Capítulo 1
Estrategia de
seguridad contra incendios
El diseño de una correcta estrategia de seguridad
contra incendios basa su actuación en dos etapas
fundamentales:
1- Prevención de la
ignición
2- Control y extinción del
incendio
Teniendo en cuenta a las mismas se pueden conformar
estrategias contra incendios que abarquen desde el diseño
de las instalaciones (edificios, plantas industriales, etc.),
hasta planes de acción (alertas, modos de
extinción, rutas de evacuación, etc.).
Prevención
de la ignición
La primera oportunidad de alcanzar la seguridad contra
incendios es la separación de fuentes potenciales de calor
con posibles combustibles (materiales incendiarios) que se
encuentren en el lugar y puedan llegar a interactuar en
determinado momento.
Los ingenieros y arquitectos siguen rigurosas normas de
construcción que brindan la se- guridad y funcionalidad de
un edificio; como ser evacuación de gases de
combustión, pararrayos, carga adecuada de elementos
eléctricos, instalación de cocinas y artefactos de
calefacción, etc.
Estadísticamente está probado que la
mayoría de los incendios ocurren por negligencia de los
ocupantes al no respetar las pautas establecidas por los
constructores de un edi- ficio; por ejemplo almacenando
combustibles, sobrecargando las líneas de electricidad o
introduciendo cambios en las estructuras originarias
(extensión de tendidos eléctricos o de
gas).
Es por ello que todo el proceso de prevención se
basa en el control. Así tenemos:
• Control sobre las fuentes de
energía: Ya sea por la eliminación de la fuente de
calor o bien por la adecuada velocidad de la liberación de
calor.
• Control de la interacción
fuente – combustible: eliminando o acotando a
límites seguros la transferencia del calor o
bien el transporte del combustible.
• Control de combustibles:
Eliminándolo o bien reduciéndolo a límites
seguros de almacenamiento y de distribución.
En el anexo 1 se detallan los
factores a tener en cuenta para la prevención de
incendios.
Control y
extinción del incendio
El control del incendio involucra a medidas
tales como:
• Control del proceso de
combustión:
Aquí se aplican todas las condiciones necesarias
que sean efectivas para retar- dar el proceso de
combustión e impedir que el incendio se desate y se
propague.
A tal fin se deben detectar los riesgos que ayuden al
crecimiento del incendio vinculados implícitamente con el
combustible. Algunos parámetros a tener en cuenta son:
propagación de las llamas, tasa de liberación de
calor, cantidad de combustible disponible para alimentar el
fuego, liberación de gases tóxicos y humo. Este
último punto es de gran importancia dado que la
mayoría de las muertes que se producen en un incendio son
por intoxicación al inhalar dichos gases.
• Control del fuego por
construcción:
Aquí nos referimos a los detalles constructivos
que ayudan a minimizar la pro- pagación del incendio. Las
barreras tales como paredes, divisiones y pisos re- trasan el
avance del fuego. La efectividad de las mismas está dada
por los ma- teriales de construcción y detalles
constructivos como ser puertas, ventanas, conductos de
ventilación, etc. Aunque inusual, un incendio de grandes
propor- ciones puede poner en falla al sistema estructural del
edificio.
• Supresión del
fuego:
La clave del éxito de la supresión del
fuego radica en la detección y alerta tem- prana de un
incendio para poder así activar los mecanismos de
extinción ade- cuados (automáticos o
manuales).
Los mecanismos de detección pueden basarse en
sensores de humo o bien de variaciones del régimen de
calor. Cualquiera de los métodos que se elija
deberá detectar el incendio, alertar y proveer del tiempo
suficiente tanto para evacuar a los ocupantes del edificio, como
para activar las medidas de supresión con las que se
cuenta.
Mecanismos de supresión
automáticos:
Son mecanismos que alertan, detectan y extinguen un
incendio de forma automática. Los más comunes son
aquellos sistemas con rociadores de agua (sprinklers), espumas y
gases limpios.
