Tema disponible en pdf. Sumario: La teoría de la extinción de incendios. Control del flujo de vapores combustibles. Incendios de chorros de gas. Incendios con materiales sólidos. Incendios de materiales líquidos. Espumas contra incendios. Apagar la llama. Supresores químicos. Halones y polvos secos. Cortar el suministro de aire. Insuflar aire.
Theme available in pdf. Summary: The theory of fire extinguishing. Control of the flow of combustible vapors. Gas jet fires. Fires with solid materials. Liquid material fires. Fire fighting foams. Put out the flame. Chemical suppressants. Halons and dry powders. Shut off the air supply. Inhale air.
TEORIA DE LA EXTINCION DE INCENDIOS
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Teoría de la extinción de incendios
Un incendio puede extinguirse de diferentes formas:
- Cortando el suministro de vapores combustibles;
- Apagando la llama con extintores químicos (inhibición);
- Cortando el suministro de aire (oxígeno) del incendio (sofocación),
- Insuflando aire.
1. CONTROL DEL FLUJO DE VAPORES COMBUSTIBLES
• INCENDIOS DE CHORROS DE GAS:
El primer método, cortar el suministro de vapores combustibles, es claramente aplicable a los casos de incendio de chorros de gas en que el suministro de combustible puede cortarse fácilmente, pero también es el método más común y seguro para extinguir incendios de combustibles condensados.
• INCENDIOS CON MATERIALES SOLIDOS:
En los incendios con materiales sólidos, es necesario enfriar la superficie del material combustible por debajo de la temperatura de ignición para reducir el flujo de vapores hasta que ya no pueda mantenerse la llama.
La forma más eficaz de conseguirlo es aplicar agua, de forma manual o mediante un sistema automático (rociadores, pulverizadores, etc.).
• INCENDIOS DE MATERIALES LIQUIDOS:
Por lo general, los incendios de materiales líquidos no pueden tratarse de esta forma: no es posible enfriar suficientemente los combustibles líquidos con bajas temperaturas de ignición.
Y en el caso de combustibles con altas temperaturas de ignición, al entrar en contacto la fuerte evaporación de agua con la superficie caliente del líquido, el combustible en ignición puede resultar expulsado fuera del depósito, lo que tendría consecuencias muy graves para el personal encargado de la extinción del incendio (existen, sin embargo, casos muy especiales en los que se ha diseñado un sistema automático de evaporación de agua a alta presión para este tipo de incendios).
• ESPUMAS CONTRA INCENDIOS:
Los incendios de materiales líquidos se extinguen normalmente utilizando espumas contra incendios (Cote, 1991).
Se introduce un concentrado de espuma en un chorro de agua y, a continuación, se aplica al incendio a través de una boquilla especial que permite la entrada de aire en el flujo.
Se produce así una espuma que flota sobre el líquido y reduce la velocidad de generación de los vapores combustibles mediante un efecto de bloqueo al tiempo que protege la superficie de la transferencia de calor de las llamas.
La espuma se aplica con cuidado para que vaya formando una “masa flotante”, que aumenta poco a poco de tamaño hasta que cubre toda la superficie del líquido.
Por otro lado, el tamaño de las llamas se va reduciendo a medida que crece la masa flotante y, al mismo tiempo, la espuma se va descomponiendo y liberando agua que contribuye a enfriar la superficie. Con este complejo mecanismo se consigue finalmente controlar el flujo de vapores.
De los distintos concentrados de espuma disponibles en el mercado es importante elegir uno compatible con los líquidos que se pretende proteger.
Las primeras “espumas de proteínas” se desarrollaron para incendios de hidrocarburos líquidos; su desventaja es que se deshacen rápidamente cuando entran en contacto con combustibles líquidos solubles en agua.
Actualmente, se dispone de “espumas sintéticas” para tratar toda la gama posible de incendios con materiales líquidos. Una de ellas, la espuma formadora de película acuosa (AFFF), es una espuma universal que crea una película de agua sobre la superficie del combustible líquido, lo que aumenta su efectividad.
2. APAGAR LA LLAMA
Este método consiste en utilizar supresores químicos para extinguir la llama.
En las reacciones que se producen en la llama intervienen radicales libres de alta reactividad y existencia efímera pero que se regeneran continuamente a través de un proceso de ramificación de cadenas que conserva una concentración suficientemente alta para alimentar la reacción global (p. ej., una reacción del tipo R1) a alta velocidad.
Los supresores químicos aplicados en cantidad suficiente provocan una fuerte reducción de la concentración de radicales y extinguen de forma eficaz las llamas. Los agentes más comunes de este tipo son los halones y los polvos secos.
• Los halones reaccionan en la llama generando unas sustancias intermedias que a su vez reaccionan fácilmente con los radicales de la llama. Se necesitan cantidades relativamente pequeñas de halones para extinguir un incendio, por lo que siempre se les ha considerado muy adecuados. Las concentraciones de extinción son “respirables” (aunque los productos generados al pasar a través de la llama son nocivos).
• Los polvos secos actúan de forma similar, pero en determinadas circunstancias resultan mucho más efectivos. Las partículas finas se dispersan en la llama y anulan las cadenas de radicales. Es importante que las partículas sean pequeñas y numerosas. Los fabricantes de muchas marcas comerciales de polvos secos eligen para ello un polvo “decrepitante”, cuyas partículas, al ser expuestas a las altas temperaturas de la llama, se fragmentan a su vez en partículas más pequeñas.
