🔥 Tema 9: Teoría del fuego y agentes extintores

Diputación Provincial de Burgos · Servicio de Extinción de Incendios · Bombero/a

Resumen

El tema 9 de Burgos abre el bloque A con la teoría del fuego: qué es, cuándo se produce y se propaga, qué produce, cómo se clasifica y cómo se apaga. Las bases no citan bibliografía, así que el tema sigue el Manual de incendios del CEIS Guadalajara (parte 1, «Teoría del fuego», capítulos 1 y 2), manual público de referencia para los servicios de bomberos. El fuego es una reacción de oxidación-reducción fuertemente exotérmica: el combustible es el reductor (cede electrones y se oxida) y el comburente, normalmente el oxígeno del aire, el oxidante. La norma UNE 23026 define el fuego como una combustión caracterizada por la emisión de calor, humo y llamas; la ISO 13943 distingue el fuego (combustión controlada) del incendio (combustión que se propaga sin control en el tiempo y en el espacio).

Combustiones. Son reacciones de oxidación-reducción, de cinética generalmente rápida y fuertemente exotérmicas; en la completa se forman CO2 y agua, y en la incompleta aparece monóxido de carbono. Hay combustiones de aportación (la masa reactiva se incorpora al frente de reacción): con llama (en fase gaseosa), latente (oxidación lenta sin luz, en combustibles porosos), incandescente (sin llama pero con luz: ascuas) y espontánea (sin aporte de calor externo). Y combustiones de propagación o de premezcla. Por velocidad, la combustión lenta es una oxidación sin reacción en cadena; la simple, normal o rápida tiene un frente visible de menos de 1 m/s; y las explosiones pueden ser deflagraciones (más de 1 m/s pero subsónicas, con sobrepresiones de 5 a 10 veces) o detonaciones (supersónicas, de 20 a 40 veces la presión inicial e incluso 100).

Productos de la combustión: humo, llamas, calor y gases. El humo son partículas sólidas y líquidas en suspensión y es el principal factor de riesgo: blanco si el combustible arde libremente con mucho oxígeno (sobre todo vapor de agua), negro con sintéticos, cauchos o derivados del petróleo y poco oxígeno. La llama es un gas incandescente; su zona externa, poco luminosa, es la más caliente, y en la práctica alcanza de 1.800 a 2.200 ºC. El calor se mide en calorías (1 cal = 4,1868 J) o julios; el agua tiene un calor específico de 1 cal/g·ºC. Escalas: Celsius (0-100), Fahrenheit (32-212, ºF = ºC · 1,8 + 32) y Kelvin (K = ºC + 273,15). El calor dilata los cuerpos y provoca cambios de estado progresivos (fusión, vaporización, sublimación) o regresivos (solidificación, condensación, sublimación regresiva).

Gases de combustión. El CO se forma en combustiones incompletas, es incoloro, más ligero que el aire, arde con llama azul y se une a la hemoglobina (carboxihemoglobina) provocando hipoxia. El CO2 no es inflamable y el manual lo trata como asfixiante (desplaza el oxígeno) más que como tóxico, y es unas 1,5 veces más pesado que el aire. El cianuro de hidrógeno (HCN) huele a almendras amargas y bloquea la respiración celular. El sulfuro de hidrógeno huele a huevos podridos y a partir de 100 ppm paraliza el olfato. También aparecen amoniaco, cloro (amarillo verdoso), dióxido de azufre, fluoruro de hidrógeno, fosgeno (de la combustión de PVC y clorados) y acroleína.

Triángulo y tetraedro del fuego. El incendio necesita combustible, comburente y energía de activación (calor); si se suprime un lado, el fuego no se produce o se extingue. El tetraedro añade la reacción en cadena, que mantiene la combustión con llama. Del combustible importan sus constantes: punto de inflamación (emite vapores que se inflaman con una fuente de ignición), punto de ignición (unos grados por encima, la combustión se mantiene al retirar la fuente) y punto de autoinflamación (arde sin fuente de ignición); y los límites de inflamabilidad: por debajo del LII no arde por falta de combustible y por encima del LSI por falta de comburente. El oxígeno supone aproximadamente el 21 % del aire en volumen, y por debajo del 15 % el fuego generalmente se apaga. La energía de activación puede ser de origen químico, mecánico, eléctrico, térmico, biológico o natural. Los agentes pasivos (CO2, vapor de agua, hollín, nitrógeno) no reaccionan pero roban calor.

