INFLUENCIA DEL HUMO EN LOS INCENDIOS

“Los humos, como el fuego que los origina, son un peligro para la vida humana, pero conociéndolos se pueden estudiar y llegar, si no a evitar su presencia, al menos a anular sus efectos”

José M. Lacosta Berna

PRÓLOGO

Las estadísticas actualizadas indican de manera concreta que la mayoría de las muertes ocurridas durante los incendios se deben a la producción y movimiento de humos. Sin embargo, a nivel mundial, esta circunstancia aún no ha sido reconocida como una de las principales causas que ponen en peligro a los seres humanos que enfrentan un siniestro.

La producción de humo en los incendios resulta de un complejo mecanismo, aún no completamente conocido, y aunque se han desarrollado técnicas para evaluar y cuantificar la tendencia de los materiales a producir humos, muy pocos de estos conocimientos han sido incorporados a la Legislación de la Seguridad contra Incendios a nivel mundial.

Son numerosos los materiales que producen gran cantidad de humo, pero el parámetro más importante es la velocidad de producción del mismo. Aún no se conoce un método general de ensayo que clasifique los materiales según su producción potencial de humo bajo diversos regímenes de combustión. Sí existen numerosos ensayos específicos parcializados.

Estimamos que esta problemática es una de las más complejas de la Ingeniería de Seguridad contra Incendios dado que intervienen: la química, la física, la mecánica de los fluidos y la termodinámica, en cuanto a la producción y control del humo, además de otras materias complementarias.

El objetivo básico que se persigue con estos conocimientos es:

4 Asegurar la evacuación de las personas afectadas.

4 Facilitar la intervención de los Cuerpos de bomberos.

4 Reducir los daños ocasionados por las elevadas temperaturas de los humos.

CARACTERISTICAS DE LOS HUMOS

4 CANTIDAD

La cantidad de humo motivada por la combustión de un material es función de:

1) Características Químicas: por ejemplo, según las investigaciones efectuadas:

q Los materiales que poseen moléculas ó átomos de oxígeno producen menos humos que aquellos que no lo contienen.

q Los materiales que estructuralmente poseen anillos bencénicos generan mucho más humos que las estructuras abiertas.

2) Características de la combustión: la cantidad de humo depende de:

q Temperatura de la combustión y, especialmente, de la zona de llamas.

q Concentración de oxígeno en la zona de combustión, que es función de la ventilación del recinto considerado.

4 EVACUACIÓN DE LA CANTIDAD DE HUMO PRODUCIDA.

Citamos al Ing. Lacosta Berna (referencia bibliográfica punto d)

“Por diferencia de temperaturas, los fenómenos de convección producen la entrada de aire limpio tanto en el interior de la zona de combustión como dentro de la columna ascendente de humos y gases (fire plume).

Debido a que las temperaturas en esa columna no son suficientemente altas como para hacer que el oxígeno del aire atrapado reaccione completamente con los volátiles, tales reacciones son químicamente incompletas y así, a través de este mecanismo, se producen el humo y las sustancias tóxicas. Es también este aire sin reaccionar que ha sido atrapado por el humo, el que se considera que constituye el mayor componente de esa columna.

Se ha comprobado que el volumen total de aire que mueve un incendio es muy grande como un componente comparado con el volumen de gases combustibles producido, de manera que es posible igualar la velocidad de producción de humo con el ritmo de entrada de aire limpio al mismo.”

4 PRODUCCIÓN DE HUMOS

El humo está formado por productos intermedios de la combustión de materiales orgánicos.

Se lo puede definir como “conjunto de partículas sólidas y líquidas en suspensión en el aire, ó en los productos volátiles que resultan de una combustión ó pirólisis”

En otros términos: “Nube de pequeñas partículas sólidas y líquidas que acompañan, mezclándose, con gran cantidad de vapores y gases calientes que ascienden desde un foco de incendio”.

El humo se produce en combustiones incompletas como:

4 Combustiones con llamas, reacciones complejas con oxidaciones muy lentas para impedir la generación de partículas de carbón (hollín).

