🔥 Tema 8: Teoria del foc i agents extintors

Generalitat de Catalunya · Cos de Bombers de la Generalitat · Bomber/a de primera de l'escala tècnica

🌐 Lee este tema en castellano

Resum

Tot comença amb la reacció d'oxidació: una substància es combina amb un oxidant, gairebé sempre oxigen. El manual en distingeix tres: l'oxidació lenta (el ferro que es rovella, un aliment que es fa malbé), que allibera energia tan a poc a poc que no es nota ni hi ha flama; la combustió, ràpida i amb molta calor i llum, que necessita una energia d'activació per començar; i la reacció termita, en què pols d'alumini pren l'oxigen d'un òxid metàl·lic (no de l'aire) i supera els 2.500 °C, com en la soldadura de les vies del tren.

La combustió és una oxidació molt ràpida i exotèrmica, i el foc n'és la manifestació visible. Per velocitat hi ha combustió lenta (sense flama: una brasa, una cigarreta), ràpida (el foc de sempre, amb flama) i explosió. L'explosió pot ser deflagració, si el front avança a més d'1 m/s però per sota de la velocitat del so, o detonació, si va a velocitat supersònica i crea ona de xoc. Pel comburent disponible hi ha combustió completa o estequiomètrica (CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O, flama blava i estable, màxima energia) i incompleta (falta oxigen: CO, sutge, fum negre i flames taronges o grogues, menys energia).

El triangle del foc reuneix el que cal perquè comenci: combustible, comburent i calor o energia d'activació; la majoria de focs necessiten almenys un 16 % d'oxigen. El tetraedre del foc hi afegeix la reacció en cadena: els radicals lliures d'una reacció alimenten la següent i mantenen la flama. Treure un sol costat és suficient per apagar el foc. El que crema sempre són gasos o vapors: els gasos ja ho són, els líquids cremen pels seus vapors i els sòlids primer es fonen (cera, plàstics) o es descomponen per piròlisi (fusta, paper, carbó). Per la seva reacció al foc el manual separa materials no combustibles (roca, vidre), combustibles (fusta, gasoil), inflamables (alcohol, acetona) i molt inflamables (gasolina, gas natural, porexpan, farina o sucre de llustre en pols); la classificació normativa detallada són les Euroclasses de l'EN 13501-1.

Propietats que surten segur. Punt d'inflamació (flash point): els vapors s'encenen un moment amb una flama externa i s'apaguen. Punt de combustió (fire point): uns graus més amunt, la flama es manté. Punt d'autoignició: crema sense focus extern i és molt més alt. Els dos primers només tenen sentit en sòlids i líquids; l'autoignició val també per als gasos. A la taula del manual la gasolina té el punt d'inflamació per sota de −20 °C i el gasoil, a 60 °C. Límits d'inflamabilitat: per sota del LII la barreja és massa pobra i per sobre del LSI, massa rica; entre tots dos hi ha el rang. Hidrogen 4-75 % (rang 71), CO 12,5-74 %, metà 5-15 %, propà 2,1-9,5 %, butà 1,8-8,4 %, gasolina 1,4-7,6 %. Densitat relativa del vapor (aire = 1): el metà (0,55) i l'hidrogen (0,07) pugen; el propà (1,55), el butà (2) o els vapors de gasolina (3-4) baixen i formen «llacs» als soterranis. El poder calorífic mesura l'energia per unitat de massa (hidrogen 120 MJ/kg, metà 50, gasolina 44, fusta de pi seca 18,5) i permet calcular la càrrega de foc.

Comburent: l'oxigen de l'aire (21 %) és el principal, però hi ha materials que porten l'oxigen a dins (bateries d'ions de liti en thermal runaway, nitrat d'amoni, clorats, peròxids) i gasos com el clor o el nitrogen poden actuar de comburent amb certs materials. Fonts d'ignició: tèrmiques (flames obertes, brases, superfícies calentes, soldadura i oxitall, sol concentrat i llamps), mecàniques (fricció i espurnes per impacte), elèctriques (sobrecàrregues, curtcircuits, arcs, electricitat estàtica) i químiques (reaccions exotèrmiques i combustió espontània de draps amb oli, fenc o encenalls).

Condicionants de la combustió. Amb més oxigen el foc s'accelera: al 24 % la velocitat es duplica i al 40 % es multiplica per 4, i a més puja el LSI. Amb menys oxigen es frena: per sota d'un 14 % aproximadament la flama s'apaga, però pot continuar un foc latent sense flama amb només un 5-8 %, que continua pirolitzant i prepara un backdraft. També hi influeixen la superfície de contacte (encenalls davant de troncs; la pols en suspensió pot explotar), la humitat (l'aigua absorbeix calor en evaporar-se i endarrereix la ignició), la ventilació (incendi limitat pel combustible, ILC, davant d'incendi limitat per la ventilació, ILV) i la temperatura prèvia del combustible.

La calor es transmet per conducció (contacte entre molècules; és la via principal en sòlids: els metalls condueixen bé i la fusta i l'aire aïllen), convecció (moviment de gasos calents que formen una capa al sostre i passen a altres sales) i radiació (ones electromagnètiques en línia recta, sense necessitat de medi; creix amb la temperatura elevada a la quarta, T⁴, i disminueix amb el quadrat de la distància). La propagació segueix un cicle: el combustible proper rep calor, s'escalfa, desprèn gasos i aquests s'encenen per contacte amb la flama, per autoignició o per partícules enceses. Efectes de la calor en els materials: dilatació (i contracció en refredar-se, que deixa l'estructura deformada) i pèrdua de resistència. L'acer perd capacitat de càrrega a partir dels 300 °C i és gairebé inútil per sobre dels 550-600 °C; el formigó pateix spalling (es desprèn la capa superficial i deixa l'armadura a l'aire); la fusta es protegeix amb la seva capa carbonitzada. Per això les normes demanen resistències R30, R60, R90, R120.

