Trabajo Pre Vio Investigacion Incendio s

CURSO

INVESTIGACIÓN BÁSICA DE INCENDIOS

TRABAJO PREVIO

Lea cuidadosamente este documento y luego conteste las preguntas que encontrará en la página 15 y siguientes. Antes de empezar el Curso, se realizará una evaluación escrita, en la que deberá responder algunas de esas preguntas.

Si reprueba esa evaluación, no podrá continuar en el Curso.

 Investigación  Investigación Básica de Incendios Incendios Versión 1.0 2003

Academia Nacional Nacional de Bomberos Bomberos - Chile

CURSO

INVESTIGACIÓN BÁSICA DE INCENDIOS TRABAJO PREVIO COMPORTAMIENTO DEL FUEGO El efectivo control y extinción de un incendio requiere de un conocimiento básico sobre el comportamiento del fuego. Este mismo tipo de conocimiento se requiere también para investigar adecuadamente el origen y la causa de los incendios. Este conocimiento es el que permite identificar los componentes de la combustión, sus características físico – químicas, las fuentes de calor y los medios de transmisión del calor.

Este conocimiento es una herramienta fundamental para el investigador de incendios.

1.

EL FUEGO

OXIDACIÓN: El oxígeno, presente en el aire que nos rodea en un porcentaje de 21%, tiene una gran capacidad para combinarse con otros elementos. Este fenómeno químico es llamado oxidación.

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TP-1

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

La oxidación lenta es un fenómeno muy usual: es lo que produce cambio de color y textura en un trozo de hierro dejado a la intemperie o daña los alimentos.



La oxidación rápida, en cambio, produce luz y calor: es la combustión visible como fuego.



Cuando la oxidación es muy rápida, produce explosiones.

El fuego es la oxidación rápida de materiales combustibles (agentes reductores), que se combinan con el oxígeno del aire (agente oxidante), generando calor, luz y subproductos químicos. Para este Curso, conviene recordar y diferenciar las siguientes dos formas de fuego. a)

La que se produce en los rescoldos y brasas: fuego incandescente.

b)

La que se expresa en forma de llamas.

Ambas reacciones se explican mediante las Teorías del Fuego.

TEORÍAS DEL FUEGO TRIÁNGULO DEL FUEGO (Fuego incandescente) El

triángulo del fuego representa

los tres elementos que, en las proporciones adecuadas, producen la combustión: 

El Oxígeno.



El Calor.



El Combustible.

El triángulo del fuego explica los fuegos sin llamas, sólo con brasas incandescentes o rescoldos. Se trata de una combustión donde la cantidad de calor no es suficiente para retroalimentar la combustión, y el oxígeno se combina con el combustible en su nivel superficial.

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TP-2

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TETRAEDRO DEL FUEGO (Fuego con llamas)

El tetraedro explica los fuegos con llamas. En este caso, a los tres elementos ya conocidos (combustible, oxígeno y calor), se agrega la reacción en cadena, donde la cantidad de calor que se genera es mayor que la que se disipa. Por ello, el calor vuelve a actuar sobre el combustible, proveyendo la energía para mantener una continua vaporización y por lo tanto una combustión auto-sostenida. En consecuencia, para mantener la combustión con llama es necesario tener un "balance positivo de calor". Esto se produce cuando el calor no alcanza a disiparse y es enviado nuevamente al combustible. En cambio, si el calor generado se disipa más rápidamente, se interrumpe la retroalimentación, en cuyo caso hablamos de "balance negativo de calor".

2.- EL COMBUSTIBLE. Se define como "combustible" toda sustancia sólida, líquida o gaseosa que, al entrar en contacto con un agente oxidante -casi siempre oxígeno- y calor, puede inflamarse, produciendo fuegos incandescentes o llamas.