Tipos de incendios. Por el combustible (norma EN 2): clase A, sólidos que forman brasas; B, líquidos o sólidos licuables; C, gases; D, metales; F, aceites y grasas de cocina. La antigua clase E (eléctricos) ya no se reconoce porque la electricidad no es un combustible. Los sólidos no arden como tales: arden los gases de su pirólisis (descomposición por el calor sin oxígeno); los líquidos arden por sus vapores. Por la forma del foco, el incendio puede ser plano, vertical o alimentado (escapes de gas). También se clasifican por la superficie afectada (útil en forestales), por la velocidad de reacción, por el oxígeno disponible (completa o incompleta), por la emisión de llamas, por el lugar (interiores o exteriores; por el uso del recinto) y por la magnitud (conato, incendio parcial e incendio total).

Evolución y transmisión. Un incendio tiene cuatro fases: inicio (los tres factores coinciden), desarrollo (la temperatura sube deprisa, en el techo puede superar los 700 ºC, y crece el CO), propagación (el calor se transmite por todos los medios) y extinción. El calor pasa siempre del cuerpo más caliente al más frío por tres vías. La conducción, por contacto molecular, necesita materia y no se da en el vacío; es mejor en sólidos que en líquidos, y en líquidos que en gases. La convección se da en fluidos: el aire caliente sube y el frío baja; es la que más influye en la estrategia, y con la pendiente acelera el fuego cuesta arriba, mientras que cuesta abajo el avance es mucho más lento. La radiación viaja por ondas electromagnéticas, sobre todo infrarrojas, en línea recta y también sin medio material.

Mecanismos de extinción. Desalimentación: quitar el combustible, directamente (separar lo que arde, cerrar llaves de paso) o indirectamente (refrigerar combustibles cercanos o interponer elementos incombustibles); la retirada debe ser más rápida que la propagación. La dilución del combustible solo sirve en líquidos miscibles con el agua. Sofocación: separar el comburente (cubrir con arena, espuma, polvo o una tapa) o diluir el oxígeno por debajo del 15 %, por ejemplo con vapor de agua o con gases inertes (inertización). Enfriamiento: bajar la temperatura por debajo del punto de ignición; es el método más usado y el agua es el mejor agente, porque absorbe 540 calorías por gramo al vaporizarse. Inhibición (acción catalítica negativa): romper la reacción en cadena desactivando los radicales libres con polvo químico o halones; es muy eficaz, pero no sirve en fuegos sin llama.

Agentes de extinción (el extintor es el envase; el agente, el producto). El agua es el más usado y barato: absorbe 540 calorías por gramo al vaporizarse y multiplica su volumen entre 1.500 y 1.700 veces; actúa sobre todo por enfriamiento y es la mejor en fuegos de clase A; sobre líquidos inflamables solo apaga por enfriamiento si su punto de inflamación supera los 38 ºC. Las espumas (tema 12) actúan por sofocación y son el agente principal para la clase B. Los polvos actúan primero por inhibición y después por sofocación: el BC para líquidos y gases, el ABC o antibrasa (fosfato monoamónico) y los especiales para metales (clase D); son dieléctricos hasta 1.000 V. El CO2 actúa por sofocación y algo por enfriamiento (nieve carbónica a −79 ºC), pero se disipa al aire libre. Los halones, prohibidos por dañar la capa de ozono, se sustituyen por agentes limpios y gases inertes como el IG-541 (Inergen).

Claves para el examen

• UNE 23026: fuego = combustión con emisión de calor, humo y llamas.
• Combustible = reductor (se oxida). Comburente = oxidante (normalmente O2).
• Latente: sin llama y sin luz. Incandescente: sin llama, con luz (ascuas).
• Deflagración: más de 1 m/s y subsónica, 5-10 veces la presión. Detonación: supersónica, 20-40 veces.
• Humo blanco: arde libremente, mucho O2, vapor de agua. Humo negro: sintéticos, poco O2.
• CO: incoloro, más ligero que el aire, llama azul. HCN: almendras amargas.
• Inflamación < ignición < autoinflamación.
• Por debajo del LII falta combustible; por encima del LSI falta comburente.
• Por debajo del 15 % de O2 el fuego generalmente se apaga.
• Tetraedro: combustible, comburente, calor y reacción en cadena.
• Clases (EN 2): A sólidos, B líquidos, C gases, D metales, F aceites de cocina. La E ya no existe.
• Fases: inicio, desarrollo, propagación y extinción. Transmisión: conducción, convección y radiación.
• Mecanismos: desalimentación, sofocación, enfriamiento e inhibición.
• Sofocación: oxígeno por debajo del 15 %. Con gases inertes se llama inertización.
• La inhibición no sirve en fuegos sin llama (brasas).

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