La gran ventaja de estos radica en la pronta
intervención al actuar directamen- te sobre el fuego y en
que no se ven afectados por factores tales como el humo y
calor.
Mecanismos de supresión
manuales:
Estos sistemas requerirán de la operación
humana para su empleo. Detectado el incendio, se procederá
a dar alarma al cuartel de bomberos y ocupantes del lugar,
procediendo a su evacuación. Se deberá juzgar la
apropiada intervención de las personas presentes en el
lugar para extinguir el fuego. Si fuese adecuado por sus
conocimientos, experiencia y entrenamiento se procederá a
dar comba- te al incendio en su etapa inicial. Los agentes
más empleados en este tipo de supresión son las
mangueras de agua contra incendio y los extintores de polvos
químicos secos y espumas sintéticas.
Demsa produce y comercializa los
agentes extintores de incendios empleados tanto en los mecanismos
de supresión automáticos como manuales.
Resumen:
El diseño de una estrategia de seguridad contra
incendios basa su acción en la preven- ción de la
ocurrencia del mismo trabajando en la interacción de las
variables calor / com- bustible.
La estrategia se completa con la adopción de
diversas medidas tendientes a la salva- guarda de personas y de
bienes encarando la pronta supresión del incendio mediante
mecanismos y agentes de extinción adecuados.
Estos mecanismos de supresión basan su eficacia
en la detección, alerta y extinción tem- prana de
un foco de incendio. La evacuación de los ocupantes de un
edificio es la tarea prioritaria, en todo momento se
deberá velar por la salud y refugio de las personas eva-
cuadas.
Capítulo 2
Física y
química del fuego
En este capítulo nos referiremos a algunas
definiciones básicas que nos servirán para conocer
en más detalle las reacciones
físico-químicas del fuego.
Combustión
La combustión es una reacción
exotérmica (libera energía calórica) que
involucra a un combustible (sólido, líquido o
gaseoso).
El proceso obedece a una reacción de
oxidación, en la cual se necesita la presencia de un
combustible y un agente oxidante. El agente oxidante más
común lo constituye el oxígeno atmosférico
que se encuentra presente en el aire en una proporción del
21%. Los combustibles incluyen diversos materiales que debido a
sus propiedades químicas, pue- den oxidarse para producir
compuestos más estables que los mismos reactivos, como ser
el dióxido de carbono, agua y liberación de
calor.
En general, el uso del término agente oxidante,
oxígeno y aire es indistinto salvo que se exprese lo
contrario. En el anexo 2 se amplia el concepto de
reacción de oxidación.
Ignición y
proceso de combustión
Se entiende por ignición al proceso por el cual
se inicia la combustión. La ignición puede ser
provocada, por ejemplo, cuando se acerca una llama o chispa a la
mezcla de aire/ combustible o bien espontánea cuando se
alcanza una temperatura límite, en cuyo caso se habla de
punto o temperatura de auto ignición.
Para que el proceso de combustión se convierta en
sostenido, las moléculas de oxígeno y combustible
deben alcanzar un estado activado que resultan en la
formación de partí- culas altamente reactivas
denominadas radicales libres; estas inician reacciones
rápidas en cadena que convierten al combustible y al
oxígeno en productos de combustión, con la
consecuente liberación de energía
calórica.
Una vez que ha ocurrido la ignición, la
combustión durará hasta que todo el combustible u
oxidante se haya consumido.
Para combustibles líquidos y sólidos, la
ignición de la llama ocurre cuando se alcanza un estado
gaseoso que se logra con el suministro de calor, creando
así una fase de vapor y aire en la superficie del
combustible.
Para los combustibles líquidos esto se manifiesta
con la evaporación y se lo denomina punto de
inflamación. Los sólidos en cambio, deberán
sufrir a priori una descomposición química
denominándose a dicho proceso pirolisis. El punto en cual
se inicia esta transfor- mación se denomina límite
de pirolisis o temperatura de superficie.
