Gestión del fuego: concepto y principios del fuego

AACCTTIIVVIIDDAADD::

PPRRAACCTTIICCAA NNºº 11:: PPRRIINNCCIIPPIIOOSS YY CCOONNCCEEPPTTOOSS DDEELL FFUUEEGGOO

AALLUUMMNNOO::

MMAANNUUEELL JJOOSSÉÉ MMOORRAALLEESS MMAARRTTÍÍNNEEZZ

DDOOCCEENNTTEE::

AALLBBEERRTT CCEERRVVEERRAA YY AALLBBEERRTT VVIILLAANNOOVVAA

AASSIIGGNNAATTUURRAA::

GGEESSTTIIÓÓNN DDEELL FFUUEEGGOO..

CCUURRSSOO::

TTEERRCCEERR CCUURRSSOO DDEELL GGRRAADDUUAADDOO EENN PPRREEVVEENNCCIIÓÓNN YY SSEEGGUURRIIDDAADD

IINNTTEEGGRRAALL..

((11eerr CCUUAATTRRIIMMEESSTTRREE))..

FFEECCHHAA::

NNOOVVIIEEMMBBRREE,, 22000099..

GGEESSTTIIÓÓNN DDEELL FFUUEEGGOO

PPrrááccttiiccaa 11:: PPrriinncciippiiooss yy ccoonncceeppttooss ddeell ffuueeggoo..

Pág. 2 de 14

3º Curso

Manuel José Morales Martínez Graduado en Prevención y Seguridad Integral

1. Procesos de combustión ............................................................................................. 4

a) ¿Qué es el fuego? ............................................................................................................................. 4

b) Triangulo del fuego y sus variaciones. .............................................................................................. 4

c) Tetaedro del fuego. ........................................................................................................................... 4

2. Características físicas y propiedades importantes de los materiales .................... 6

a) Comportamiento de los sólidos delante del frente del fuego. ............................................................ 6

b) Comportamiento de los líquidos delante del frente del fuego. ........................................................... 7

c) Comportamiento de los gases. .......................................................................................................... 7

I. Limite de inflamabilidad de los gases. ............................................................................................................................. 8

II. Ley de los gases. ........................................................................................................................................................... 9

3. Temperatura de ignición .............................................................................................. 9

a) Punto de inflamación. ........................................................................................................................ 9

b) Punto de ignición. .............................................................................................................................. 9

c) Punto de autoignición. ....................................................................................................................... 9

4. Calor y sus efectos ..................................................................................................... 10

a) Calor de combustión. ...................................................................................................................... 10

b) Calor específico. ............................................................................................................................. 10

c) Calor de fusión. ............................................................................................................................... 10

d) Transferencia del calor. ................................................................................................................... 11

I. Conducción. .................................................................................................................................................................. 11

II. Radiación. .................................................................................................................................................................... 11

III. Convección. ................................................................................................................................................................. 12

5. Métodos de extinción ................................................................................................. 13

a) Inanición. ......................................................................................................................................... 13



Pág. 3 de 14

3º Curso


b) Sofocación. ..................................................................................................................................... 13

c) Enfriamiento. ................................................................................................................................... 14

d) Inhibición. ........................................................................................................................................ 14



Pág. 4 de 14

3º Curso


11.. PPrroocceessooss ddee ccoommbbuussttiióónn

aaa))) ¿¿¿QQQuuuééé eeesss eeelll fffuuueeegggooo???

El fuego es una reacción química capaz de generar energía en forma de calor. Esta reacción química

es denominada combustión o reacción de oxidación de dos sustancias (combustible y comburente),

que dan como consecuencia unos productos (humos y gases), con un desprendimiento de energía en

forma de calor y llamas (luz). La combustión es una reacción exotérmica auto-alimentante que abarca

un combustible en su fase condensada, en fase gaseosa, o en ambas fases por el oxígeno atmosférico

y, la emisión de la luz. Por otro lado, es un proceso físico-químico mediante el cual una sustancia bajo

ciertas condiciones especiales, cede electrones o esta sustancia oxida a otra llamada agente oxidante

mediante generación de energía. Esta se produce por oxidación rápida de una materia. Se dice

también que es la oxidación rápida de un combustible combinado con el agente comburente

desprendiendo luz, llama y calor.

bbb))) TTTrrriiiaaannnggguuulllooo dddeeelll fffuuueeegggooo yyy sssuuusss vvvaaarrriiiaaaccciiiooonnneeesss...

