El fenómeno físico – químico del fuego.

Hace un tiempo ya que tenía ganas de tratar este tema y quería hacerlo de manera tal que realmente les brinde los conocimientos claros y de manera sencilla para que todos lo comprendan.

El objetivo de este artículo es el de explicarles de manera fácil el fenómeno físico – químico del fuego, a partir de las teorías del triángulo y del tetraedro del fuego, de manera que comprendan el porqué y como aplicar las medidas de prevención y control de conatos de incendio, antes de que éstos aparezcan o se vuelvan incontrolables.

Los contenidos a tratar en general serán:

– Conceptos generales sobre el fuego
– Teoría del triángulo de fuego
– Teoría del tetraedro de fuego
– Clases de fuego
– Métodos de extinción.
– Norma NFPA 704, de la cual ya tienen bastante tratado el tema en mis otros artículos.

INCENDIO

Para empezar con la presente actividad me interesa primeramente exponer el concepto de qué es un incendio.

Es la acción del fuego descontrolado en un medio industrial, comercial  o cualquier lugar donde el ser humano desarrolla sus actividades ó en medios naturales como los incendios forestales.

Dicho esto, paso a tratar el tema específico del origen del fuego y su mecánica.

Origen y triángulo de fuego.

Para comprender  el fenómeno que produce un incendio , debemos analizar los aspectos básicos de la combustión.

Definimos combustión como la reacción química exotérmica entre un material combustible y un comburente(oxigeno) que da como resultado calor y luz con llamas , sin ellas o heterogénea (primero con llama y luego sin ella).

Todos los combustibles queman en fase gaseosa , un sólido debe pirogenar para entrar en combustión.

Por ejemplo en la madera a medida que aumenta la temperatura:

100°C no hay reacción.

150°C algunas reacciones químicas inocuas.

200°C comienza la emisión de gases(70% incombustibles CO₂ y 30% de combustibles CO)

220°C incrementa la emisión de CO y dismin del  CO₂ .

260°C emisión de hidrocarburos combustibles .

275 a 285 °C gran reacción endotérmica .

A 350°C sostenimiento de llama.

En un incendio se generan temperaturas entre 800 y 1300°C por lo cual vemos que la madera es eminentemente combustible , si observamos los valores anteriores.

Los gases emitidos se deben mezclar con el comburente(oxígeno) en una cantidad adecuada para el desarrollo del fenómeno.

A la cantidad adecuada de mezcla se la denomina Rango de Inflamabilidad o Explosividad expresado en % de combustible en volumen de aire.

Este rango está definido por dos límites , límite inferior de Explosividad (LIE) y límite superior de Explosividad (LSE) , variable para cada tipo de combustible.

En los extremos:

Mezcla Pobre: 0% de combustible y 100% de oxígeno.

Mezcla Rica: 100% de combustible y 0% de oxígeno.

No obstante ser el triángulo de indudable valor didáctico, usado como modelo del fuego durante muchos años, con el mismo no podían explicarse completamente algunas de las observaciones hechas con los halógenos, por ejemplo: el iodo es un agente extintor más eficaz que el bromo, que a su vez, es más efectivo que el cloro.

También se observó que entre los metales alcalinos, el potasio es más efectivo que el sodio. Por lo tanto, se estimó necesario ampliar el modelo ante­rior incorporando un cuarto factor que contempla la naturaleza química del fuego.

Observando el triángulo de fuego, podemos asegurar que para eliminar la combustión solo debemos eliminar uno de sus componentes con lo cual se destruye la figura.

En esta simple medida nos basamos para definir los distintos métodos de extinción , es decir que se basan en eliminar uno de los componentes del fuego.

La dilución o eliminación del oxidante se puede realizar mediante un gas inerte.

El Tetraedro del Fuego

Las investigaciones realizadas durante los últimos años han descubierto que detrás del frente de llamas existen una serie de especies activas (iones, radicales libres, carbón libre, etc.) que son las responsa­bles de las reacciones químicas en cadena que se producen en dicho frente.

Por consiguiente, se propone la nueva representación con un tetraedro, que además de mantener una simbología simi­lar amplia el modelo sin alterar la concurrencia simultánea de los cuatro (4) factores presentes. El cuarto, factor es la Reacción en Cadena.

Al retirar uno o más de los cuatro (4) elementos que com­ponen el tetraedro se produce la extinción. La eliminación del cuarto factor significa interrumpir un proceso químico y por consiguiente habrá una extinción química aunque, ade­más, puede estar presente una extinción física.

Descripción de cada uno de los cuatro factores

Seguidamente les desarrollaré uno a uno los factores intervinientes en el tetraedro, antes descripto.

Combustible. Agente Reductor

Un combustible es en sí un material que puede ser oxi­dado, por lo tanto, en la terminología química es un agente reductor, puesto que reduce a un agente oxidante cediéndole electrones a este último.

Como ejemplo podemos mencionar por ejemplo:

Carbón; monóxido de carbono, hidrocarburos, elementos no metálicos, como azufre y fósforo, sustancias celulósicas, como maderas, textiles, papel, metales como aluminio, magnesio, titanio, sodio, solventes orgánicos y alcoholes en general.

Como vemos los combustibles pueden estar en cualquier estado de agregación, sólido, líquido o gaseoso, pero debemos aclarar que lo que arde con llamas en los combustibles, son los vapores que ellos desprenden en el proceso de la combustión. Cuando una madera es encendida, son los vapores que ella genera los que realmente entran en llama, y en este caso particular puede haber una superficie incandescente (brasa) además de llama.

Las sustancias normalmente en estado sólido mantienen una combustión de masa, elevándose la temperatura de la misma en toda la superficie a medida que el fuego se ex­tiende hacia el núcleo. La técnica principal de extinción es la de refrigerar la masa incandescente.

En los combustibles líquidos, el intenso calor radiante que genera vapores en cantidades crecientes, los que alimen­tan el fuego (llamas), la técnica fundamental ha de ser la de cubrir el espejo líquido evitando la transferencia de calor y la libre generación de vapor (ejemplo: usando espuma).

Los gases arden en toda su masa produciendo gran par­te de ellos serios riesgos de explosión. Como los líquidos ar­den produciendo exclusivamente llamas. La técnica clásica de extinción es saturarlos de material inerte o evitar su con­tacto con la fuente de calor.

En todos los casos las técnicas modernas de extinción combinan métodos físicos con los químicos, siendo los elementos extintores seleccionados en función del tipo de combustible.

Bueno hasta aquí hemos llegado por hoy, en el próximo post continuaré desarrollando el tema describiendo cada uno de los cuatro factores.

Me despido cordialmente y espero que el presente sea un tema de utilidad y formación profesional para ser aplicado en su ámbito laboral o de estudio.

Un saludo y hasta la próxima.

Ing. Daniel Epíscopo

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