🔥 Tema 8: Teoría del fuego y agentes extintores

Generalitat de Catalunya · Cuerpo de Bombers de la Generalitat · Bombero/a de primera de la escala técnica

Resumen

Todo empieza con la oxidación (reacció d'oxidació): una sustancia se combina con un oxidante, casi siempre oxígeno. El manual distingue tres: la oxidación lenta (el hierro que se oxida, un alimento que se estropea), que libera energía tan poco a poco que no se nota ni hay llama; la combustión, rápida y con mucho calor y luz, que necesita una energía de activación para arrancar; y la reacción termita, en la que polvo de aluminio toma el oxígeno de un óxido metálico (no del aire) y supera los 2.500 °C, como en la soldadura de las vías del tren.

La combustión es una oxidación muy rápida y exotérmica, y el fuego es su manifestación visible. Por velocidad hay combustión lenta (sin llama: una brasa, un cigarrillo), rápida (el fuego de siempre, con llama) y explosión. La explosión puede ser deflagración, si el frente avanza a más de 1 m/s pero por debajo de la velocidad del sonido, o detonación, si va a velocidad supersónica y crea onda de choque. Por el comburente disponible hay combustión completa o estequiométrica (CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O, llama azul y estable, máxima energía) e incompleta (falta oxígeno: CO, hollín, humo negro y llamas naranjas o amarillas, menos energía).

El triángulo del fuego (triangle del foc) reúne lo necesario para que empiece: combustible, comburente y calor o energía de activación; la mayoría de fuegos necesitan al menos un 16 % de oxígeno. El tetraedro (tetraedre del foc) añade la reacción en cadena: los radicales libres de una reacción alimentan la siguiente y mantienen la llama. Quitar un solo lado basta para apagar el fuego. Lo que arde siempre son gases o vapores: los gases ya lo son, los líquidos arden por sus vapores y los sólidos se funden primero (cera, plásticos) o se descomponen por pirólisis (madera, papel, carbón). Por su reacción al fuego el manual separa materiales no combustibles (roca, vidrio), combustibles (madera, gasoil), inflamables (alcohol, acetona) y muy inflamables (gasolina, gas natural, porexpán, harina o azúcar glas en polvo); la clasificación normativa detallada son las Euroclases de la EN 13501-1.

Propiedades que caen seguro. Punto de inflamación (flash point): los vapores se encienden un momento con una llama externa y se apagan. Punto de combustión (fire point): unos grados más alto, la llama se mantiene. Punto de autoignición: arde sin foco externo y es mucho más alto. Los dos primeros solo tienen sentido en sólidos y líquidos; la autoignición vale también para gases. En la tabla del manual la gasolina tiene punto de inflamación por debajo de −20 °C y el gasoil de 60 °C. Límites de inflamabilidad: por debajo del LII la mezcla es demasiado pobre y por encima del LSI demasiado rica; entre ambos está el rango. Hidrógeno 4-75 % (rango 71), CO 12,5-74 %, metano 5-15 %, propano 2,1-9,5 %, butano 1,8-8,4 %, gasolina 1,4-7,6 %. Densidad relativa del vapor (aire = 1): el metano (0,55) y el hidrógeno (0,07) suben; el propano (1,55), el butano (2) o los vapores de gasolina (3-4) bajan y forman «lagos» en sótanos. El poder calorífico mide la energía por unidad de masa (hidrógeno 120 MJ/kg, metano 50, gasolina 44, madera de pino seca 18,5) y permite calcular la carga de fuego.

Comburente: el oxígeno del aire (21 %) es el principal, pero hay materiales que llevan el oxígeno dentro (baterías de ion litio en thermal runaway, nitrato de amonio, cloratos, peróxidos) y gases como el cloro o el nitrógeno pueden actuar de comburente con ciertos materiales. Fuentes de ignición: térmicas (llamas abiertas, brasas, superficies calientes, soldadura y oxicorte, sol concentrado y rayos), mecánicas (fricción y chispas por impacto), eléctricas (sobrecargas, cortocircuitos, arcos, electricidad estática) y químicas (reacciones exotérmicas y combustión espontánea de trapos con aceite, heno o virutas).

Condicionantes de la combustión. Con más oxígeno el fuego se acelera: al 24 % la velocidad se duplica y al 40 % se multiplica por 4, y además sube el LSI. Con menos oxígeno se frena: por debajo de un 14 % aproximadamente la llama se apaga, pero puede seguir un fuego latente sin llama con solo un 5-8 %, que sigue pirolizando y prepara un backdraft. También influyen la superficie de contacto (virutas frente a troncos; el polvo en suspensión puede explotar), la humedad (el agua absorbe calor al evaporarse y retrasa la ignición), la ventilación (incendio limitado por el combustible, ILC, frente a incendio limitado por la ventilación, ILV) y la temperatura previa del combustible.