La Teoría del fuego fue en sus inicios explicada bajo el concepto del triángulo del fuego. Para

producirse el fuego el triángulo ha de presentarse en sus 3 elementos: comburente, combustible y

energía de activación. Es la base sobre la que se apoya la prevención y la lucha contra el fuego,

consistente en romper los elementos que componen el triángulo del fuego.

Para que el fuego se produzca, según esta teoría, el oxígeno del aire se combina con los materiales

que arden, pero en forma violenta, produciendo una oxidación rápida llamada

combustión. Para que este material entre en combustión se necesitan ciertas

condiciones: la primera es contar con suficiente oxígeno, como por ejemplo el

aire; la segunda condición es que exista material combustible.; y la tercera

condición se tenga suficiente calor para que la combustión se inicie.

Con el transcurso de los años fueron surgiendo fenómenos imposibles de explicar por esta teoría.

ccc))) TTTeeetttrrraaaeeedddrrrooo dddeeelll fffuuueeegggooo...

Todo lo explicado en el punto anterior llevo a pensar en la existencia de un cuarto elemento

constitutivo del fuego, ya que cuando se ha logrado encender un fuego, con frecuencia puede



Pág. 5 de 14

3º Curso


mantenerse por sí solo, sin apagarse, hasta que sólo quedan

cenizas. Para explicar este hecho del fuego, la ciencia más

actual agrega un cuarto elemento a los tres que ya han

mencionada anteriormente: la reacción en cadena. Cuando el

fuego es suficientemente intenso, aparecen llamas y se libera mucho

calor. Esto facilita que el oxígeno y los combustibles se combinen, con

lo cual hay nuevas llamas y más calor. Esta reacción en cadena se

repite mientras quede oxígeno y combustible, a menos que algo

interrumpa este circuito.

De aquí surgió la teoría del tetraedro del fuego. La razón de usar un tetraedro y no un cuadrado es que

cada uno de los cuatro elementos esta directamente adyacente y en conexión con cada uno de los

otros elementos.

Los cuatros elementos son:

1. Material combustible (agente reductor). Son los elementos que en presencia de comburente

y energía de activación pueden iniciar la combustión. El material combustible puede ser

cualquiera: sólido, líquido o gas. La mayoría de los sólidos y líquidos se convierten en vapores

o gases antes de entrar en combustión. Es toda sustancia o materia que pueda arder en el

seno de un gas. Puede ser Líquido, Sólido o Gaseoso, como por ejemplo la gasolina, el papel,

o el acetileno.

2. Comburente (agente oxidante). Son los elementos oxidantes de la reacción de combustión,

capaces de absorber electrones de otros átomos diferentes. Cabe remarcar que el aire que

respiramos está compuesto de 21% de oxigeno, siendo este agente un comburente que puede

activar el proceso de combustión. Por otra parte, el fuego requiere una atmósfera de por lo

menos 16% de oxigeno.

3. Energía de activación - Calor (energía activadora). Es la cantidad de energía que se

necesita aportar al sistema inhibido para darle la posibilidad de entrar en reacción. En este

punto se despiden suficientes vapores que permiten que ocurra la ignición.

4. Reacción en Cadena. Es el proceso gradual con una velocidad de reacción exponencial

positiva. Puede ocurrir cuando el resto de los elementos están presentes en las condiciones y



Pág. 6 de 14

3º Curso


proporciones apropiadas. El fuego ocurre cuando se lleva a cabo esta rápida oxidación o

incendio.

En este esquema se representa la combinación de los cuatro elementos que deben estar presentes

para que el fuego llegue a producirse. Cada elemento del tetraedro debe estar en su lugar para que se

produzca la combustión. Este concepto del tetraedro del fuego es básico, como ya se ha indicado

anteriormente, para estudiar la supresión, prevención e investigación de incendios. Si la ignición se ha

producido, el fuego se extingue cuando uno de los cuatro elementos se elimina de la reacción.