Fenòmens extrems. Backdraft: reignició explosiva d'un incendi limitat per la ventilació; el recinte és ple de gasos de piròlisi sense oxigen i, en obrir una porta o una finestra, l'aire entra, es forma la barreja i la flama surt amb violència cap a l'obertura. Senyals: fum espès marronós o groguenc, quiet, que «respira» per les escletxes. Flashover: transició ràpida d'un incendi localitzat a un de totalment desenvolupat; és un fenomen sobretot tèrmic, perquè la radiació de la capa de gasos i de les flames porta totes les superfícies a la seva temperatura d'ignició alhora, i es pot donar amb bona o amb mala ventilació. Productes de la combustió: gasos (el CO, incolor i inodor, que s'uneix a l'hemoglobina; l'HCN del poliuretà; el CO2 com a asfixiant), fum, flama i calor, i residus sòlids (aigua d'extinció contaminada, fibres d'amiant del fibrociment). La principal causa de mort en els incendis és la inhalació de fum i gasos, no la flama.

Extinció: n'hi ha prou de treure un costat del tetraedre. Tècniques: eliminació del combustible (inanició o separació), del comburent (sufocació), de la calor (refredament, la més comuna i eficaç) i de la reacció en cadena (inhibició). Classes de foc segons la UNE-EN 2: A sòlids amb brasa, B líquids o sòlids liquables, C gasos, D metalls i F olis i greixos de cuina (agents que saponifiquen); no existeix la classe E elèctrica. Agents: l'aigua refreda per la seva calor específica i la seva calor latent, i sufoca de manera secundària (1 L dona uns 1.700 L de vapor); no es fa servir amb tensió, en metalls ni com a agent preferent en la classe B (risc de boil-over). L'escuma sufoca: baixa expansió fins a 20:1, mitjana de 20:1 a 200:1 i alta per sobre de 200:1, amb dosificació de l'1, el 3 o el 6 %; les AFFF i FFFP amb PFAS estan prohibides des del 4 de juliol de 2025. La pols química seca (10-20 micres) inhibeix; l'ABC és de fosfat monoamònic i la BC, de bicarbonat. Els gasos no deixen residu: el CO2 sufoca i és perillós a concentració extintora; els inerts (IG-55, IG-541) baixen l'oxigen al 10-12,5 %; els halons, prohibits des de 1994 pel Protocol de Mont-real, se substitueixen per agents nets com l'FK-5-1-12.

Claus per a l'examen

• Termita: alumini + òxid metàl·lic, més de 2.500 °C, l'oxigen surt de l'òxid, no de l'aire.
• Deflagració: més d'1 m/s i subsònica. Detonació: supersònica, amb ona de xoc.
• Combustió completa: CO2 + H2O, flama blava. Incompleta: CO, sutge i flama taronja o groga.
• Mínim per mantenir la majoria de focs: 16 % d'O2. Per sota del 14 % la flama s'apaga; sense flama pot continuar amb un 5-8 %.
• Tetraedre = triangle + reacció en cadena (radicals lliures).
• Inflamació < combustió (uns graus més) << autoignició. Els dos primers no s'apliquen als gasos.
• Hidrogen 4-75 % (rang 71), metà 5-15 %, propà 2,1-9,5 %, butà 1,8-8,4 %, gasolina 1,4-7,6 %.
• Densitat de vapor: metà 0,55 i H2 0,07 pugen; propà 1,55, butà 2 i gasolina 3-4 baixen.
• O2 al 24 %: velocitat x2. O2 al 40 %: x4. Més oxigen fa pujar sobretot el LSI.
• Radiació: proporcional a T⁴ i inversament proporcional al quadrat de la distància.
• Acer: perd capacitat a partir de 300 °C; gairebé inútil a 550-600 °C. Formigó: spalling.
• Backdraft = manca d'oxigen + entrada d'aire. Flashover = fenomen tèrmic, radiació.
• Classes UNE-EN 2: A, B, C, D i F. No hi ha classe E.
• Aigua: 1 L → uns 1.700 L de vapor. Escuma: baixa ≤ 20:1, mitjana 20-200:1, alta > 200:1; dosi 1, 3 o 6 %.
• PFAS (AFFF, FFFP) prohibides des del 4/7/2025. Halons prohibits des de 1994 (Protocol de Mont-real).

Vídeos recomanats

• Tema 8 Bombers Generalitat: Teoria del foc i agents extintors (Temari en àudio)
• CÓMO se produce el FUEGO - TRIÁNGULO y TETRAEDRO del fuego explicados PASO A PASO
• Rollover, Flashover y Backdraft PRINCIPALES DIFERENCIAS
• USO DE ESPUMÓGENOS. BOMBEROS

Guies relacionades (en castellà)

• Teoría del fuego

← Tema 7 · Tema 9 →

📲 Comparteix-ho amb el teu grup de l'oposició: WhatsApp · Telegram · Copia l'enllaç