Incendios de interior. Ventilación de incendios

En los incendios confinados de viviendas, los materiales sintéticos (polímeros plásticos) arden con mayor rapidez pero durante menos tiempo, mientras que los muebles compactos de madera o aglomerado evolucionan más lentamente pero se mantienen ardiendo más tiempo.

Para arder, la madera o el papel necesitan emitir en su superficie 2 g/m²s de gases combustibles, frente al 1 g/m²s que necesitan los materiales plásticos, que tienen mayor contenido energético. La superficie de la madera debe alcanzar una temperatura de entre 500 y 600 ºC para que sus vapores se autoinflamen en ausencia de llama piloto.

Sometidos a la misma radiación de 20 kW/m², el aglomerado arde pasados 3 minutos, mientras que el contrachapado, con un coeficiente de inercia térmica (kρc) mucho menor, se inflama en apenas 50 segundos.

Datos clave:

• Sintéticos: arden rápido y poco tiempo. Madera: evolución lenta y arde más tiempo.
• Emisión de gases combustibles: madera/papel 2 g/m²s; plásticos 1 g/m²s.
• Autoinflamación de vapores de madera sin llama piloto: 500-600 ºC.
• A 20 kW/m²: aglomerado se inflama en 3 min; contrachapado (menor kρc) en 50 segundos.

Cuando el material que arde se sitúa en una esquina del recinto en lugar de en su centro, el incendio progresa con mayor velocidad, ya que el acceso de aire está más limitado y el calor reflejado por los cerramientos incide sobre el propio foco. Un material con gran superficie de exposición, como una pila de palillos de madera, arde más rápido que un tronco de la misma masa, al presentar mayor superficie.

La velocidad con que crecen las llamas sobre la superficie de los materiales depende de cuatro factores: la inercia térmica de los materiales, la dirección de la superficie, la geometría de la superficie y el entorno.

El comportamiento del incendio según la geometría del recinto depende de dos factores: el volumen del recinto y la altura de los techos. En un recinto con techos altos y gran superficie, las llamas no alcanzan el techo, el calor revertido hacia el combustible es menor y el crecimiento depende de la radiación directa a objetos próximos.

Datos clave:

• Foco en esquina: progresa más rápido (menos aire disponible + calor reflejado).
• Mayor superficie de exposición (misma masa) = combustión más rápida.
• 4 factores del crecimiento de llamas: inercia térmica, dirección, geometría de la superficie, entorno.
• Geometría del recinto: volumen + altura de techos. Techos altos → menor calor revertido, crecimiento por radiación directa.

Un incendio está controlado por el combustible cuando la cantidad de combustible disponible para arder es limitada y existe aire suficiente para su combustión. Cuando un incendio pasa a estar controlado por el aporte de aire (ventilación), la velocidad de combustión viene determinada por el flujo de aire que entra en el recinto, que depende del tamaño y distribución de los huecos de ventilación.

Los cerramientos de ladrillo y hormigón facilitan las pérdidas de calor por conducción, disminuyendo la temperatura de los gases calientes, a diferencia de un aislante como la lana de roca, que evita la pérdida de calor y mantiene la energía de los gases.

Datos clave:

• Controlado por combustible: combustible limitado + aire suficiente.
• Controlado por ventilación: la velocidad depende del flujo de aire por los huecos.
• Ladrillo y hormigón: facilitan pérdidas de calor por conducción (a diferencia de aislantes como la lana de roca).

Walton y Thomas establecieron las etapas de evolución de un incendio en un compartimento en función de la temperatura: ignición, crecimiento, flashover, incendio totalmente desarrollado y decaimiento.

La columna o pluma del incendio es el flujo de gases calientes que se forma y asciende sobre una llama natural. Durante la etapa de incendio totalmente desarrollado se alcanzan habitualmente temperaturas de entre 800 y 900 ºC.

A una temperatura de 500 ºC, el acero pierde la mitad de su resistencia a la rotura, mientras que el hormigón mantiene alrededor del 75% de la suya.

Datos clave:

• Etapas de Walton y Thomas: ignición, crecimiento, flashover, incendio totalmente desarrollado, decaimiento.
• Columna o pluma: flujo de gases calientes que asciende sobre la llama.
• Incendio totalmente desarrollado: 800-900 ºC.
• A 500 ºC: acero pierde el 50% de resistencia; hormigón mantiene el 75%.

La norma ISO define el flashover como la transición rápida al estado donde todas las superficies de los materiales de un compartimento se ven involucradas en el incendio. Se consideran suficientes para que se haya producido un flashover una temperatura superior a 600 ºC en el cojín de gases y una radiación por encima de 20 kW/m².

Un signo que puede indicar la inminencia de un flashover es la aparición de llamas en la cara inferior del cojín de gases junto a un aumento drástico de la temperatura.

Datos clave:

• Flashover (ISO): todas las superficies del compartimento se involucran en el incendio de forma súbita.
• Condiciones: temperatura >600 ºC en el cojín de gases y radiación >20 kW/m².
• Signo de aviso: llamas en la cara inferior del cojín de gases + subida drástica de temperatura.

