Fuegos y explosivos.

Ciencia básica del fuego

Generalidades: El investigador de incendios debería disponer de un conocimiento básico sobre los principios de la ignición y combustible y debería aplicarlos en la interpretación de pruebas del lugar del incendio y en el desarrollo de conclusiones respecto al origen del mismo.

Tetraedro del Fuego: La reacción de la combustión se puede caracterizar por cuatro componentes: el combustible, el agente oxidante, el calor y la reacción química en cadena. Un fuego se puede evitar o suprimir controlando o eliminando una o más de las caras del tetraedro.

Combustible: Un combustible es cualquier sustancia que puede experimentar la combustión. La mayoría de los combustibles conocidos son orgánicos, es decir, contienen carbono y una combinación de hidrogeno, oxígeno y nitrógeno en distintas proporciones. Los combustibles inorgánicos no contienen carbono. El estado en el que se encuentra un material depende de la presión y la temperatura y puede variar si se modifican estas condiciones.

La combustión de un combustible sólido o líquido tiene lugar sobre la superficie, en una zona en la que se forman vapores debido al calentamiento de esa superficie. Los combustibles gaseosos no requieren que se produzca vaporización o pirolisis antes de la combustión.

Agente Oxidante: En la mayoría de las situaciones, el agente oxidante o comburente es el oxígeno del aire.

Calor: La cara del tetraedro correspondiente al calor representa la energía calorífica mínima necesaria para liberar vapores combustibles y causar la ignición.

Reacción química en cadena autosostenida: la combustión es un conjunto complejo de reacciones químicas que producen la oxidación rápida de un combustible, dando lugar a calor, luz y a distintos subproductos químicos. La oxidación lenta, como la de los metales o el amarilleo del papel de periódico, producen tan poco calor que no da lugar a combustión.

LA QUIMICA DEL FUEGO

Es el estudio de los procesos químicos que se producen en un fuego, incluyendo los cambios de estado, la descomposición y la combustión.

Los cambios de estado más relevantes de un fuego son la fusión donde el material cambia de solido a liquido sin ninguna modificación en su estructura química y la de vaporización, donde el material pasa de líquido a vapor sin cambiar tampoco su estructura química. Los cambios de fase o de estado son procesos reversibles.

.La descomposición térmica implica cambios irreversibles en la estructura química de un material, debido a los efectos que le produce el calor.

La combustión de premezcla se produce cuando los vapores del combustible se mezclan con el aire en ausencia de una fuente de ignición y se inflaman posteriormente. En las llamas de premezcla no todas las mezclas de combustible y agente oxidante son capaces de arder. La combustión con llamas de difusión es el modo normal de combustión sostenida que se presenta en la mayoría de los incendios.

Los productos químicos de la combustión pueden variar ampliamente, dependiendo de los combustibles implicados y la cantidad de aire disponible. Cuando existe menos aire para la combustión, aumenta la producción de monóxido de carbono así como la de hollín y combustibles sin quemar.

Algunos combustibles, como el alcohol o el gas natural, tienen una combustión muy limpia mientras que otros como el gasóleo o el estireno producen grandes cantidades de humo como hollín, incluso cuando se ejerce un control sobre el combustible. En general, el humo se considera como un conjunto de productos líquidos, sólidos y gaseosos, consecuencia de una combustión incompleta. El color del humo no es siempre un indicador de cual es el producto que está ardiendo. Aunque el humo producido por un incendio de madera bien ventilado y controlado es de color claro o gris, el mismo combustible, en condiciones de bajo contenido de oxigeno o en condiciones de ventilación controlada en un incendio producido tras situación “flashover”, puede ser obscuro e incluso negro. El humo de color negro también puede ser consecuencia de la combustión de otros materiales, incluyendo plásticos o líquidos.

MOVIMIENTO DE HUMOS Y GASES.

El desplazamiento de humos y gases puede deberse a fuerzas mecánicas o a los movimientos de convección generados por la diferencia de temperaturas.

