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• Piero Arrescurrenaga

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OBJETIVOS Al finalizar la lección, el participante será capaz de:

LECCION 7

COMPORTAMIENTO DEL FUEGO

1. Explicar el concepto del triángulo y del tetraedro de fuego 2. Enumerar las cuatro fuentes de energía calórica. 3. Nombrar los cuatro productos de la combustión. 4. Explicar las tres formas de transferencia de calor 5. Explicar los cuatro métodos para la extinción de incendios 6. Enumerar incendios

las

clases

de

7. Enumerar las tres fases del fuego 8. Describir los componentes existentes dentro de un incendio en interior y sus consecuencias frente a los diversos fenómenos. 9. Dada la definición de Escalas Térmicas de Medición (centígrados o Fahrenheit), resolver los problemas indicados.

COMPORTAMIENTO DEL FUEGO Hace más de un millón de años el hombre se albergaba en cavernas para protegerse del frío en las noches, en el día caminaba en busca de alimento, utilizaba piedras o palos para defenderse de animales feroces o se subía a los árboles para evitar ser devorados por ellos; entonces empezó a observar cómo los animales huían despavoridos cuando un rayo encendía las ramas de un árbol durante una tormenta o el calor del sol hacía prender las hojas secas, comprendió entonces, el poder del fuego... empezó a utilizarlo no para defenderse de las fieras sino con el fin de calentarse en las noches frías, convirtiéndose en un símbolo sagrado. Hoy con toda la tecnología que existe, el hombre, aún dista mucho de su conocimiento, comprensión y dominio, a pesar que lo utiliza en casi todas sus necesidades básicas de su vida, es par él un amigo, cuando lo controla. Pero cuando no, es un enemigo, el cual no merece miedo sino respeto. DEFINICION DEL FUEGO Es la oxidación rápida de materiales combustibles acompañada por la liberación de energía en forma de calor y luz. También es conocido como “combustión”

Lo que en realidad produce fuego son los vapores que desprenden los materiales combustibles, al mezclarse en ciertas proporciones con el oxígeno del aire y al ser calentada dicha mezcla a una temperatura determinada.

CONCEPTOS  Combustible Es todo material sólido, líquido o gaseoso, que puede ser oxidado durante un incendio.

 Combustión. Reacción exotérmica autoalimentada que abarca un combustible en fase. condensada, en fase gaseosa o en ambas fases

MODALIDADES DE LA COMBUSTION Teorías: A) Triángulo del Fuego.Por muchos años, una figura de 3 lados, conocida como “Triángulo del Fuego” ha sido muy adecuado para explicar, la teoría que señala que el oxígeno, calor y combustible en adecuadas proporciones producen fuego, el cual no puede existir si es que falta algunos de los elementos.

Sólido, Líquido y gas

LE IB ST BU M CO

Para alcanzar su Temperatura de ignición

Del ambiente 21%

B) Tetraedro del Fuego.-

Teoría desarrollada por el Sr. W. M. Haessler que se ha estado usando para explicar en una forma más completa la combustión y su extinción; dado que algunos combustibles arden en atmósferas carentes de oxígeno. Por ejemplo: calcio y aluminio en nitrógeno. Donde se reconoció el carácter procesal de la combustión al descubrirse la existencia de una reacción en cadena.

COMPONENTES DEL FUEGO  Combustible.- (Agente reductor) El combustible se define como cualquier sólido, líquido o gas, que puede ser óxidado. El término de “agente reductor“ se refiere a la capacidad del combustible de reducir un agente oxidante. La oxidación es el término usado para representar una reacción química que combina un agente reductor con oxígeno



Oxígeno.- (Agente oxidante)

En la mayoría de los casos el agente oxidante será el oxígeno que se encuentra en el aire, sin embargo el uso del término “agente oxidante” ayuda a explicar como algunos compuestos, como el nitrato de sodio y el clorato de potasio, que liberan su propio oxígeno durante el proceso de combustión, pueden arder en un ambiente sin oxígeno

Si existieran solamente vapores inflamables, no es posible producir fuego, igualmente si la mezcla es rica en oxígeno, no habrá suficientes vapores combustibles para que arda la mezcla.