Cuando empiezan a arder las ropas de una persona, el mejor método para controlar las llamas y brindarle protección es un extintor de polvo seco. Una intervención rápida permite una rápida “extinción”, minimizando los daños.
Ahora bien, el fuego debe extinguirse por completo, pues las partículas caen rápidamente al suelo y cualquier llama residual puede reavivarlo.
De forma similar, los halones sólo son efectivos en tanto se mantiene la concentración local necesaria. Así, cuando se aplica fuera de un recinto cerrado, el vapor de halón se dispersa rápidamente y el incendio se reaviva de nuevo si queda alguna llama residual.
Igualmente, la pérdida del supresor produce la reignición del material combustible si las temperaturas de la superficie son suficientemente altas.
Ni los halones ni los polvos secos llegan a enfriar de forma efectiva la superficie del combustible.
3. CORTAR EL SUMINISTRO DE AIRE
La descripción que sigue representa una simplificación excesiva del proceso.
Aunque al “suprimir el suministro de aire” lógicamente se extingue el incendio, en realidad sólo es necesario reducir la concentración de oxígeno por debajo de un nivel crítico.
El “ensayo del índice de oxígeno” permite clasificar los materiales combustibles en función de la concentración mínima de oxígeno necesaria para mantener una llama en una mezcla de oxígeno/nitrógeno.
Muchos materiales arden a temperatura ambiente (20 °C aprox.) a partir de concentraciones de oxígeno del 14 % aproximadamente y en ausencia de fuentes de calor. La concentración crítica disminuye a medida que aumenta la temperatura. Así, en un incendio que lleve ardiendo cierto tiempo, la llama se mantendrá aún en concentraciones bajas, próximas al 7 %.
Un incendio en una habitación puede ser controlado e incluso llegar a autoextinguirse si se limita el suministro de oxígeno manteniendo puertas y ventanas cerradas. Las llamas se apagarán, pero la combustión sin llama continuará con concentraciones de oxígeno mucho más bajas. Si se deja entrar aire al abrir una puerta o romper una ventana antes de que la habitación se haya enfriado lo suficiente, puede producirse un fuerte reavivamiento del incendio conocido.
La “supresión del aire” es difícil de conseguir. Sin embargo, una atmósfera puede “inertizarse” mediante inundación total con un gas que no favorezca la combustión, como nitrógeno, dióxido de carbono o gases de un proceso de combustión (p. ej., motores de un barco), bajos en oxígeno y altos en dióxido de carbono.
Esta técnica sólo puede utilizarse en espacios cerrados, dado que es necesario mantener la concentración del “gas inerte” hasta que se haya extinguido el incendio o hasta que puedan iniciarse las operaciones de extinción del mismo.
Comparación de concentraciones de inertización de diferentes gases
AGENTE - CONCENTRACIÓN MÍNIMA (% volumen)
- Halón 1301 - 8,0
- Halón 1211 - 8,1
- Nitrógeno ≈ 58
- Dióxido de Carbono ≈ 35
La inundación total se aplica especialmente en las bodegas de buques y en las bibliotecas de libros antiguos. Las concentraciones mínimas necesarias de gas inerte que se ofrecen en la anterior tabla están basadas en el supuesto de que el incendio se detecta en su fase inicial y la inundación se realiza antes de que se haya acumulado un calor excesivo en el recinto.
La “supresión del aire” puede conseguirse en las proximidades de un incendio de pequeñas dimensiones aplicando localmente un supresor con un extintor.
El dióxido de carbono es el único gas de este tipo utilizado. Sin embargo, dado que se dispersa rápidamente, es fundamental extinguir bien todas las llamas durante la operación, pues de lo contrario el incendio se reavivará. En la reignición influye también el hecho de que el dióxido de carbono tiene un efecto de enfriamiento prácticamente nulo.
Merece la pena señalar que una fina pulverización de agua sobre la llama puede producir su extinción mediante el efecto combinado de la evaporación de las pequeñas gotas (que enfrían la zona de combustión) y la reducción de la concentración de oxígeno al diluirse con el vapor de agua (que actúa de la misma forma que el dióxido de carbono).
Entre los posibles sustitutos de los halones se encuentran los pulverizadores finos de agua y los nebulizadores.
Cabe reseñar que no resulta aconsejable extinguir una llama de gas salvo que inmediatamente después pueda cortarse el flujo del mismo. De lo contrario, se formaría un volumen importante de gas inflamable que podría entrar en ignición y producir graves daños.
4. INSUFLAR AIRE
Incluimos este método en la presente enumeración para completar el estudio.
Una llama de una cerilla puede apagarse fácilmente aumentando la velocidad del aire en la proximidad de la llama por encima de un valor crítico.
El mecanismo funciona desestabilizando la llama en las proximidades del material combustible.
En principio, pueden controlarse incendios de mayor volumen de esta misma forma, aunque normalmente se requieren cargas explosivas para generar velocidades suficientemente altas, como en los incendios en pozos de petróleo.
Por último, es importante resaltar que:
- La facilidad de extinción de un incendio disminuye rápidamente a medida que éste progresa.
- Por tanto, una detección precoz permite su extinción con cantidades mínimas de supresor y limita las pérdidas.
- Al seleccionar un sistema de supresión hay que tener en cuenta la velocidad potencial de desarrollo del incendio y los sistemas de detección disponibles.
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