Estados físicos del combustible: 

Combustibles sólidos



Combustibles líquidos



Combustibles gaseosos

Según su estado físico, los combustibles pueden arder con mayor o menor facilidad, dependiendo de la densidad del material involucrado. Así, los sólidos tardan más en arder que los líquidos y éstos, a su vez, tardan más que los gases.

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TP-3

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LA IGNICIÓN Ignición de Combustibles sólidos Para que un combustible genere llamas, debe encontrarse en forma de vapores o gases. Si un combustible sólido recibe suficiente calor, desprenderá vapores que podrán inflamarse. Un combustible sólido de mayor densidad, requerirá de mayor energía calórica para arder. Así, la madera de roble tardará más en arder que el pino. La espuma plástica, en cambio, arderá más rápidamente que un plástico de alta densidad.

Ignición de Combustibles Líquidos. Al igual que los sólidos, los líquidos requieren transformarse en vapores o gases para poder arder. Por la ya señalada dependencia de la densidad, los líquidos atomizados o pulverizados pueden arder con mayor facilidad.

Ignición de Gases. Debido a sus características físicas, los combustibles que se encuentran en estado gaseoso necesitan poca energía para su ignición.

A diferencia de los sólidos, los líquidos y los gases arden siempre con llamas y no dejan residuos.

TEMPERATURA Y COMBUSTIÓN De lo anterior se desprende que la temperatura es un factor determinante en la combustión de una sustancia. Debemos distinguir dos conceptos:

Temperatura de Gasificación Es la temperatura mínima necesaria para que un combustible desprenda vapores que, combinados con el oxígeno, forman una mezcla inflamable.

Temperatura de Ignición Es la temperatura mínima necesaria para que un combustible ya gasificado, comience a arder en una combustión sostenida.

Para el investigador es muy importante conocer el estado físico de los combustibles involucrados en un incendio, ya que la necesidad de calor de los sólidos siempre es mayor que la de los líquidos y gases.

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GASES Las moléculas que forman estos combustibles carecen de volumen y forma propia. La masa gaseosa tiende a ocupar el mayor espacio posible.

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS Las sustancias líquidas tienen volumen pero no tienen forma, se derraman y sus partículas se hallan débilmente unidas.

Gas natural Propano Butano Hidrógeno Acetileno Monóxido de Carbono Metano Gas licuado

SÓLIDOS Son aquellos que tienen forma y volumen determinado. Sus enlaces moleculares son muy fuertes.

Gasolina Keroseno Alcohol Pintura Barniz Aceite Laca Metanol

Carbón Madera Papel Tela Cuero Plástico Azúcar Granos

TEMPERATURA DE GASIFICACION Temperatura ambiente 37,8 ºC

Temperatura ambiente 20,0 ºC

Vapores

Vapores KEROSENE

KEROSENE

GASOLINA

El kerosén desprende vapores a 37,8 ºC, en cambio la gasolina lo hace a - 42,0 ºC (bajo cero). TEMPERATURA DE IGNICION 255 ºC

KEROSENE

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371 ºC

GASOLINA

TP-5

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3. EL OXÍGENO Es un gas incoloro, inodoro e insípido, que se encuentra libre en el aire, combinado con el agua de los océanos y forma parte de la mayoría de los minerales. Se presenta generalmente en forma de molécula de dos átomos (O2), aunque el ozono tiene tres átomos de oxígeno (O 3). En la mayoría de los fuegos, el agente oxidante es el oxígeno de la atmósfera. Mientras mayor sea la cantidad de oxígeno disponible, mayor será el riesgo de incendio. Los materiales ignífugos o que arden lentamente en el aire, pueden hacerlo vivamente cuando existe exceso de oxígeno, situación que se presenta, por ejemplo, en ambientes médicos o en ciertos procesos industriales. Por otra parte, cuanto más alta sea la temperatura ambiente, menos oxígeno se necesita para mantener la combustión. Existen ciertos gases que pueden formar mezclas inflamables en atmósferas distintas a las del aire u oxígeno. Por ejemplo, una mezcla de hidrógeno y cloro gaseoso. Hay algunas sustancias, como el nitrato de sodio o el nitrato amónico, que contienen oxígeno que se libera fácilmente, lo que les permite participar en combustiones en ausencia o escasez de oxígeno atmosférico. Los incendios se producen normalmente o con un exceso de aire o con un exceso de combustible. Si hay exceso de aire, se considera que el incendio depende del combustible, que arderá y se consumirá con facilidad. Cuando hay más combustible que aire, como en el caso de incendios desarrollados en habitaciones o lugares cerrados, se considera que el incendio depende de la cantidad de aire o ventilación, y esto puede producir combustiones incompletas.