4 Combustiones sin llamas donde gotitas húmedas de sustancias alquitranadas escapan, si las condiciones del aire lo permiten, para producir partículas de humo de una micra de diámetro. Las llamas amarillentas que se producen por encima de un fuego de sólidos ó de líquidos se debe a la presencia de pequeñas partículas de hollín, que ó bien se queman fuera, si las condiciones lo permiten, ó aumentan de tamaño y escapan de las llamas en forma de humo.

4 TEMPERATURA

Es de singular importancia conocer el valor de la temperatura media de los gases que están en la capa de humo.

Como dato importante a destacar: la temperatura media de los gases que están en la capa de humo (Oc) no debe ser superior a 300º C para evitar la posibilidad de una combustión súbita generalizada (flash-over), pero si la altura libre de humos es inferior a 3 metros, la temperatura queda limitada a 200º C.

MODELOS INFORMATICOS

Como consecuencia de la difusión y avance de la informática, junto con los mayores conocimientos que poseemos sobre el humo, sus características y movimiento, han surgido últimamente programas de modelización como apoyo para el diseño, pero sin dejar de tener en cuenta que, para el programador, es imprescindible conocer y comprender los fundamentos del control del humo.

Los modelos que de manera incipiente se utilizan son DETERMINISTICOS COMPLEJOS. Son modelos matemáticos que suponen la propagación y comportamiento del fuego bien determinados.

Son MODELOS DE ZONA que poseen capacidad para predecir con precisión y realismo el probable comportamiento de un incendio.

Sin embargo, se los considera imperfectos como lo son nuestros conocimientos científicos sobre combustión y procesos relacionados con el fuego.

Los parámetros comunes más importantes, a los Modelos de Zona, son los siguientes:

4 Propagación y ventilación

4 Ignición y procesos de combustión

4 Incendios en varios recintos

4 Sistemas de alarma, detección y extinción de incendios.

4 Consecuencias:

§ Daños por humo

§ Daños por calor

§ Visibilidad comprometida.

Los modelos de Zona más comunes aplicables hasta hoy son: HARVARD, FIRST Y FAST. Han experimentado últimamente enormes progresos y se espera más aún de ellos.

A modo de ejemplo se citan las principales características del MODELO MATEMATICO DETERMINISTICO COMPLEJO DE ZONA FAST:

- Versión 17 – Fortray

- Fire and Smoke Transport (FAST) – Transporte de humo e Incendios.

- Predice: Condiciones específicas de incendio en hasta 10 sectores simultáneamente (con aberturas).

- Datos que requiere el programa:

- Datos geométricos

- Datos característicos del incendio:

a) Velocidad de pérdida de masa

b) Velocidad de generación de productos de combustión y humos.

- Salidas del programa (resultados)

a) Capa superior saliente = temperatura y espesor

b) Capa inferior fría = ídem

También:

a) Temperaturas superficiales

b) Transferencias de calor

c) Velocidad de flujo de masa.

VISIBILIDAD Y DENSIDAD DEL HUMO

El humo disminuye la capacidad de las personas para evacuar un sector incendiado al reducir la visibilidad, dependiendo de:

a) naturaleza del humo

b) tipo y nivel de iluminación de la vía de evacuación.

Hasta hoy no existe una forma de estimar la capacidad del ojo humano para ver a través del humo y los efectos restrictivos de los gases irritantes, aunque en este último caso, algunas investigaciones estiman la reducción entre un 50 y un 95 por 100.

La densidad del humo puede medirse en términos de reducción de la intensidad de un rayo de luz al pasar por un ambiente saturado con humo. Este tipo de medida objetiva también puede expresarse como:

1. Oscurecimiento de la luz

2. Densidad óptica de humos.

También en este caso se utilizan fórmulas empíricas diversas.

A modo conceptual podemos decir que cuando la luz penetra en un recinto lleno de humo, su intensidad se ve reducida por la absorción y reflexión producidas por las partículas de humo.

El nivel de atenuación depende del tamaño de las partículas y de su forma, índice de refracción, longitud de onda y ángulo de incidencia de la luz.

Para aerosoles monodispersados (sólo un gas dispersado en el seno de otro gas), se ha encontrado que el coeficiente de atenuación es proporcional al producto del tamaño de las partículas por el número de las mismas.

Con respecto a la emisión de humo y visibilidad podemos decir que el conocimiento de la facilidad que tiene un material para producir humo es importante y puede medirse, experimentalmente en condiciones

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