22.. CCaarraacctteerrííssttiiccaass ffííssiiccaass yy pprrooppiieeddaaddeess iimmppoorrttaanntteess ddee llooss

mmaatteerriiaalleess

aaa))) CCCooommmpppooorrrtttaaammmiiieeennntttooo dddeee lllooosss sssóóólll iiidddooosss dddeeelllaaannnttteee dddeeelll fffrrreeennnttteee dddeeelll fffuuueeegggooo...

Los materiales sólidos presentan las siguientes características:

Tienen forma y volumen determinados.

Sus enlacen moleculares son muy fuertes.

Todos los sólidos combustibles queman produciendo cenizas. La combustión que genera puede ser

con llama o incandescente. La combustibilidad de los sólidos depende, entre otros factores, de:

Contenido húmedo del sólido.

Conductibilidad calorífica.

Aptitud y Temperatura de ignición.

Grado de combustión.



Pág. 7 de 14

3º Curso


Velocidad de propagación.

Carga térmica.

Los materiales sólidos se someten primero a un proceso de descomposición de su estructura

molecular, a elevada temperatura, hasta llegar a la formación de gases que pueden ser oxidados.

bbb))) CCCooommmpppooorrrtttaaammmiiieeennntttooo dddeee lllooosss lll íííqqquuuiiidddooosss dddeeelllaaannnttteee dddeeelll fffrrreeennnttteee dddeeelll fffuuueeegggooo...

Los materiales líquidos presentan las siguientes características:

Tienen volumen constante y la forma queda definida por su contenedor.

Lo que arde no es el líquido, si no sus vapores.

El punto de inflamación o Flash Point es la temperatura mínima bajo la cual un líquido en equilibrio con

su vapor, pone una cantidad suficiente de éste para que en contacto con una fuente de ignición se

encienda. Son considerados peligrosos aquellos líquidos cuyo punto de inflamación o Flash Point roza

los 21ºC. La velocidad de combustión y propagación de un líquido variará en función de:

La presión de vapor.

Punto de inflamación y ebullición.

Índice de evaporación.

Calor latente de vaporización.

Calor de combustión.

Viscosidad.

Densidad.

Volatilidad,

Limites de inflamabilidad

Deberá prestarse especial atención a estos factores para determinar el comportamiento de los líquidos

frente el fuego. Asimismo, hay que resaltar que los líquidos primero se vaporizan, luego se mezclan con

el comburente y finalmente se someten a la acción de la llama para iniciar su reacción.

ccc))) CCCooommmpppooorrrtttaaammmiiieeennntttooo dddeee lllooosss gggaaassseeesss...

Los materiales gaseosos presentan las siguientes características:

Carecen de volumen y forma propia.

Toda masa gaseosa tiende a ocupar el mayor espacio posible.



Pág. 8 de 14

3º Curso


Nula cohesión y a la gran energía cinética de sus moléculas

Alta movilidad de sus moléculas.

Se distribuye uniformemente dentro del recipiente que los almacena.

Una característica importante de un gas es su capacidad de comprimir su volumen cuando se ejercen

fuerzas mecánicas sobre él que tienden a restringir el movimiento libre de las moléculas. En los gases

no se produce un cambio de estado a no ser que se modifique la presión y/o la temperatura. De esta

forma su comportamiento está estrechamente relacionado con: la presión, el volumen, la temperatura, y

la masa del material. Presentan sobre los sólidos y líquidos ventajas de transporte y almacenamiento,

así como mayor luminosidad de llama y mayor poder calorífico, debido a su mayor facilidad de mezcla

con el comburente. El gas es inflamable si puede arder en concentraciones normales de oxigeno en el

aire. Su inflamabilidad depende de sus límites de inflamación y de su temperatura de ignición. Según

sus propiedades físicas se podrían clasificar en comprimidos, licuados y criogénicos, y según su origen

en puros, (verdaderos) e industriales, (subproductos). También es importante tener en cuenta la

capacidad de los gases combustibles de producir explosiones, a la hora de su extinción.

II.. LLiimmiittee ddee iinnffllaammaabbiilliiddaadd ddee llooss ggaasseess..