Calor.- (temperatura) Es la calidad de energía en forma de calor, necesaria para iniciar y mantener la combustión, lo que desencadena un incremento en la actividad molecular de la estructura química de una sustancia

Reacción química en cadena.Los principios de esta aún no se conocen totalmente. Para entender los principios de una reacción química en cadena, primeramente debemos saber que la parte de la combustión que produce llamas es el resultado de la separación de vapores de la fuente combustible, que reconoce la existencia de una zona de interfase de llama, en la que paso a paso son descompuestas, luego de la destilación inicial, partículas de combustible, algunas de las cuales arden, mientras se recombinan y descomponen sucesivamente

INCENDIO Fuego fuera de control de magnitud no deseada.

Todo incendio conlleva a una ELEVACION DE TEMPERATURA y DESCOMPOSICION DEL MATERIAL, por lo tanto, químicamente, la elevación de la temperatura origina el proceso definido por PIROLISIS, siendo este proceso una descomposición química de la materia por acción del CALOR

Productos de la Combustión Cuando un combustible se quema, siempre habrá ciertos productos de la combustión, que son:

-

GASES DE COMBUSTIÓN

Gases que permanecen en el aire al enfriarse los productos de la combustión hasta sus temperaturas normales, además de su toxicidad, en condiciones de incendio se encuentras sumamente calientes y combinados con gases combustibles, de los que no alcanza la combustión completa, Cianuro de hidrógeno, monóxido y dióxido de carbono, amoniaco, dióxido de azufre, etc.

- FLAMAS O LLAMAS La flama es el cuerpo visible y luminoso de un gas quemándose, volviéndose más caliente y menos luminosa cuando está mezclada con más cantidades de Oxígeno.

- CALOR Es el producto de la combustión, que desempeña el papel más importante en la propagación del fuego; representando peligro a través de la exposición a los gases calientes y a la radiación.

-

HUMO

El humo es el producto visible de una combustión incompleta, que se compone de partículas de material residual y aerosoles (líquidos y partículas de carbón) en suspensión, que arrastran consigo aire y gases de combustión.

Transferencia de calor Debido a que el calor es energía desordenada, nunca es constante, pero es continuamente transferido de objetos de una temperatura más allá a aquellos que tienen una temperatura más baja, siendo por estos 3 métodos: -

CONDUCCIÓN

Transferencia de calor por contacto directo entre 2 cuerpos o por medio de un conductor de calor. La cantidad de calor que será transferido y su proporción de velocidad de transferencia por este medio depende de la conductividad del material a través del cual el calor esta pasando.

-

CONVECCION

Transmisión de calor por medio de un fluido, sea gas o líquido o cuando los líquidos o los gases, si son calentados se expenderán, haciéndose más livianos y moviéndose hacia arriba.

-

RADIACIÓN

Energía que se desplaza a través del espacio y la que al tropezar con un cuerpo es absorbido, reflejado o transmitido. El calor radiado es una de las principales fuentes de la propagación de fuego, y su importancia demanda un ataque defensivo en las partes donde la exposición a la radiación es Significante

RECORDAR

CONCEPTOS BÁSICOS:

-

Temperatura de inflamación.- (flashpoint o Punto de desprendimiento de vapores) Temperatura a la cual los materiales combustibles empiezan a desprender vapores inflamables.

-

Punto de ignición.- (Ignition Point o Temperatura de Ignición) Temperatura mínima que necesita alcanzar una substancia para inflamarse y sostenerse. Es superior a la temperatura de inflamación.

-

Rango de Inflamabilidad.- (Límite de inflamabilidad o Límite de Explosividad) Límites máximo y mínimo de concentración de un combustible en una atmósfera oxidante; que posibilitarán el que una llama, una vez iniciada, continúe propagándose a presión y temperatura especificadas.