Los factores que influyen sobre la temperatura de
ignición y en el proceso de combustión son variados
y entre ellos encontramos: velocidad del flujo de aire,
tamaño y estado del combustible, velocidad de
calentamiento, etc.
Triángulo
y tetraedro del fuego
A los fines de graficar el proceso de combustión
en general se recurre al triángulo y te- traedro del
fuego.
El triángulo asocia al fuego con los elementos
físicos que lo componen, así tenemos re- presentada
la vinculación del fuego con el combustible, el
oxígeno y el calor.
El tetraedro en cambio introduce la
variable química del proceso de reacción en cadena
que produce la combustión.
Otra forma de representar el tetraedro es
la siguiente.
Límites de
inflamabilidad
Los límites de inflamabilidad definen los rangos
de concentraciones en los cuales un gas inflamable en presencia
del aire y de una fuente de ignición arderá. Cuando
la tempera- tura de la mezcla aumenta el rango se amplía y
al enfriarse se reduce.
Explosiones y velocidad de propagación de un
incendio
Las explosiones ocurren cuando previamente a la
ignición, se permite la mezcla íntima entre el
combustible y el oxidante dentro de los límites de
inflamabilidad. Como resulta- do de esto se sucede una
reacción de combustión
instantánea.
En la generalidad de los incendios sucede que el
combustible y el oxidante no se en- cuentran pre-mezclados con lo
cual la llama comienza con un flujo laminar, es decir con una
velocidad predecible de propagación que depende de la
transferencia de calor al combustible que aún no
está ardiendo, del aporte de combustible y de la cantidad
de oxígeno disponible.
Al extenderse el incendio, las reacciones de las
partículas elementales en las llamas cobran importancia y
se tornan inestables (régimen turbulento) mostrando un
clásico parpadeo o pulsación, este tipo de fuego se
hace presente cuando la superficie ardien- do supera los 50 cm de
diámetro. En un incendio con llamas a régimen
turbulento, la predicción del comportamiento
del mismo se hace errática y adquieren una peligrosidad
mayor.
En el anexo 3 se describe un cuadro clasificando
a la combustión de acuerdo a su veloci- dad de
propagación.
Calor y
temperatura
La física entiende el calor como una forma de
energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro,
vinculadas con el movimiento de átomos, moléculas y
otras partículas. Es importante tener en cuenta que los
cuerpos no tienen calor sino energía interna. El calor es
la transferencia de una parte de dicha energía (la
energía térmica). La cuantificación de calor
se corresponderá entonces con unidades energéticas
como ser el Joule, Watt, caloría, etc.
La temperatura en cambio es una magnitud física
que expresa el nivel de calor que tiene un cuerpo o sistema y su
capacidad de recibir o entregar calor.
La forma de medir la temperatura es con
termómetros en diversidad de escalas que se corresponden
con grados (Centígrados, Farenheit, etc.). El calor viaja
siempre de altas a bajas temperaturas, hasta que ambos cuerpos
logran el equilibrio térmico, es decir, se sitúan a
la misma temperatura.
Transferencia del calor
La transferencia del calor está vigente en todas
las etapas de un incendio, vale decir des- de su comienzo hasta
su extinción. La transmisión del calor se da a
través de una o la combinación de 3 posibles
vías:
1- La conducción:
La transmisión de calor a través de la
conducción se produce especialmente en los sólidos
que se encuentran en contacto con la fuente de calor y
está directa- mente vinculado con un factor propio del
material denominado "conductividad térmica".
2- La convección:
La convección implica la transferencia del calor
por medio de un fluido circulante (sea gas o líquido),
así por ejemplo una estufa que en principio se calienta
por conducción (placa sólida de la estufa en
contacto con el fuego) termina calentan- do un ambiente por
convección dado que el aire al calentarse asciende y
así se entabla la circulación del fluido antes
mencionada.
3- La radiación:
En la radiación no se necesita un medio
específico para transmitir el calor ya que lo hace por
medio de ondas electromagnéticas. La radiación
térmica de los pro- cesos de combustión ocurre
principalmente en la región de las ondas
infrarrojas.
