CapítuloEl comportamiento del fuego

INTRODUCCIÓNLos bomberos que responden a un incendio

puede que tengan que hacer frente rápidamente adistintas condiciones. Puede que el humo y lasllamas comporten un “riesgo para la vida” (peligrode supervivencia) de los ocupantes. La habitaciónorigen del incendio puede estar a punto de unflashover (combustión súbita generalizada delcontenido de una habitación). Si el edificio no seventila, existe el riesgo de que se produzca unaexplosión de humo. Todas estas condiciones sederivan del fuego y su modo de comportamiento.Para realizar cualquier función de proteccióncontraincendios de forma segura y efectiva, losbomberos deben tener conocimientos básicos sobrela ciencia del fuego y los factores que afectan a laignición, el crecimiento y la propagación del mismo(comportamiento del fuego).

Este capítulo explica fundamentalmente lostipos de incendio que se encuentra un bombero querealiza intervenciones en edificios yconstrucciones. La mayoría de los conceptos queaparecen en este capítulo son válidos para losincendios forestales, aunque en este tipo deincidentes existe una serie de factores adicionalesque también deben abordarse. Los incendiosforestales se describen en otro manual.

El fuego ha sido una ayuda y también unobstáculo para la humanidad a lo largo de lahistoria. Pero el fuego, en su cara más hostil,también ha puesto en peligro nuestras vidas desdeque empezamos a usarlo. El fuego es técnicamenteuna reacción química que requiere combustible,oxígeno y calor para producirse. Durante losúltimos 30 años, los científicos y los ingenieros hanaprendido mucho sobre el fuego y sucomportamiento.

Este capítulo presenta varios conceptos básicosde las ciencias físicas que afectan a la ignición ypropagación del fuego. La comprensión delcomportamiento del fuego y las fases que ésteatraviesa mientras crece, temas que también seincluyen en este capítulo, ayuda a los bomberos aseleccionar la táctica adecuada para luchar contralos incendios y extinguirlos. Este conocimientotambién ayuda a los bomberos a identificar losriesgos potenciales para ellos mismos y otraspersonas mientras trabajan en el lugar delincendio.

CIENCIAS FÍSICAS[NFPA 1001: 3-3.9(a); 3-3.11(a)]

El fuego es una reacción química rápida quelibera energía y productos de combustión en unacomposición muy diferente al combustible y eloxígeno que se combinaron para generarlo. Lasciencias físicas estudian el mundo físico a nuestroalrededor e incluyen disciplinas como la química yla física y las leyes sobre la materia y la energía.La información científica básica a la que hacemosreferencia en esta sección se verá a lo largo de estecapítulo.

Sistemas de medidaTodos los análisis científicos presentan la

información mediante números. Por regla general,utilizan un sistema numérico para describir lasmangueras que utilizan para luchar contra elfuego (de 45 mm o 1 3/4 pulgadas), la capacidad dela bomba de un vehículo (de 5.678 L/min o 1.500gpm) o la longitud de una escala (de 7,3 m o 24pies). Para que estos números tengan sentido,deben utilizarse con unidades de medida quedescriban lo que se está midiendo; por ejemplo, ladistancia, la masa o el tiempo. Las unidades se

El comportamiento del fuego 35

Capítulo 2El comportamiento del fuego

basan en un sistema de medida. En EstadosUnidos, se utiliza habitualmente el SistemaAnglosajón de medida. La mayoría de los demáspaíses y la comunidad científica utiliza una formadel sistema métrico llamada SistemaInternacional de Unidades o SI (del francés,Système International)

Cada sistema define unidades específicas demedida. La tabla 2.1 muestra algunas de lasunidades básicas utilizadas en cada sistema.