La norma ISO 13943 (julio de 2012) define el backdraught como la combustión con llama rápida causada por la introducción repentina de aire en un espacio confinado deficiente en oxígeno que contiene productos calientes de combustión incompleta. Los gases del incendio suelen encontrarse entre 500 y 600 ºC para que se produzca su auto-ignición al abrirse una puerta o romperse una ventana.

Las pulsaciones que puede presentar un incendio controlado por ventilación son ciclos alternos de presión negativa y positiva en el recinto, debidos a la limitación de oxígeno, que hacen que el incendio "respire". Es probable que un incendio se autoextinga o entre en estado de latencia cuando continúa ardiendo en un ambiente con deficiencia de oxígeno sin activar suficientemente la pirólisis de otros combustibles.

Datos clave:

• Backdraught (ISO 13943): llama rápida por entrada repentina de aire en espacio deficiente en oxígeno con productos calientes de combustión incompleta.
• Auto-ignición de gases al abrir puerta/romper ventana: 500-600 ºC.
• Pulsaciones: ciclos de presión negativa/positiva; el incendio "respira".
• Autoextinción/latencia: deficiencia de oxígeno sin pirólisis suficiente de otros combustibles.

La explosión de gases de incendio tiene lugar cuando no existe abertura en el recinto, mientras que el backdraught exige un cambio en las condiciones de ventilación durante el desarrollo del incendio. El contenido de oxígeno en el recinto puede llegar hasta aproximadamente un 10% en volumen, acercándose al valor necesario para que los gases ardan. Cuanto mayor es la abertura de ventilación, más fácilmente caerá la presión interior. En recintos completamente cerrados con gases licuados del petróleo (GLP), las explosiones de gases de incendio podrían llegar a 8 bares.

Los espacios «escondidos» donde pueden acumularse los gases del incendio se encuentran habitualmente entre el techo y el falso techo, y en tejados a una o dos vertientes. Al decidir ventilar un área con gases acumulados, el factor más peligroso a evitar es provocar chispas.

La velocidad de combustión (Su) de la masa gaseosa premezclada alcanza su valor máximo en el punto de mezcla estequiométrica. El backdraught provoca aumentos de presión menores que una explosión de gases de incendio. El flashover y la explosión de gases se consideran los escenarios más simples de diferenciar porque el flashover implica llamas de difusión y la explosión de gases, llamas premezcladas.

Datos clave:

• Explosión de gases: sin abertura. Backdraught: exige cambio en la ventilación.
• Oxígeno puede llegar hasta ~10% en volumen antes de la explosión de gases.
• GLP en recinto cerrado: explosiones hasta ~8 bares.
• Espacios escondidos: entre techo y falso techo, tejados a una o dos vertientes.
• Riesgo principal al ventilar: provocar chispas.
• Velocidad de combustión máxima: en el punto de mezcla estequiométrica.
• Backdraught: menor sobrepresión que la explosión de gases de incendio.

El plano neutro es la línea de separación imaginaria entre la capa superior de gases de incendio y la capa inferior de aire dentro de un compartimento.

El ataque indirecto debe aplicarse exclusivamente desde el exterior del recinto, cuando no existen víctimas en su interior. El ataque directo resulta útil cuando el incendio se encuentra en su etapa inicial.

Datos clave:

• Plano neutro: separación entre la capa de gases y la capa de aire.
• Ataque indirecto: solo desde el exterior y sin víctimas dentro.
• Ataque directo: útil en la etapa inicial del incendio.

Humphrey Davy, hacia 1815, descubrió el efecto que explica el enfriamiento generado alrededor de un flujo de partículas introducido en gases calientes inflamados. Según cálculos empíricos, se necesitarían aproximadamente 200 millones de gotas de agua de unos 0,3 mm de diámetro para extinguir un metro cúbico de llama.

La técnica de enfriamiento de gases del incendio (también llamada técnica tridimensional o 3D) comenzó a desarrollarse a principios de los años 80 en Suecia. Combinando caudal y presión de bomba, se busca un diámetro de gota de agua de alrededor de 0,3 mm. Las pulsaciones de agua pueden aplicarse de tres formas: cortas, largas y largas con barrido.

El método de ataque ofensivo, desarrollado a principios de los años 80 en los servicios de extinción suecos, tuvo como precursor a Krister Giselsson y se resume en cinco acciones. La acción destinada a evitar que los materiales pirolizados vuelvan a entrar en ignición tras el paso de los bomberos se denomina "pintar paredes".

En la técnica de ataque exterior ofensivo (transicional), se aplica un chorro sólido, con un caudal aproximado de entre 150 y 300 lpm, dirigido al techo durante entre 5 y 30 segundos.

Datos clave:

• Humphrey Davy (~1815): efecto de enfriamiento del flujo de partículas en gases calientes.
• ~200 millones de gotas de 0,3 mm para extinguir 1 m³ de llama.
• Técnica 3D: origen en Suecia, años 80; gota objetivo ~0,3 mm.
• 3 formas de pulsaciones: cortas, largas, largas con barrido.
• Método de ataque ofensivo: precursor Krister Giselsson, Suecia, años 80, 5 acciones; "pintar paredes" evita reignición.
• Ataque exterior ofensivo (transicional): chorro sólido, 150-300 lpm, 5-30 segundos sobre el techo.