4.- EL CALOR I

Este componente del proceso de combustión es el principal elemento en el cual deben centrarse los esfuerzos del investigador: BUSCAR LA FUENTE DE CALOR.

El calor es una forma de energía producida por la vibración de las moléculas que forman una sustancia. Esta energía es la que permite la liberación de vapores combustibles y luego la ignición.

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El calor es transferido al ambiente provocando un aumento en la actividad de las moléculas de las materias que se encuentran en dicha área. En todo caso, debe recordarse que esta transferencia ocurre siempre desde dónde hay mayor calor hacia donde hay menos. Es importante conocer dos aspectos relacionados con el calor. 

Cómo se genera, y



Cómo se transmite.

Generación de calor  Por acción mecánica. o o

Por fricción o roce. Por compresión.

 Por acción eléctrica. o o

Resistencia de conductores al flujo de corriente eléctrica. Por arco voltaico.

 Por reacciones químicas oxidantes.  Por reacción nuclear. o o

Por fisión. Por fusión.

Transmisión de calor El calor se transfiere de un objeto a otro, en tres formas: 

CONDUCCIÓN



RADIACIÓN



CONVECCIÓN

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TRANSFERENCIA POR CONDUCCIÓN El calor se transfiere de un objeto a otro por contacto directo, pasando del objeto más caliente al más frío. En el ejemplo, si en una bodega hay cajas con diversos productos y una de ellas entra en contacto con una fuente de calor, puede producirse un fuego que se irá transmitiendo de una caja a otra por conducción. El caño, al calentarse, transmitirá ese calor a otros combustibles.

TRANSFERENCIA POR RADIACIÓN

El calor se transfiere a través de un espacio intermedio por medio de ondas calóricas invisibles, fenómeno que recibe el nombre de radiación. Por esta razón, el calor de una llama se siente a cierta distancia del fuego mismo. Es lo que sucede en las poblaciones en que hay casas de madera separadas por pasajes muy angostos. Si una casa se incendia, el fuego no sólo se extenderá a las casas del lado (por conducción), sino que también se podrán incendiar las casas ubicadas a cierta distancia (por ejemplo, al frente), sin que haya habido contacto directo, debido al calor transferido por radiación.

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TRANSFERENCIA POR CONVECCIÓN

MASA CALIENTE

Este tipo de transferencia se produce cuando el calor se transmite de un objeto a otro a través de un medio en circulación. Cuando las ondas calóricas atraviesan un fluido (por ejemplo: aire, agua, aceite, etc.), parte de su calor sirve para calentar ese fluido. Los fluidos, al calentarse, tienden a moverse hacia arriba. Esto significa que el calor originado en un punto se transmitirá, a través del fluido en movimiento, hacia otro lugar. Por ejemplo, si en un edificio de departamentos u oficinas de varios pisos se inicia un incendio en un piso bajo, el fuego calentará el aire, el que tratará de subir hacia los pisos superiores, arrastrando gases y humos calientes y extendiendo el incendio.

OTROS CONCEPTOS SOBRE EL CALOR  

Un objeto acumula el calor que recibe hasta lograr su saturación. Sólo entonces empieza a transferirlo a otro objeto o al entorno. La absorción del calor depende también del color de los objetos. Así, el color negro absorbe calor con mayor facilidad, mientras que los colores brillantes y pulidos lo rechazan (plateados o aluminizados.)