A partir de estas unidades básicas se formanuna gran variedad de unidades derivadas; porejemplo, la unidad básica de longitud del SI es elmetro (m). A partir de esta unidad básica sepueden crear medidas para áreas como el metrocuadrado (m2) y para volúmenes como el metrocúbico (m3). Las medidas de velocidad puedenderivar de medidas de longitud y tiempo yexpresarse en pies por segundo o metros porsegundo (p2 o m/s). En la explicación sobre elcomportamiento del fuego que sigue acontinuación, se presentarán y comentarán lasunidades derivadas para el calor, la energía, eltrabajo y la potencia. Otras unidades que seutilizan en el SI son la hora (h) y el litro (L).Aunque no se consideran unidades básicas, tienenuna aceptación y un uso amplios. La masa seconsidera una unidad básica, pero el peso no. Elpeso es la medida de la fuerza gravitatoria queactúa sobre una masa específica. En el SistemaAnglosajón, la unidad del peso es la libra (lb). Enel SI, el peso se considera una fuerza y se mide ennewtons (N). En este capítulo las unidades sepresentan en el SI y en el Sistema Anglosajón.

Energía y trabajoEn cualquier ciencia, la energía es uno de los

conceptos más importantes. La energía se definesencillamente como la capacidad de realizar untrabajo. El trabajo se produce cuando se aplica unafuerza a un objeto a lo largo de una distancia (véasela figura 2.1); es decir, el trabajo es la transformaciónde la energía de una forma a otra. La unidad del SIpara el trabajo es el julio (J). El julio es una unidadderivada que se basa en la fuerza expresada ennewtons (que es, a su vez, una unidad derivada: kgm/s2 ) y la distancia en metros. En el SistemaAnglosajón la unidad de trabajo es el pie-libra (p/lb).

Entre los muchos tipos de energía que sepueden encontrar en la naturaleza están lossiguientes:• Química: la energía que se libera como

resultado de una reacción química, porejemplo, una combustión.

• Mecánica: la energía que posee un objeto enmovimiento, por ejemplo, una roca que bajarodando por una montaña.

36 FUNDAMENTOS

Uno de los motivos por los que la comunidad científica utilizael SI es porque se trata de un sistema muy lógico y sencillobasado en el sistema decimal. Esto permite la manipulación yconversión de unidades sin las fracciones necesarias en elSistema Anglosajón; por ejemplo, en el Sistema Anglosajón launidad de longitud es el pie. Las otras unidades reconocidas sonla pulgada (0,0833 pies), la yarda (36 pulgadas o 3 pies) y lamilla (5.280 pies o 1.760 yardas). En el SI, la unidad de longitudes el metro. Para expresar la longitud en múltiplos y submúltiplosde estas unidades, el sistema utiliza los prefijos de la tabla 2.2.Por lo que un centímetro es 0,001 metros y un kilómetro son1.000 metros.

Magnitud Sistema anglosajón Sistema internacional

Longitud pie (ft) metro (m)

Masa kilogramo (kg)

Tiempo segundo (s) segundo (s)

Temperatura grado Fahrenheit (°F) grado celsius (°C)

Intensidad de corriente eléctrica amperio (A) amperio (A)

Cantidad de sustancia molécula (mol)

Intensidad luminosa candela (cd)

TABLA 2.1Las unidades básicas de medida

Prefijo Símbolo Factor de multiplicación

Tera T 1012, un billón

Giga G 109, mil millones

Mega M 106, un millón

Kilo k 103, mil

Deci d 10-1, una décima parte

Centi c 10-2, una centésima parte

Mili m 10-3, una milésima parte

Micro µ 10-6, una millonésima parte

Nano n 10-9, una milmillonésima parte

Pico p 10-12

, una billonésima parte

TABLA 2.2Nombres y símbolos de los prefijos del SI

• Eléctrica: la energía que se desarrolla cuandolos electrones pasan por un conductor.

• Calorífica: la energía que se transfiere entredos cuerpos con temperatura diferente, porejemplo, el Sol y la Tierra.

• Luminosa: radiación visible producida a nivelatómico, por ejemplo, una llama que se originadurante la reacción de combustión.

