Teoría del fuego

El tetraedro del fuego representa los cuatro elementos que intervienen en toda combustión: combustible, comburente, calor y reacción en cadena. Para que se produzca un proceso de combustión son necesarias tres condiciones básicas: suficiente material combustible, oxígeno disponible y una temperatura suficientemente alta.

El aire que actúa como comburente está compuesto aproximadamente por un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno. La norma ISO define la combustión como una reacción exotérmica de una sustancia con un agente oxidante, es decir, una reacción que desprende energía.

Datos clave:

• Tetraedro del fuego: combustible, comburente, calor, reacción en cadena.
• Condiciones básicas: combustible suficiente + oxígeno + temperatura alta.
• Aire: 21% oxígeno, 79% nitrógeno.
• Definición ISO de combustión: reacción exotérmica de una sustancia con un agente oxidante.

Del estado sólido de un combustible se necesita aportar la mayor cantidad de energía para conseguir su activación, frente al estado gaseoso, donde las partículas tienen enlaces de poca energía, gran capacidad de movilidad y difusión, y tienden a ocupar todo el espacio disponible.

El calor se transmite por tres mecanismos. La conducción es la transferencia de calor por contacto directo de un cuerpo a otro. La radiación es la forma en que la energía viaja a través del espacio; el manual lo ilustra con el ejemplo de la llama de una vela, cuyo calor se percibe al colocar la mano frente a ella sin contacto directo.

En una reacción exotérmica, las nuevas sustancias generadas contienen menos energía que las materias reaccionantes y se desprende energía (a diferencia de una reacción endotérmica, que la absorbe).

Datos clave:

• Estado sólido: requiere más energía de activación que líquido o gaseoso.
• Conducción: transferencia de calor por contacto directo.
• Radiación: ejemplo de la llama de una vela.
• Reacción exotérmica: los productos tienen menos energía que los reactivos; se desprende energía.

El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro e inodoro, difícil de detectar, y el principal causante de las víctimas en los incendios. El ácido cianhídrico (HCN) se produce principalmente por la combustión incompleta de lana, seda, nylon y poliuretano.

Algunas sustancias, como ciertos alcoholes, producen una llama de color azul en lugar de amarillo porque el rendimiento de su combustión es muy elevado, próximo al 100%, generándose muy poco hollín.

Se denomina agentes pasivos a los elementos presentes en un incendio que no participan químicamente en la reacción pero condicionan su desarrollo físico. Se distinguen tres clases de fuentes de ignición: abiertas, ocultas e intermitentes.

Datos clave:

• CO: incoloro, inodoro, principal causa de víctimas en incendios.
• HCN: procede de la combustión incompleta de lana, seda, nylon y poliuretano.
• Llama azul de los alcoholes: combustión de rendimiento próximo al 100%, poco hollín.
• Agentes pasivos: no reaccionan químicamente pero condicionan el desarrollo físico.
• Fuentes de ignición: abiertas, ocultas e intermitentes.

Los fuegos de Clase D son los de metales combustibles y compuestos químicos reactivos ligeros; arden en ellos metales como el aluminio, el magnesio, el titanio, el potasio y el circonio.

Los fuegos de Clase F se refieren a los derivados de la utilización de aceites y grasas vegetales o animales en aparatos de cocina.

Datos clave:

• Clase D: metales combustibles (aluminio, magnesio, titanio, potasio, circonio) y compuestos reactivos ligeros.
• Clase F: aceites y grasas vegetales o animales en aparatos de cocina.

Una explosión se define como la liberación súbita de gas a alta presión, cuya energía se disipa como onda de choque o de presión. La detonación se propaga a una velocidad de reacción superior a la del sonido, mientras que la deflagración se propaga desde 1 m/s hasta la velocidad del sonido.

El BLEVE (*Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion*) ocurre al romperse un recipiente con líquido sobrecalentado a presión. El boilover o rebosamiento por ebullición ocurre en el incendio de un tanque con hidrocarburos: el calor llega al agua del fondo, esta se evapora y expulsa el contenido caliente.

Datos clave:

• Explosión: liberación súbita de gas a alta presión, disipada como onda de choque o presión.
• Detonación: velocidad superior a la del sonido. Deflagración: 1 m/s hasta velocidad del sonido.
• BLEVE: rotura de recipiente con líquido sobrecalentado a presión.
• Boilover: el calor alcanza el agua del fondo de un tanque de hidrocarburos y expulsa el contenido caliente.

El límite inferior de inflamabilidad (LII) de un gas es la mínima concentración a la cual un gas inflamable mezclado con aire puede arder. El límite superior de inflamabilidad (LSI) es la máxima concentración de combustible en comburente para que se pueda iniciar la combustión.

La densidad relativa de una sustancia sólida o líquida se define como la relación entre el peso de la sustancia y el peso de un volumen igual de agua.

Datos clave:

• LII: mínima concentración de gas inflamable en aire que puede arder.
• LSI: máxima concentración de combustible en comburente que puede arder.
• Densidad relativa: peso de la sustancia / peso de igual volumen de agua.

Los cuatro mecanismos de extinción de incendios son: enfriamiento, sofocación, eliminación del combustible (retirada de aporte o dilución) e inhibición química. La eliminación del combustible consiste en cortar su flujo o diluirlo fuera del rango de inflamabilidad.

La sofocación se consigue mediante la inertización de la atmósfera, desplazando el oxígeno con un gas inerte hasta que la mezcla quede por encima del LSI. Se considera la inhibición el mecanismo más eficaz porque actúa sobre la química de la reacción en cadena, no como un procedimiento físico.

El agua, sobre todo aplicada pulverizada, es prácticamente el único agente capaz de producir un enfriamiento considerable. El dióxido de carbono (CO2) extingue diluyendo el oxígeno al desplazar el aire circundante; por ello debe tenerse precaución al acceder a un recinto donde se ha activado su sistema automático, pues la mayor parte del aire habrá sido desplazado. Los agentes extintores se clasifican, según su composición química, en cuatro categorías: agua, espuma, polvo y dióxido de carbono.

Datos clave:

• 4 mecanismos: enfriamiento, sofocación, eliminación del combustible, inhibición química.
• Inhibición: el más eficaz, actúa químicamente sobre la reacción en cadena.
• Sofocación: gas inerte hasta situar la mezcla por encima del LSI.
• CO2: desplaza el aire → precaución al entrar en el recinto tras su activación.
• 4 categorías de agentes extintores: agua, espuma, polvo, CO2.

La Potencia de Fuego es la energía por segundo desprendida en un incendio, medida en megajulios por segundo (MJ/s). Como ejemplo, un charco de gasolina de 1 m² tiene una tasa máxima de calor liberado de 2,5 MW.

La Potencia Extintora ideal del agua para un caudal de un litro por segundo (Q = 1 lps) es aproximadamente de 3,4 megavatios (MW). Al transformarse en vapor a 100 ºC, el agua se expande aproximadamente 1:1.700 veces su volumen.

Datos clave:

• Potencia de Fuego: energía/segundo desprendida en el incendio, en MJ/s.
• Charco de gasolina de 1 m²: ~2,5 MW.
• Potencia extintora ideal del agua a Q=1 lps: ~3,4 MW.
• Expansión del agua a vapor (100 ºC): aproximadamente 1:1.700 en volumen.