Autocalentamiento y autoignición El calor se genera también por autocalentamiento, proceso en el cual, el material aumenta de temperatura sin una fuente externa de calor. Cuando por autocalentamiento un material alcanza su temperatura de ignición, se produce la autoignición. La forma más usual de autocalentamiento se produce en materias orgánicas, tales como grasas sólidas y aceites animales y vegetales, que se oxidan generando calor. Aunque normalmente la cantidad de calor que así se genera es baja, puede haber condiciones de ventilación y de aislamiento que permitan que el calor generado supere al disipado, con lo cual la temperatura puede irse elevando lentamente hasta llegar a la ignición. El peligro de un incendio no depende tanto de la intensidad del calor que genera una fuente dada, sino de la relación que exista entre la

CANTIDAD DE CALOR GENERADO Y LA CANTIDAD DE CALOR DISIPADO.

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Carga de Fuego La carga de fuego es la cantidad total de elementos combustibles que existente en el interior de un lugar siniestrado y se expresa en unidades de calor o en peso equivalente en madera. Debido a lo señalado acerca de la densidad de los materiales, aquellos menos densos arderán más rápidamente, aunque tengan similar composición química. En sus fases iniciales, la velocidad de desarrollo de un incendio no depende tanto de la carga combustible total, sino de las características físicas y químicas de esos combustibles. Por ejemplo, las virutas de pino arderán más rápidamente que un bloque de madera de pino de igual peso. Por su parte, el aserrín muy fino, arderá tan rápidamente que podrá causar explosiones. Para efectos de la investigación de incendios es muy importante considerar tanto la carga de fuego existente en el interior de un recinto cerrado como las características de los combustibles involucrados (por ejemplo, la densidad), para así comprender mejor el desarrollo y velocidad del incendio.

5.- INCENDIO EN RECINTOS CERRADOS El incendio en un recinto cerrado tiene varias posibles fases, en las cuales ocurren procesos que interesa comprender.

FASE 1: INCIPIENTE

En esta fase el oxígeno del aire aún no ha disminuido significativamente. El fuego se desarrolla produciendo vapor de agua, bióxido de carbono , pequeñas cantidades de azufre, monóxido de carbono y otros gases. Se genera calor, el cual se incrementa a medida que el fuego continúa.

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Mientras en las partes altas de la habitación el calor puede alcanzar los 637 grados Celsius, en las partes bajas, no alcanza los 50 °C. En el nivel del piso, hay visibilidad y aire, mientras los vapores, gases y humos se propagan en forma vertical hacia el techo.

FASE 2: DE COMBUSTIÓN LIBRE En esta fase se dispone de oxígeno para alimentar las llamas del fuego, mientras la convección de gases calientes lleva el calor hacia el techo, formando una capa cada vez más gruesa, cuyo borde inferior va descendiendo progresivamente.

El descenso de esta capa de gases a alta temperatura (puede exceder los 700 °C), irá calentando los objetos del recinto que empezarán a arder. A medida que el fuego progresa, continuará consumiendo oxígeno hasta alcanzar un punto en que este será insuficiente para alimentar el proceso de la combustión.

FASE 3: LATENTE / RESCOLDO En esta tercera fase, si el recinto está suficientemente cerrado y no hay ingreso de aire desde el exterior, las llamas pueden extinguirse y la combustión quedar reducida a ascuas incandescentes o brasas.

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El recinto se llena totalmente de gases y humo que tienden a salir hacia el exterior debido a la presión ejercida por los gases expandidos por el calor. La temperatura puede alcanzar los 800ºC, lo que puede generar vapores altamente explosivos.

