Leccion 7 - Comportamiento del Fuego.doc

Cuerpo General de Bomberos Voluntarios del Perú Dirección General del Centro de Instrucción DIGECIN Curso de Bomberos Profesionales ___________________________________________________________________________________

OBJETIVOS

LECCION 7

COMPORTAMIENTO DEL FUEGO

Al finalizar la lección, el participante será capaz de: 1. Explicar el concepto del triángulo y del tetraedro de fuego 2. Nombrar los cuatro productos de la combustión. 3. Explicar las tres formas de transferencia de calor 4. Explicar los cuatro métodos para la extinción de incendios 5. Enumerar fuegos.

las

clases

de

6. Enumerar las tres fases del incendio. 7. Listar los fenómenos que se presentan en incendios en interiores.

Plan de Lección Rev. Abril / 2009

PL 7-


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 (reacción química) de un material combustible, la cual desprende energía en forma de luz y calor. A este proceso también se le denomina combustión. Lo que en realidad se queman 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 el proceso de combustión

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


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 Gases de Combustión. Son aquellos gases producto de la oxidación de un combustible en su estado natural, que permiten la reacción en cadena.

 Temperatura. Es el modo de medir el calor en un incendio o fuego y se determinan mediante escalas.

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 brasas el cual no puede existir si es que falta algunos de los elementos.


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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 atmosferas carentes de oxigeno. 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 TRIANGULO DE FUEGO 

Combustible.- (Agente reductor)

El combustible se define como cualquier sólido, liquido ó gas, que puede ser oxidado 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 oxigeno que se encuentra en el aire, sin embargo el uso del término “agente oxidante” ayuda a explicar cómo 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.


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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 enrgia 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 destinación 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

fuego

conlleva

a

una

ELEVACION

DE

TEMPERATURA

y

DESCOMPOSICION DEL MATERIAL, por lo tanto, químicamente, la elevación de la temperatura origina el proceso definido como PIROLISIS, siendo este proceso una descomposición química de la materia por acción del CALOR


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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 encuentran 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.


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-

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.


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

CONDUCCIÓN

Transferencia de calor por contacto directo entre dos 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 está pasando.

-

CONVECCION

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


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-

RADIACIÓN

Es la transmisión de energía a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas la cual que al tropezar con un cuerpo es absorbido, reflejado o transmitido, atraviesa cuerpos traslucidos. 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.


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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, descomposición y de disolución.


calor

de

combustión,

de

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-

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


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EXTINCION DE FUEGOS 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 más comunes de extinción es el enfriamiento mediante agua, este proceso depende de la reducción del calor en un combustible hasta un punto en el que no produzca suficiente vapor para arder. Para extinguir un incendio mediante una reducción de temperatura, se debe aplicar suficiente agua al combustible que arde para absorber el calor generado por la combustión. Nota: Pedir ejemplos a los participantes.

EL CALOR

LA REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

EL AGENTE OXIDANTE


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SEPARACION

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

Nota: Pedir ejemplos a los participantes.

EL CALOR EL AGENTE OXIDANTE



L B I EL ST U B E M O C

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SOFOCACION

Es disminuir el % de oxigeno en el ambiente , esto se puede lograr diluyendo, reduciendo o desplazando el oxigeno del ambiente.

Nota: Pedir ejemplos a los participantes.

EL CALOR EL AGENTE OXIDANTE



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INHIBICIÓN

Como consecuencia de la separación de vapores de la fuente combustible estos se descomponen en la zona de interface de llama produciendo radicales libres algunas de las cuales arden, mientras que otros se recombinan y descomponen sucesivamente, en este momento los agentes extintores producen la inhibición y/o rupturas de las reacciones en cadena impidiendo su propagación.

EL CALOR


EL AGENTE EL OXIDANTECCOMBUSTIBLE COMBUSTIBLE


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EXTINCIÓN DE FUEGO UTLIZANDO METODOS DE COMBATE


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CLASIFICACION DE FUEGOS Los fuegos se clasifican según el material que se quema:

CLASE

A

Es el producido por la combustión de sustancias solidas como la madera, la ropa, el papel, gran numero 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 bases inflamables y combustibles como la gasolina, el aceite, la laca, la pintura, alcoholes, producen altas temperaturas y humo color negro intenso, por ser combustión incompleta no dejan residuos.


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CLASE C Involucra a todo fuego que compromete a equipos energizados con corriente eléctrica viva y para los cuales el elemento extintor no debe ser 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 o K.


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CLASE

D

Es la combustión que incluye a los metales combustibles, tales como el magnesio, potasio, titanio, zirconio, etc. Los que al arder alcanzan temperaturas muy elevadas entre los 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 grasas producidas por las cocinas son fuegos profundamente asentados que necesitan elementos de extinción especiales tales como el acetato de potasio


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FASES DE UN INCENDIO ESTRUCTURAL 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 mantiene inalterable no 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 habitación 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 área 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.


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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 más de 600 ºC. En esta etapa es donde se pueden llegar a producir los fenómenos de explosiones de humo o backdraft.


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FENÓMENOS EN INCENDIOS EN INTERIORES

Un fuego confinado en una habitación puede comenzar con un lento tramite de combustión 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”


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El incendio continua avanzando, la habitación se va llenando de gases supercalientes la zona de presión positiva va descendiendo como así también el plano neutral y la zona de presión negativa ó depresión (en esta es donde el fuego toma el O2 necesario para sustentarse) cuando en la zona de gases de combustión 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.


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El tramite del incendio continua incrementando la temperatura más 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.


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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

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.


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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 CO2(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 inadecuadamente y se incorpore oxigeno.

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


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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.....


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Encontraremos los cuatro elementos necesarios para tener fuego, no obstante en este caso con una reacción súbita, instantánea y violenta conocida como explosión de humo o Backdraft,

aliviando toda su intensidad por donde se

originó la apertura, existen pocas posibilidades de supervivencia durante un backdraft

al interior de un cuarto, la explosión de humo puede dar lugar al

rollover; el frente de la llama corre por el pasillo quemando todo a su paso.


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Signos y síntomas externos:        

Humo bajo presión. Humo negro convirtiéndose de color grisáceo amarillento Aislamiento del incendio y calor excesivo. Poco a nada llama visible Humo que sale del compartimento en bocanadas o pulsaciones Vidrios manchados por el humo, con rasgos violáceos, ennegrecidos, con apariencia como engrasados. Ruidos sordos. Una aspiración rápida de aire hacia adentro si se hace una apertura

Signos y síntomas internos:  

El plano neutral esta casi 20 a 25 cm. del piso Al abrir alguna ventilación se oirá como el fuego aspira el aire

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


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