Son los límites, máximo y mínimo, de la concentración de un combustible dentro de un medio oxidante

para entrar en combustión. Por un lado tenemos el Límite superior de inflamabilidad (LSI), que es la

máxima concentración de combustible en comburente para que se pueda iniciar la combustión. Y por el

otro, el Límite inferior de inflamabilidad

(LII), que es la mínima concentración de

combustible en comburente para que se

pueda iniciar la combustión. Por debajo

de este último, no hay suficiente

concentración de combustible para que se

inicie la combustión y por encima del LSI

hay una falta de comburente para que se

produzca la combustión. A las

concentraciones comprendidas entre

estos límites se denomina Rango de

inflamabilidad. En cuanto a la temperatura, un aumento hace que disminuya el LII y que se incremente

el LSI, es decir se produce una mayor amplitud de la mezcla inflamable.



Pág. 9 de 14

3º Curso


IIII.. LLeeyy ddee llooss ggaasseess..

Esta Ley resume la relación entre la masa de un gas y las variables P, V y T. En una mezcla de gases,

la presión total ejercida por los mismos es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviese

solo en las mismas condiciones. El estado de un gas, queda determinado al relacionar estas tres

magnitudes: volumen (V), temperatura (T) y presión (P). De esta ley se deduce que un mol de gas

ocupa siempre un volumen igual a 22,4 litros a 0 °C y 1 atmósfera. Gracias a esta Ley se entendió el

comportamiento de los gases:

Está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero de una mezcla de gases

diferentes.

Contiene un número pequeño de moléculas, así su densidad es baja y su atracción molecular

es nula.

El volumen de gas que ocupa es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente.

Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, están en constante movimiento, por lo

que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente contenedor.

33.. TTeemmppeerraattuurraa ddee iiggnniicciióónn

aaa))) PPPuuunnntttooo dddeee iiinnnffflllaaammmaaaccciiióóónnn...

Es la temperatura más baja que necesita un líquido contenido en un recipiente abierto para emitir vapores en

proporción suficiente para que alcance el Límite Inferior de Inflamabilidad, y cualquier foco de ignición provoque

su combustión. Asimismo puede extinguirse retirando este foco de ignición.

bbb))) PPPuuunnntttooo dddeee iiigggnnniiiccciiióóónnn...

Es la mínima temperatura necesaria a la cual los vapores generados por un combustible comiencen a arder.

Alcanzada esta temperatura y una vez iniciada la ignición, la velocidad de aporte de vapores emitidos es

suficiente para que se mantenga la llama. A diferencia del punto de inflamación, si retiramos la energía de

activación, se mantiene la combustión. Es una temperatura de escala inmediatamente superior a la de

inflamación (1 ó 2 ºC) en la mayoría de los líquidos y algo mayores en sólidos y ninguna diferencia en gases.

ccc))) PPPuuunnntttooo dddeee aaauuutttoooiiigggnnniiiccciiióóónnn...

Se denomina temperatura de autoignición a la temperatura mínima en que un gas inflamable o mezcla de aire-

vapor en contacto con el aire arde espontáneamente o es calentado en su superficie sin necesidad de una fuente

de ignición. Al alcanzarla la energía de activación es suficiente para que se inicie la reacción de combustión. Los



Pág. 10 de 14

3º Curso


vapores y gases arderán espontáneamente a una temperatura más baja en oxígeno que en el aire. Esta

temperatura es la máxima para que el combustible arda espontáneamente en presencia del comburente, sin más

aporte energético. Cabe resaltar, que cuanto menores sean estas temperaturas, mayor grado de peligrosidad

presentará el material.

44.. CCaalloorr yy ssuuss eeffeeccttooss

aaa))) CCCaaalllooorrr dddeee cccooommmbbbuuussstttiiióóónnn...

Físicamente es el resultado entre la cantidad de calor (Q) que suministrada por determinada masa (m)

de un combustible al ser quemada, y la masa considerada. Es una energía envuelta para quemar

compuestos que resulta en la producción de los óxidos de los elementos de dichos compuestos. El

valor del calor de combustión da una idea de la fortaleza de los enlaces, en que se desprende calor de

una reacción química en la que se quema una materia en presencia de oxígeno, para obtener C02 y

H20.

bbb))) CCCaaalllooorrr eeessspppeeecccííífffiiicccooo...