Los movimientos por convección se producen debido a que los gases calientes son menos densos que fríos, esta diferencia de densidad provoca su elevación de la misma forma que lo hace un globo de aire caliente

Los gases calientes generados en un incendio se elevan sobre la fuente del incendio generando una columna de gases calientes o penacho. A medida que estos gases calientes ascienden, se mezclan e incorporan aire del entorno, de forma que el flujo de gases en el penacho aumenta con la altura sobre el incendio, a la vez que disminuye su temperatura debido a la entrada de aire. Cuando el penacho de gases calientes alcanza el techo de un recinto, estos chocan contra la superficie del mismo desplazándose lateralmente. Los gases fluyen a lo largo del techo hasta que encuentran un obstáculo vertical, por ejemplo una pared. Este flujo de gases calientes a la altura del techo es, por lo general, el responsable de la activación de los detectores y rociadores automáticos instalados en los techos.

El movimiento por convección de los gases procedentes de un incendio en un recinto cerrado ocasiona un flujo hacia el interior y exterior de dicho recinto a través de sus aberturas.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Es el transporte de energía calorífica desde un punto a otro, debido a la diferencia de temperatura existente entre ambos puntos. Es importante distinguir entre calor y temperatura. La temperatura es una medida que expresa el grado de actividad molecular de un material en comparación con un punto de referencia. El calor es la energía necesaria para mantener o variar la temperatura de un objeto. Al menos que intervengan fuerzas externas, el calor se transmite siempre desde una masa a alta temperatura a otra a baja temperatura. La transmisión de calor se realiza mediante tres mecanismos: conducción, convección y radiación.

La conducción es la forma de transmisión de calor que tiene lugar en los sólidos cuando se calienta una parte de un objeto. La energía se transmite desde la zona caliente hasta la que no lo está, a una velocidad que depende de la diferencia de temperatura y de su conductividad térmica.

La convección es la transmisión de energía calorífica por el movimiento de líquidos o gases calientes desde la fuente de calor a una parte más fría de su entorno. El calor se transmite por convección a un sólido cuando pasan gases calientes sobre sus superficies más frías. La velocidad de la transmisión de calor en un sólido depende de la diferencia de temperatura entre los gases calientes y la superficie del material, de la inercia térmica del mismo, del área de la superficie expuesta a los gases calientes y de la velocidad de estos gases.

La radiación es a transmisión de energía calorífica desde una superficie o gas caliente, el radiante, aun metal más frio, el objetivo, mediante ondas electromagnéticas sin que haya un medio entre uno y otro. La energía radiante se puede transmitir solo en línea recta y se reduce o bloquea si hay presencia de un objeto. La velocidad de transmisión del calor se ce muy afectada por la distancia entre el elemento radiante y el cuerpo frio.

CARGA DE FUEGO, GRUPOS DE COMBUSTIBLES Y PROPIEDADES DE LLAS LLAMAS.

El termino carga de fuego se emplea para describir la cantidad de material combustible presente, normalmente de un recinto. Densidad de carga de fuego refiere a la energía de combustión potencial emitida por unidad de superficie de suelo del recinto o la masa de combustibles por unidad de superficie del suelo.

Un elemento combustible es todo artículo capaz de arder. Un grupo de combustibles es un conjunto o selección de elementos combustibles muy próximos unos de otros, de forma que las llamas pueden propagarse a través de todo el conjunto

La carga de fuego total de un recinto no tiene ninguna elación con la velocidad de crecimiento de un incendio en su fase previa a la combustión súbita generalizada. Durante este periodo de desarrollo, la velocidad de crecimiento del fugo queda determinada por la velocidad de desprendimiento de calor en la combustión de los grupos de elementos combustibles. La velocidad de desprendimiento de calor durante la fase de crecimiento aumenta normalmente a consecuencia del incremento de la velocidad de propagación de las llamas sobre el grupo de combustibles.

El color de las llamas no es necesariamente un indicador preciso de lo que esta ardiendo o de la temperatura de las mismas. El tamaño visible de la llama se expresa normalmente como la altura de la llama y las dimensiones del fuego. En general se emplean las siguientes tres medidas visuales de altura de las llamas:

1. Altura continua de la llama
2. Altura media de la llama
3. Altura punta de la llama

Las siguientes definiciones de altura de llama definen las tres zonas de un incendio:

1. Zona continuamente en llamas (parte inferior de las llamas visibles)
2. Zona intermitentemente de las llamas (parte superior de las llamas)
3. Zona de la pluma (por encima de las llamas visibles)

La mejor forma de determinar la altura de la llama es mediante un video del incendio en cámara lenta. La altura de la llama no depende de la velocidad de desprendimiento de calor.

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