Generación
de calor
Dado que la prevención, control y
extinción de un incendio depende directamente del control
del calor, es útil saber cuales son las fuentes de
emisión de dicha energía o tam- bién
denominadas fuentes de ignición.
Hay 4 fuentes de ignición posibles y estas
son:
1- Energía química:
Obedecen a la producción de calor a
través de las reacciones de oxidación de distintos
elementos combustibles.
Es la producción de energía
calórica debida a la circulación de una corriente
eléctrica a través de un conductor.
3- Energía mecánica:
Es el calor producido por la
fricción mecánica de las partes involucradas que
termina encendiéndolas o bien provocando
chispas.
4- Energía nuclear:
Se basa en la producción de calor
por la fisión de núcleos
atómicos.
Resumen
Los principios de la protección y
extinción de incendios se basan en:
1-Un agente oxidante (el oxígeno del aire), un
combustible (sólido, líquido o ga- seoso) y la
existencia de una fuente de ignición (o la presencia de
las condicio- nes para la auto ignición) son esenciales
para alcanzar la combustión. El mate- rial combustible
debe alcanzar su temperatura de ignición primero para
arder y luego para sostener la propagación de las
llamas.
2-Entender como se generan y transfieren el calor y las
llamas son factores deter- minantes para la prevención,
control y extinción de incendios.
3- La combustión durará hasta
que suceda uno de los siguientes casos. a. Se haya agotado el
material combustible.
b. La disponibilidad del agente oxidante
disminuya por debajo del límite nece- sario para sostener
la combustión.
c. Se haya enfriado o prevenido que el
calor alcance al material combustible.
d. Se actúe sobre las llamas,
inhibiendo la reacción en cadena que ocurre en ellas por
medio de un proceso químico o bien
enfriándolas.
Los distintos agentes extintores que
Demsa produce y comercializa actúan sobre uno o
más de estos parámetros proveyendo la seguridad
contra incendios que Ud. necesita.
Capítulo 3
Dinámica
de un incendio
Este capítulo se propone introducir conceptos
generales del crecimiento de un incendio, para ello supondremos
que ya ha ocurrido la ignición y que el material encendido
tiene el punto de combustión adecuado para mantener vivo
el incendio.
Desarrollo del
incendio
Entendemos por fuego a toda reacción confinada y
bajo control que produce como prin- cipal componentes llamas y
calor, con un determinado fin. El uso principal del fuego en la
vida diaria es la generación de cierto tipo de
energía (calórica, mecánica, etc.). Cuando
el fuego sale de control comienza el incendio.
El desarrollo de un incendio se puede caracterizar por
medio de dos parámetros, que expresan la gravedad del
mismo y su potencial de destrucción; estos son:
1 La velocidad con la que se quema el
combustible y libera energía al medio. Esta tasa de
combustión se denomina "tasa de liberación de
calor".
2 La energía total disponible que
dicho combustible puede liberar. Este paráme- tro se
determina con la denominada "carga de fuego".
Tasa de liberación de calor
La tasa de liberación de calor es la cantidad de
calor liberado por unidad de tiempo. Este índice es
función de diversos parámetros como ser el poder
calorífico del combustible (material), forma y estado del
combustible (trozos grandes o pequeños, líquidos,
gases), la velocidad con la que se quema el combustible y la
fuente de aire disponible para ali- mentar el fuego. Se expresa
en unidades de energía por unidad de tiempo (ej. J/s o
W/s).
La tasa de liberación de calor es importante en
la etapa de crecimiento de un incendio, cuando la
provisión de aire para la combustión es abundante.
En la mayoría de los incen- dios el calor liberado lo hace
en un 30% por radiación y un 70% por
convección.