El calor específico define el calentamiento de un material en contacto o en proximidad de una fuente de

calor. Es la cantidad de calor que hay que suministrar a una unidad de masa para elevar su

temperatura en una unidad, ya sea kelvin o Celsius, a partir de una temperatura dada. Es la capacidad

calorífica de una sustancia. Su resultado depende del material y relaciona el calor que se proporciona a

una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura que se aplica. En general,

el valor del calor específico depende de la temperatura inicial, aunque en muchos procesos

termodinámicos su variación es tan pequeña que puede considerarse constante.

Adjunto video explicativo: http://www.youtube.com/watch?v=J5fst-9I7n8

ccc))) CCCaaalllooorrr dddeee fffuuusssiiióóónnn...

Es la cantidad de calor necesaria para transformar un sólido a su temperatura de fusión en líquido, a la

misma temperatura. Es la energía adicional requerida para ir del punto de transición entre sólido y

líquido.

http://www.youtube.com/watch?v=J5fst-9I7n8



Pág. 11 de 14

3º Curso


ddd))) TTTrrraaannnsssfffeeerrreeennnccciiiaaa dddeeelll cccaaalllooorrr...

II.. CCoonndduucccciióónn..

Es el proceso que se produce por contacto térmico entre dos cuerpos, sus partículas individuales están

a diferentes temperaturas. Este hecho

produce que las partículas lleguen al equilibrio

térmico. La energía calorífica se transmite

desde una molécula a la contigua. Las

moléculas vibran alrededor de su posición

media y transmiten la energía calorífica por

ches con sus vecinas.

Puede darse en sólidos, líquidos o gases, aunque se presenta con mayor claridad en los sólidos. La

capacidad de conducción de calor varía según los materiales. En situaciones de incendio, la

conductividad térmica es importante en razón del peligro de propagación del fuego. Una viga de acero

atravesando de una a otra parte de una pared incombustible, podría ser la causa de propagación del

fuego debido a la conducción del calor a lo largo de la viga.

IIII.. RRaaddiiaacciióónn..

Es el proceso de transmisión de calor de un cuerpo a otros mediante el espacio en línea recta. Este tipo

de transmisión no implica contacto entre los cuerpos. Se transmite a través de ondas



Pág. 12 de 14

3º Curso


electromagnéticas. Este proceso implica una doble transformación de la energía para llegar al cuerpo

que se va a propagar: primero de energía térmica a radiante, y luego a viceversa. Todas las formas de

energía radiante se propagan en línea recta a la velocidad de la luz, disminuyendo con el cuadrado de

la distancia a la fuente de radiación.

Cuando la energía radiante incide sobre un cuerpo existen tres resultados: transmisión, absorción y

reflexión. Las características de la superficie del cuerpo afectan a su capacidad absorbente o para

reflejar la radiación. Normalmente, los buenos

reflectantes suelen ser malos absorbentes. Estas

características deberán tenerse en cuenta en los

edificios con muchos ventanales con cristaleras. El

calor radiado viaja por el especio hasta ser absorbido

por un cuerpo opaco. Contacto directo de la llama.

IIIIII.. CCoonnvveecccciióónn..

En el proceso de convección, la energía calorífica se transmite por todo el fluido debido al movimiento

de las moléculas hasta que se encuentre un estado de temperatura uniforme. Únicamente se produce

en fluidos, ya sean líquidos o gases. Cuando un líquido o gas se calienta, se expande y así se vuelve

menos denso, tendiendo a subir de nivel y desplazar el volumen más frío hacia abajo. Además la

convección siempre está acompañada de la conducción a causa del contacto directo existente entre

partículas de distinta temperatura en un líquido o gas en movimiento.