-

Deflagración.- Reacción exotérmica que se propaga a través de los gases ardientes a un material que todavía no ha entrado en reacción.

Fuentes de Ignición: Son todos aquellas fuentes que pueden proveer de energía calorífica suficiente para sostener la combustión. -

-

Química : Por combustión espontánea, calor de combustión, de descomposición y de disolución Eléctrica : Por calentamiento de resistencias, calentamiento dieléctrico, calentamiento por inducción, corrientes de fuga, arco eléctrico, electricidad estática, calor por rayo Mecánica : Calor por fricción, chispas por fricción, calor por compresión Nuclear : Producido por la fusión y fisión nuclear

EXTINCION DE INCENDIOS De acuerdo a la Teoría del Tetraedro del Fuego, existen cuatro métodos para la extinción de los incendios. Estos son:

ENFRIAMIENTO Uno de los métodos mas comunes de extinción es el enfriamiento mediante agua, este proceso depende de la reducción de la temperatura en un combustible hasta un punto en el que no produzca suficiente vapor para arder para extinguir un incendio mediante la reducción de temperatura, se debe aplicar suficiente agua al combustible que arde para absorber el calor generado por la combustión.

EL CALOR EL AGENTE OXIDANTE

LA REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

E L B EL STI BU M O C

SEPARACION La fuente de combustible puede suprimirse deteniendo el flujo del combustible Líquido o gaseoso, o suprimiendo el combustible sólido en el camino del Incendio.

EL CALOR EL AGENTE OXIDANTE

LA REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

EL

COMBUSTIBLE

SOFOCACION

La dilución del oxigeno disponible en el proceso de combustión disminuye la Propagación del incendio y pueda extinguirlo totalmente con el tiempo El contenido del oxigeno puede reducirse inundando el área con un gas inerte El oxigeno puede también separarse del combustible expandiendo una capa de Espuma

EL CALOR EL AGENTE OXIDANTE

INHIBICIÓN

LA REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

LE B EL STI BU M O C

Los agentes extintores tales como algunos agentes químicos secos y Halogenados interrumpen la reacción de combustión y detienen las llamas Este método de extinción es efectivo para los combustibles gaseosos y líquidos Porque deben tener llama para arder

EL CALOR

LA REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

EL AGENTE EL OXIDANTECCOMBUSTIBLE COMBUSTIBLE

EXTINCIÓN DE INCENDIOS UTLIZANDO TÁCTICAS DE COMBATE

CLASIFICACION DE INCENDIOS

Los incendios se clasifican según el material que se quema:

CLASE

A

Intervienen materiales combustibles normales como la madera, la ropa, el papel Gran número de plásticos, forman fuegos incandescentes y dejan brasas como Residuo, pudiendo volver a encenderse nuevamente, en su mayoría (excepto Algunos materiales como el plástico) emiten humo blanco (combustión completa)

CLASE B Implican líquidos y gases inflamables y combustibles como la gasolina, el aceite La laca, la pintura, los alcoholes, producen altas temperaturas y humo color Negro intenso, por ser una combustión incompleta, no dejan residuo

CLASE C Involucra a todo fuego que compromete equipos energizados con corriente eléctrica viva y para los cuales el elemento extintor no sea conductor de la corriente, una vez desconectada la energía, el fuego, según el tipo de combustible comprometido, se transforma en fuego de clase A, B, D ó K

CLASE

D

Es la combustión que incluye a los metales tales como el magnesio, potasio, Titanio, zirconio, etc los que al arder alcanzan temperaturas muy elevadas Entre 2,700 a 3,300 ºC, requiriéndose para su extinción agentes que mantengan Sus cualidades frente a dichas temperaturas

CLASE

K

Son aquellos fuegos que se producen en las grasa producidas en las cocinas, son fuegos profundamente asentados que necesitan elementos de extinción especiales tales como el acetato de potasio