• Nuclear: la energía que se libera cuando losátomos se separan (fisión) o se unen (fusión);las centrales de energía nuclear generanenergía a partir de la fisión del uranio-235.La energía existe en dos estados: La energía

cinética es la que posee un objeto en movimiento.La energía potencial es la que posee un objeto yque puede liberarse en el futuro (véase la figura2.2). Una roca al filo de un acantilado poseeenergía mecánica potencial. Cuando la roca caepor el acantilado, la energía potencial se convierteen energía cinética. En un fuego, el combustibletiene energía química potencial. Cuando elcombustible arde, su energía química se convierteen energía cinética adoptando las formas de calory luz.

PotenciaLa potencia es una cantidad de energía

liberada durante un periodo de tiempodeterminado. En nuestro ejemplo de trabajoanterior (véase la figura 2.1), se muestra a losbomberos trasladando una víctima a una distanciadurante un rescate. Estos bomberos estabangastando energía a lo largo de una distancia, por lo

que realizaban un trabajo. Si se supiera el tiempoque tardaron en completar el rescate, entonces sepodría especificar la potencia necesaria pararealizar el mismo.

A lo largo de la historia, las personas hanutilizado el fuego para generar potencia de muchosmodos. La energía potencial de un combustible selibera durante la combustión y se convierte enenergía cinética que hace funcionar un generador ogirar un eje que “alimenta” una máquina. Lasunidades derivadas de la potencia son el caballo(CV) en el Sistema Anglosajón y el vatio (W) en el SI.

En el estudio del comportamiento del fuego, losinvestigadores utilizan a menudo el términopotencia para referirse a la tasa de liberación decalor de varios combustibles o paquetes decombustible (grupos de combustibles) mientrasarden. Durante las últimas décadas, losinvestigadores del National Institute of Standardsand Technology (NIST, Instituto nacional denormas y tecnología estadounidense) hanrecopilado abundante información sobre las tasasde liberación de calor (TLC) de un gran número decombustibles y paquetes de combustible. Estainformación es muy útil a la hora de estudiar elcomportamiento del fuego, ya que proporcionadatos sobre la cantidad de energía liberadadurante un periodo cuando arden varios tipos decombustible. Las tasas de liberación de calorespecíficas de los paquetes de combustible secomentan más detalladamente en la secciónDesarrollo del fuego más adelante en este capítulo.

El comportamiento del fuego 37

Figura 2.1 Los bomberos trasladando una víctima en un rescate sonun ejemplo de trabajo.

Figura 2.2 El agua en la manguera con la boquilla cerrada tieneenergía potencial. Al abrir la boquilla, el agua se convierte en energíacinética.

POTENCIAL CINÉTICA

Calor y temperaturaCualquier persona que haya luchado contra un

incendio o haya incluso observado alguna vez unaactuación contraincendios sabe que se desprendeuna cantidad de calor enorme. El calor es laenergía que se transfiere de un cuerpo a otrocuando las temperaturas de los cuerpos sondiferentes. El calor es la forma de energía máscomún de la Tierra. La temperatura es unindicador del calor y se utiliza como medida paradeterminar hasta qué punto un objeto está frío ocaliente basándose en alguna norma. En lamayoría de casos actualmente, la norma se basaen la temperatura de congelación (0°C o 32°F) y enla temperatura de ebullición (100°C o 212°F) delagua. La temperatura se mide mediante gradosCelsius (°C) en el SI y mediante grados Fahrenheit(°F) en el Sistema Anglosajón (véase la figura 2.3).

La unidad aprobada por el SI para todas lasformas de energía que incluyan calor es el julio.Una caloría es la cantidad de calor necesaria paraaumentar un grado Celsius la temperatura de ungramo de agua. La unidad térmica británica es lacantidad de calor necesaria para aumentar ungrado Fahrenheit la temperatura de una libra deagua. Aunque la caloría y la Btu no son unidadesaprobadas por el SI, aún se utilizanfrecuentemente. La relación entre la caloría y eljulio se denomina el equivalente mecánico de calor,donde una caloría es igual a 4,187 julios y una Btues igual a 1.055 julios.