Pág. 13 de 14

3º Curso


El transporte de calor está inseparablemente ligado al movimiento del propio medio, el cual implica el

movimiento de volúmenes de fluido de regiones que están a temperatura, a regiones que están a otra

temperatura. En relación directa con el fuego, la expansión de un fuego por convección, tiene

seguramente más influencia que los comentados anteriormente a la hora de definir la estrategia de

intervención. El calor transmitido tendrá en la mayoría de casos, dirección vertical, aunque el aire

puede llevarlo en cualquier dirección.

55.. MMééttooddooss ddee eexxttiinncciióónn

aaa))) IIInnnaaannniiiccciiióóónnn...

Método de extinción que utiliza el efecto de disminución de la concentración de combustible en el

espacio de la reacción. El fuego precisa para su mantenimiento de nuevo combustible que lo alimente.

Si el combustible es eliminado de las proximidades de la zona de fuego, este se extingue al consumirse

los combustibles en ignición. Para conseguirlo, debe actuarse:

Directamente sobre la zona de fuego de gases o líquidos, cortando el flujo, o bien quitando los

sólidos o recipientes que contengan los líquidos o gases en sus proximidades.

Indirectamente refrigerando los combustible alrededor de la zona de fuego afectada.

Por otro lado, el incendio puede llegarse a extinguir en algunos casos de forma eficiente con la

remoción de la fuente combustible. Esto se puede lograrse deteniendo el flujo de un combustible líquido

o gaseoso, o removiendo el combustible sólido del área del gaseoso del incendio. Otro método de

remoción del combustible es el permitir que el incendio continúe hasta que el combustible sea

consumido.

bbb))) SSSooofffooocccaaaccciiióóónnn...

Método de extinción que utiliza el efecto de eliminar el comburente del espacio de reacción. Se puede

conseguir desplazando el oxigeno o bien cubriendo la reacción con un elemento que lo aísla del

exterior. Como la combustión consume grandes cantidades de oxígenos, precisa oxígeno fresco a la

zona de fuego de forma constante. Este proceso puede cortarse:

Rompiendo el contacto entre combustible y aire, recubriendo el combustible con un material

incombustible, como por ejemplo una manta ignífuga, arena, espuma, polvo, tapa de sartén,

etc.



Pág. 14 de 14

3º Curso


Dificultando el acceso de oxígeno fresco a la zona de fuego cerrando las puertas y/o ventanas.

Diluyendo la mezcla proyectando a la zona de fuego un gas inerte (N2 ó CO2) en suficiente

cantidad para que la concentración de oxígeno disminuya por debajo de la concentración

mínima necesaria. Se obtendrá el mismo efecto con menor efectividad proyectando agua sobre

el fuego, que al evaporarse disminuirá la concentración de oxígeno. Conseguimos mayor

efectividad si el agua es pulverizada.

ccc))) EEEnnnfffrrriiiaaammmiiieeennntttooo...

Método de extinción que utiliza el efecto de eliminar el calor necesario de la reacción para que esta

tenga tendencia a parase. De la energía desprendida el proceso de combustión, parte es disipada en el

ambiente y parte inflama nuevos combustibles propagando el incendio. La extinción del fuego resultaría

de la eliminación de la energía de activación. La forma de conseguirse es arrojando sobre el fuego

sustancias que por su descomposición o cambio de estado absorban esta energía. El efecto

refrigerante de los productos de extinción se basa en la conversión endotérmica de fase, como la

evaporación, la sublimación, una descomposición absorbiendo calor, etc. El agua o su mezcla con

aditivos, es prácticamente el único agente capaz de enfriar notablemente el foco, sobre todo si se

emplea pulverizada.

ddd))) IIInnnhhhiiibbbiiiccciiióóónnn...

Método de extinción que utiliza el efecto de romper las cadenas de reacción, de esta forma evita que

los fragmentos reactivos continúen la reacción. Las reacciones resultantes de la combustión progresan

a nivel atómico a causa de un mecanismo de radicales libres. Si su formación es neutralizada, antes de

su reunificación en los productos de combustión, la reacción se detiene. Este efecto se puede

conseguir mediante un producto extintor que actúe directamente sobre el mecanismo de la reacción en

cadena, o que el producto extintor actúe como pared que absorba la energía excedente de la

recombinación.

Gestión del fuego: concepto y principios del fuego

Documents

Transcript of Gestión del fuego: concepto y principios del fuego