Carga de combustible
El riesgo potencial o gravedad del incendio se expresa
como carga de fuego o carga de combustible y se basa en la
determinación de la cantidad de energía que se
liberará si se fuera a consumir todo el combustible
alojado en un recinto. La unidad para expresarlo es en kilogramos
de combustible por unidad de superficie.
Flashover
El "flashover" alude a la combustión
súbita generalizada de un recinto. La misma ocurre cuando
la producción de vapores de combustión se realiza a
una velocidad alta. Se asocia en general con recintos cerrados en
donde la nube de combustión se encuentra a tem- peraturas
del orden de los 600 °Cy la producción de calor por
radiación de los elementos que se encuentran en él
supera los 20KW/m2.
Clasificación de los
incendios
Los incendios han sido clasificados en cuatro
categorías, a saber:
1 Clasificación por tipo de
proceso de combustión:
Esta clasificación se determina en función
de dividir al incendio en tres regí- menes;
pre-combustión, combustión sin llamas y
combustión con llameante. Esta clasificación no
presenta una secuencia lineal de sucesos pudiendo, por ejemplo,
saltarse de la pre-combustión a la combustión con
llamas o viceversa.
La pre-combustión es el proceso de calentamiento
de los combustibles hasta su punto de ignición. La
combustión sin llamas, es básicamente una
combustión incandescente, en la cual la producción
de vapor por parte del combustible, la provisión de
oxígeno o bien las temperaturas involucradas no son
suficientes para la formación de llamas.
La combustión con llamas se alcanza cuando los
parámetros mencionados en el párrafo anterior son
los suficientes como para determinar la presencia de la
misma.
2 Clasificación por tasa de
crecimiento
Si la tasa de liberación de calor aumenta con el
tiempo estamos ante la pre- sencia de un incendio en crecimiento,
cuando la misma permanece en valores constantes el incendio se lo
clasifica de estacionario o en régimen. Al decaer la tasa
de liberación de calor nos encontramos con un incendio en
decadencia o extinción.
Típicamente los incendios en crecimiento disponen
de más combustible que el necesario para la
combustión. En los incendios en régimen, la
producción de calor permanece en un rango relativamente
constante a lo largo del tiempo, no evidenciando crecimientos o
descensos significativos. Finalmente los incendios en decadencia
obedecen al agotamiento del combustible.
3 Clasificación basada en la
ventilación
Se basa en la relación entre el oxígeno y
el combustible disponible para realizar la combustión. En
un incendio al aire libre o en la primera etapa de uno con-
finado, existe amplia disponibilidad de oxígeno, estando
en presencia de un incendio controlado por el combustible. Si la
producción de gases y de vapores de combustión
supera ampliamente el aire disponible, nos encontramos con un
incendio controlado por la ventilación.
4 Clasificación por etapa del
incendio
Esta clasificación es empleada mayormente por los
cuerpos de bomberos. Se determinan 3 etapas. La etapa incipiente
o inicial en la cual no hay presencia de llamas. La segunda etapa
denominada de quema libre, se relaciona con una creciente
producción de calor y de consumo de combustible. La tercer
etapa se caracteriza por la disminución en el aporte de
oxígeno y es denominada com- bustión sin
llamas.
Si bien estas etapas en general describen una
sucesión de hechos en un incen- dio, no debe esperarse que
el cumplimiento de las mismas sea riguroso, por ejemplo un
incendio en la etapa de combustión sin llamas
rápidamente puede pasar al estado de combustión con
llamas por la incorporación de alguna va- riable externa,
como ser el aumento del viento en un incendio al aire libre o la
rotura de una ventana en un recinto cerrado.
Dinámica de un incendio
Resumen
Las primeras etapas de un incendio proporcionan el
impulso para el crecimiento y pro- pagación del mismo
mediante el aporte de llamas y de gases calientes producto de la
combustión.
La velocidad y cantidad de energía producida en
su fase inicial determinarán el compor- tamiento final del
incendio.
Para categorizar a los incendios se recurre a diversas
formas descriptivas que relacionan la producción de calor,
con la presencia de llamas y el consumo de
combustible.
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