El calor se transmite por conducción (contacto entre moléculas; es la vía principal en sólidos, los metales conducen bien y la madera y el aire aíslan), convección (movimiento de gases calientes que forman una capa en el techo y pasan a otras salas) y radiación (ondas electromagnéticas en línea recta, sin necesidad de medio; crece con la temperatura elevada a la cuarta, T⁴, y disminuye con el cuadrado de la distancia). La propagación sigue un ciclo: el combustible cercano recibe calor, se calienta, desprende gases y estos se encienden por contacto con la llama, por autoignición o por partículas encendidas. Efectos del calor en los materiales: dilatación (y contracción al enfriar, que deja la estructura deformada) y pérdida de resistencia. El acero pierde capacidad de carga desde los 300 °C y es casi inútil por encima de 550-600 °C; el hormigón sufre spalling (se desprende la capa superficial y deja al aire la armadura); la madera se protege con su capa carbonizada. Por eso las normas piden resistencias R30, R60, R90, R120.

Fenómenos extremos. Backdraft: reignición explosiva de un incendio limitado por la ventilación; el recinto está lleno de gases de pirólisis sin oxígeno y, al abrir una puerta o ventana, el aire entra, se forma la mezcla y la llama sale con violencia hacia la abertura. Señales: humo espeso marronoso o amarillento, quieto, que «respira» por las rendijas. Flashover: transición rápida de un incendio localizado a uno totalmente desarrollado; es un fenómeno sobre todo térmico, porque la radiación de la capa de gases y de las llamas lleva todas las superficies a su temperatura de ignición a la vez, y puede darse con buena o con mala ventilación. Productos de la combustión: gases (el CO, incoloro e inodoro, que se une a la hemoglobina; el HCN del poliuretano; el CO2 como asfixiante), humo, llama y calor, y residuos sólidos (agua de extinción contaminada, fibras de amianto del fibrocemento). La principal causa de muerte en incendios es la inhalación de humo y gases, no la llama.

Extinción: basta con quitar un lado del tetraedro. Técnicas: eliminación del combustible (inanición o separación), del comburente (sofocación), del calor (enfriamiento, la más común y eficaz) y de la reacción en cadena (inhibición). Clases de fuego según la UNE-EN 2: A sólidos con brasa, B líquidos o sólidos licuables, C gases, D metales y F aceites y grasas de cocina (agentes que saponifican); no existe clase E eléctrica. Agentes: el agua enfría por su calor específico y su calor latente, y sofoca de forma secundaria (1 L da unos 1.700 L de vapor); no se usa con tensión, en metales o como agente preferente en clase B (riesgo de boil-over). La espuma sofoca: baja expansión hasta 20:1, media de 20:1 a 200:1 y alta por encima de 200:1, con dosificación del 1, 3 o 6 %; las AFFF y FFFP con PFAS están prohibidas desde el 4 de julio de 2025. El polvo químico seco (10-20 micras) inhibe; el ABC es de fosfato monoamónico y el BC de bicarbonato. Los gases no dejan residuo: el CO2 sofoca y es peligroso a concentración extintora; los inertes (IG-55, IG-541) bajan el oxígeno al 10-12,5 %; los halones, prohibidos desde 1994 por el Protocolo de Montreal, se sustituyen por agentes limpios como el FK-5-1-12.

Claves para el examen

• Termita: aluminio + óxido metálico, más de 2.500 °C, el oxígeno sale del óxido, no del aire.
• Deflagración: más de 1 m/s y subsónica. Detonación: supersónica, con onda de choque.
• Combustión completa: CO2 + H2O, llama azul. Incompleta: CO, hollín y llama naranja o amarilla.
• Mínimo para mantener la mayoría de fuegos: 16 % de O2. Por debajo del 14 % la llama se apaga; sin llama puede seguir con un 5-8 %.
• Tetraedro = triángulo + reacción en cadena (radicales libres).
• Inflamación < combustión (unos grados más) << autoignición. Los dos primeros no se aplican a gases.
• Hidrógeno 4-75 % (rango 71), metano 5-15 %, propano 2,1-9,5 %, butano 1,8-8,4 %, gasolina 1,4-7,6 %.
• Densidad de vapor: metano 0,55 y H2 0,07 suben; propano 1,55, butano 2 y gasolina 3-4 bajan.
• O2 al 24 %: velocidad x2. O2 al 40 %: x4. Más oxígeno sube sobre todo el LSI.
• Radiación: proporcional a T⁴ e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
• Acero: pierde capacidad desde 300 °C; casi inútil a 550-600 °C. Hormigón: spalling.
• Backdraft = falta de oxígeno + entrada de aire. Flashover = fenómeno térmico, radiación.
• Clases UNE-EN 2: A, B, C, D y F. No hay clase E.
• Agua: 1 L → unos 1.700 L de vapor. Espuma: baja ≤ 20:1, media 20-200:1, alta > 200:1; dosis 1, 3 o 6 %.
• PFAS (AFFF, FFFP) prohibidas desde el 4/7/2025. Halones prohibidos desde 1994 (Protocolo de Montreal).

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