🔥 Tema 23: Teoría del fuego: combustión, tetraedro y transmisión

Diputación Provincial de Cuenca · Servicio de Prevención y Extinción de Incendios, Protección Civil y Emergencias (SPEIN) · Mecánico/a Bombero/a Conductor/a

Resumen

Este tema es el 1 de la parte específica del anexo III de las bases («Incendios. Teoría del fuego. Caracterización») y sigue el capítulo 1 de la parte 1, «Teoría del fuego», del Manual de incendios del CEIS Guadalajara, que las bases dan como bibliografía. Parte de lo básico: la materia está formada por moléculas y átomos; las reacciones pueden ser físicas (cambia el estado, no la sustancia), químicas (cambia la composición) o nucleares. Una reacción es exotérmica si desprende energía y endotérmica si la absorbe. El fuego es una reacción redox fuertemente exotérmica: el combustible es el reductor (cede electrones y se oxida) y el comburente, normalmente el oxígeno del aire, es 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 incontroladamente 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.

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.
• La zona externa de la llama es la más caliente.
• 1 cal = 4,1868 J. ºF = ºC · 1,8 + 32. K = ºC + 273,15.
• Sublimación: sólido a gas (cambio progresivo, absorbe calor).
• 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.

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