EXPLOSIÓN POR FLUJO REVERSO (CONTRATIRO o  BACKDRAFT) En la fase anterior (latente/rescoldo), la combustión es incompleta debido a que no existe suficiente oxígeno para alimentar el fuego. Sin embargo, el calor generado en la fase de libre combustión se mantiene, ya que no puede ser disipado. Las partículas de carbón que no se han quemado, así como los vapores y gases generados por la combustión, arderán rápidamente si se suministra el oxígeno faltante, lo que puede pasar si se abre una puerta o ventana, lo que aportará el oxígeno faltante, causando la ignición instantánea de los componentes calientes de la combustión. Esto se conoce como flujo reversado o contratiro (en inglés backdraft). Sin embargo, si se aplica una eficiente ventilación, el humo y los gases calientes no consumidos de las áreas superiores de la estructura se liberarán hacia la atmósfera. Los siguientes signos advierten de una posible explosión por flujo reverso. 

Humo denso, negro y amarillo grisáceo.



Temperatura excesiva y confinada.



Llamas escasas y poco visibles.



Salida del humo por las partes superiores, a intervalos y en bocanadas.



Ventanas ahumadas.



Rápido movimiento de aire hacia el interior, cuando se hace una abertura.

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INFLAMACIÓN SÚBITA GENERALIZADA ( FLASHOVER)

La inflamación súbita generalizada ocurre cuando en un recinto confinado, el calor que proviene del fuego, de los gases calientes y de las paredes y techo calientes, causa que todos los demás materiales presentes en el área alcancen su temperatura de ignición. Alcanzado ese punto, se produce una combustión simultánea y el área se envuelve completamente en llamas. Esta repentina transición de un fuego en crecimiento a un fuego totalmente desarrollado es un flashover .

Texto base: Leonardo Sandoval Labbé.  Bibliografía: Protección contra incendios  Lo esencial en combate de incendios Fuego  Investigación de Incendios, Norma 921

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MAPFRE  IFSTA ANB NFPA

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PREGUNTAS PARA AUTO EVALUACIÓN DEL TRABAJO PREVIO 1. ¿Qué es la oxidación?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Qué es el fuego?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Qué elementos deben combinarse para que se produzca la combustión? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

4. ¿Qué tipo de fuego se explica mediante el Triángulo del Fuego?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Trabajo previo

TP-14

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5. ¿Qué tipo de fuego expresa el Tetraedro del Fuego? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

6. En la llamada “reacción en cadena”, ¿qué es mayor: el calor que se genera o el calor que se disipa?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

7. Nombre los estados físicos del combustible.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 8. ¿En qué estado deben encontrarse los combustibles para producir llamas?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 9.

Si tenemos dos muestras de material de igual composición, pero de diferente densidad, ¿cuál arderá más rápidamente?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

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10. Defina Temperatura de Gasificación.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 11. Defina Temperatura de Ignición.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 12. ¿Cuál es el agente oxidante más común, en la mayoría de los fuegos? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

13. Defina calor.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 14. Nombre tres formas de generación del calor.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

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TP-16

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15. ¿Cómo se produce la transferencia por conducción? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 16. ¿Qué se entiende por “transferencia por radiación”? Ejemplifique.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

17. ¿Qué tipo de transferencia se produce cuando el calor se transmite a través de un medio que puede circular? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

18. ¿Qué incidencia tiene el color de los materiales, en la absorción de calor? ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 19. ¿Qué se entiende por autocalentamiento?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

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20. ¿Cuándo se puede producir la autoignición?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 21. ¿A qué se le llama “carga de fuego?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

22. Nombre las fases del fuego.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 23. ¿Qué sucede con el oxígeno en la fase de combustión libre?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 24. ¿Qué riesgo hay si se abre una puerta o ventana en un recinto que se encuentra en la fase de rescoldo/latente

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25. Nombre 3 signos que advierten de una posible explosión por flujo reverso.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 26. ¿Cuándo se produce una inflamación súbita generalizada o “flashover”?

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

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TP-19