FASES DE UN INCENDIO Los métodos usados para extinguir un fuego dependerán en gran medida del estado en el que este se encuentre. Etapa incipiente o inicial

En esta primera etapa el oxigeno en la habitación se inalterable no

mantiene

_ ha sido reducido en consecuencia el fuego produce

vapor de agua, bióxido de carbono, monóxido de carbono, pequeñas cantidades de dióxido de azufre y otros gases; se comienza a generar calor que ira en aumento; en esta etapa el calor de la llama puede alcanzar los 530

ºC, pero la temperatura en el medio ambiente de

la habitacion se esta iniciando y aumentando muy poco.

Etapa de combustión libre

Ya en esta etapa donde el aire rico en oxigeno es absorbido hacia las llamas que en forma ascendente los gases calientes llevan el calor a ___las partes altas ____

del recinto confinándolos. Los gases calientes se acumulan

horizontalmente de arriba hacia abajo empujando al aire fresco a las zonas bajas y generando emisión de gases de combustión en los materiales combustibles mas cercanos, esta zona se la considera de _______presión___ positiva ____, la zona del aire fresco en las partes bajas se denomina

presión negativa

___________ o depresión, entre ambas

se forma una zona neutra denominada _________plano____neutral_____; en este momento el area incendiada se la puede calificar como fuego de libre desarrollo ya que esta completamente involucrada. En situaciones de esta tipo los bomberos deben estar entrenados para trabajar lo mas bajo que sea posible ya que podemos encontrar temperaturas que superen los ___________700____________________ºC. En esta etapa es cuando se pueden producir los distintos tipos de flashover y sus descargas disruptivas.

Etapa de arder sin llama. En esta ultima etapa, las llamas

dejan de existir ______

dependiendo del confinamiento del fuego y la hermeticidad del recinto, el fuego se reduce a brasas incandescentes el cuarto se llena completamente de humo denso y gases producto de la combustión incompleta que fue consumiendo el oxigeno paulatinamente. Todo el ambiente tiene la suficiente __________ ____________presión_______________como para dejarla escapar por las pequeñas aberturas que queden; el fuego seguirá reduciendo en este estado latente aumentando la temperatura por arriba del punto de ignición de los gases de combustión a mas de ____________600________________ºC. En esta etapa es donde se pueden llegar a producir los fenómenos de explosiones de humo o backdraft.

FENÓMENOS EN INCENDIOS EN INTERIORES

Un fuego confinado en una habitación puede comenzar con un lento tramite de combustion hasta que los gases en esta etapa inicial de la pirolisis lleguen a la temperatura de ignición ________________________ y produzcan llama, a partir de la aparición de llamas se comienza a producir un incremento mas acelerado de calor, propagación del fuego y mayor cantidad de gases de combustión súper calentados que se van confinando en las partes altas del techo, y van descendiendo en la medida que el incendio avanza, en la habitación observaremos tres partes bien definidas: parte alta ó “

zona

de presión positiva_________________”, parte baja ó “__zona_________ de presión negativa_______” y en el medio el “___plano_______________ __neutral_______”

El incendio continua avanzando, la habitación se va llenando de gases supercalientes la zona de

presión positiva_______________________

va descendiendo como así también y

la

zona

de

__presión

el plano neutral

__________

negativa_____________________________ó

depresión (en esta es donde el fuego toma el O2 necesario para sustentarse) cuando en la zona de gases de combustion comienzan aparecer llamas, esto nos indica que estamos por arriba de los ________600_____________ºC y que en algunos sectores se produce la mezcla gas/aire dentro de los parámetros de la gama de inflamabilidad.

