdiferentes servicios en los que se ha participado (acabamos de definir el principio de queningún incendio se parece a otro).


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Sin embargo lo que sí podemos hacer es definir unas pautas de actuación que podemos aplicaren todos ellos y que creo que en la medida en que se respeten y se pongan en práctica nos

pueden ayudar servicio tras servicio a tener un mayor nivel de eficacia en nuestrasintervenciones.

Cuando un incendio se desarrolla en el interior de un compartimento aparecen dos capasseparadas.

La capa superior contendrá los productos del incendio (gases de incendio) y la capa inferior

contendrá el aire remanente en la habitación. A la línea de separación imaginaria de estas doscapas se le denomina plano neutro.

A medida que el incendio se desarrolla la presión en la capa superior aumentará debido alaumento de la temperatura y a la producción de gases desde la fuente de ignición y por efectode la pirolisis.

En la capa inferior la presión decrecerá ya que el aire remanente en el compartimento estásiendo utilizado y arrastrado hacía el incendio.


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Extinción con Agua

El agua es un medio ideal de extinción ya que esta se encuentra disponible en abundancia ycuando se aplica a un incendio esta incide sobre todos los lados del triángulo del fuego, es

decir:

Reduce la concentración deCOMBUSTIBLE

La rápida conversión del agua a vapor y su expansión,diluye los gases inflamables. Además reduce la

producción de gases inflamables por efecto de la pirolisis, ya que se reduce el calor. La expansión del aguaa vapor empuja al exterior algunos de los gasesexistentes.

Reduce el CALOR Absorbe el calor cuando el agua líquida se convierte en

vapor.

Reduce la concentración deOXÍGENO

El vapor limita la cantidad de oxígeno que llega alincendio sofocándolo.

Cuando el agua se transforma en vapor, esta expande su volumen a razón de 1:1700 veces a latemperatura de 100 ºC. Si la temperatura aumenta a 450 ºC el vapor duplicará su expansión,es decir, 1:3500.

En la siguiente tabla podemos observar como aumenta la expansión del vapor de agua enfunción de la temperatura

El 80 % de la energía de los incendios será absorbida por la transformación del agua delestado líquido a estado vapor.

Así por ejemplo, si aplicamos un litro de agua a un incendio y la temperatura final resultantees de 450 ºC, esta tomará el 80% del calor ya que producirá 3500 litros de vapor.


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TÉCNICAS DE EXTINCIÓN

Una intervención bien realizada supone evitar que se den episodios de flashover o backdraught.

La forma de conseguir pasa por la combinación de dos acciones, por una parte se deberá hacerdisminuir la temperatura de los gases calientes mediante la técnica adecuada de aplicación deagu

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60704482-Modulo-IV-Fundamentos-Teoricos-y-Tecnicos - copia.pdf