El tramite del incendio continua incrementando la temperatura mas de ____700_______ºC y aumentando en consecuencia la zona de __presión____ positiva______________________ de gases súper calentados de combustión, el

fuego

continua

alimentándose

de

O2

por

la

parte

baja

de

________________presión negativa______________________ y las llamas aumentan de volumen.

En un momento, el incremento de la temperatura, la producción de gases de combustión de todo lo combustible dentro de la habitación y llamas hacen que el fuego se propague _______________súbitamente__________________ por todo el ámbito produciéndose la _____descarga____________________ _____disruptiva_________________reacción que en algunos casos puede tener violencia explosiva, esta energía es liberada por las aberturas de la habitación y conducida internamente por _______pasillos________________ ____________o

habitaciones__________________ lugares estos por los

que los bomberos se movilizan para llegar a la habitación incendiada.

EXPLOSION DE HUMO (BACKDRAFT) Es una explosión de violencia variable causada por la entrada repentina de aire en un compartimiento que contiene o a contenido fuego, y donde se ha producido la suficiente cantidad de humo (gases súper calentados de combustión) a consecuencia de la combustión incompleta del incendio en su etapa de arder sin llama por deficiencia de oxigeno.

En consecuencia al acudir los bomberos a un incendio que se encuentre a los finales de la etapa de combustión libre y comienzo de la etapa de arder sin llama o en su desarrollo corren serios riesgos de enfrentar estas explosiones de humo o backdraft.

En la etapa de arder sin llama en el ambiente encontraremos que, debido a la _______________combustión incompleta__________________, al intenso calor de la etapa de _______combustión libre________________________ a las partículas libres _________no quemadas _________________________ de carbono mas los gases inflamables como el ______CO________(monóxido de carbono) y el ________SO____________ (dióxido de azufre), todo esta listo para estallar en una intensa e instantánea __________combustión________ cuando el ambiente sea ventilado y se incorpore ______oxígeno__________

Por parte de los bomberos una ventilación inadecuada puede desatar este fenómeno calificado como explosión por su velocidad y destrucción

En la etapa de arder sin llama contamos con suficiente temperatura por encima del punto de ___________ignición____________________de los gases de combustión producto de la combustión incompleta por falta de __oxigeno____. El plano neutral baja a ____centímetros_____________________del piso esta señal la podremos advertir al observar en la quemazón de la puerta del recinto. Si a esta condición se le agrega ______aire fresco_________ producto de una rotura, o ventilación incorrecta, entonces...................................

Encontraremos

los

_________cuatro____________________

elementos

necesarios para tener fuego, no obstante en este caso con una reacción ___

súbita,

instantánea______

___y violenta ____________________________________como lo es la explosion de humo o __________backdraf___________________________, aliviando toda su intensidad por donde se originó la apertura, existen pocas posibilidades de supervivencia, en el backdraft en el interior de un cuarto, la explosión de humo puede dar lugar al _________rollover______________, el frente de llama corre por el pasillo quemando todo a su paso.

Signos y síntomas externos: 

Humo bajo presion.



Humo negro convirtiendose de un color grisaceo amarillento.



Aislamiento del incendio y calor excesivo.



Poca o nada de llama visible.



Humo que sale del compartimiento en bocanadas o pulsaciones.



Vidrios manchados por el humo, con rasgos violaceos, ennegrecidos, con apariencia como engrasados.



Ruidos sordos.



Una aspiración rápida de aire hacia adentro si se hace una apertura.

Signos y síntomas internos: 

Puede que este ocurriendo en un recinto interior y no lo sepamos.



El plano neutral esta a casi 20/25 cm del piso.



Al abrir alguna ventilacion se oira como el fuego aspira el aire.



Puede producirse un Rollover.

ESTA CONDICION SE DISMINUYE AL EFECTUAR VENTILACION EN EL PUNTO MAS ALTO DE LA EDIFICACION, LIBERANDO LOS GASES Y EL HUMO CALIENTE.

ESCALAS TERMICAS DE MEDICION Las escalas térmicas sirven para medir los grados de temperatura; los más comunes son los Celsius o Centígrados y Fahrenheit.

Por ejemplo:

Convertir 212º F a grados centígrados. (212 - 32) / 1.8 = 100 ºC

Convierta ahora Ud. 54 ºC a grados Fahrenheit.