Transmisión del calorLa transferencia de calor de un punto u objeto

a otro es un concepto básico en el estudio del fuego.La transferencia de calor del contenedor decombustible inicial a otros combustibles en la zonade origen del fuego y más allá controla elcrecimiento de cualquier fuego. Los bomberosutilizan sus conocimientos sobre la transferenciade calor para determinar la envergadura de unincendio antes de atacarlo y evaluar la eficacia deun ataque. La definición de calor deja bien claroque para transferir calor de un cuerpo a otro,ambos cuerpos deben tener una temperaturadiferente. El calor se transfiere de los objetos amás temperatura a los objetos de menostemperatura. La tasa de transferencia de calordepende de la diferencia de temperatura entre loscuerpos. Cuanto más grande sea la diferencia detemperatura entre los cuerpos, mayor será la tasade transferencia. La transferencia de calor de uncuerpo a otro se mide como el flujo de energía(calor) en un tiempo determinado. En el SI, latransferencia de calor se mide en kilovatios (kW).En el Sistema Anglosajón, la unidad de medida esla Btu por segundo (Btu/s), del inglés Britishthermal unit (kilocaloría). Ambas unidades (kW yBtu/s) son expresiones que hacen referencia a lapotencia (véase el texto sobre el equivalente decalor mecánico en la sección anterior Calor ytemperatura).

Se puede transferir el calor de un cuerpo a otromediante tres métodos: conducción, convección yradiación. Cada uno de estos métodos se describedetalladamente en las secciones siguientes.

38 FUNDAMENTOS

Figura 2.3 Comparación de las escalas Celsius y Fahrenheit.

Punto de ebullicióndel agua

Temperatura ambiente

Punto de congelación

del agua

Conversión de la temperatura

ºC= Temperatura en grados CelsiusºF= Temperatura en grados Fahrenheit

CONDUCCIÓN

Cuando calentamos el extremo de una barra demetal con una llama, el calor se desplaza a través detoda la barra (véase la figura 2.4). Estatransferencia de energía se debe al incremento de laactividad de los átomos de un objeto. Al aplicar caloral extremo de la barra, los átomos de esa áreaempiezan a moverse más rápido que sus vecinos.Esta actividad provoca un incremento de lascolisiones entre átomos. Cada colisión transfiereenergía al átomo con que se ha chocado. La energía,en forma de calor, se transfiere a toda la barra.

Este tipo de transferencia de calor se denominaconducción. La conducción es la transmisión puntoa punto de esta energía calorífica. La conducciónse produce cuando un cuerpo se calienta comoresultado del contacto directo con una fuente decalor. No se puede realizar una conducción de caloren el vacío, ya que no existe ningún medio para elcontacto punto a punto.

En general, la transferencia de calor que seproduce al principio de la propagación de todos losfuegos es casi toda por conducción.Posteriormente, a medida que el incendio crece, losgases calientes empiezan a fluir hacia los objetossituados a cierta distancia del punto de ignición yla conducción se convierte nuevamente en unfactor. El calor de los gases en contacto directo conlos componentes estructurales u otros paquetes decombustible se transfiere al objeto medianteconducción.

El aislamiento térmico está muy relacionadocon la conducción. Los buenos aislantes sonmateriales que no conducen bien el calor debido a

su composición física, por lo que interrumpen latransferencia de energía calorífica punto a punto.Los mejores aislantes del mercado utilizados en laconstrucción son los fabricados a partir departículas o fibras finas con espacios vacíosintermedios llenos de un gas como el aire.

CONVECCIÓN

Cuando el fuego empieza a crecer, el aire a sualrededor se caliente mediante conducción. Si ponela mano por encima de una llama, puede sentir elcalor aunque su mano no esté en contacto directocon la llama. El calor se transfiere a su manomediante convección. La convección es latransferencia de energía calorífica por elmovimiento de líquidos y gases calientes. Cuandoel calor se transfiere por convección, se produce unmovimiento o circulación de un fluido (cualquiersustancia líquida o gaseosa que fluya) de un lugara otro. Como en todas las transferencias de calor,el flujo de calor se dirige desde el área donde latemperatura es más elevada hasta donde hay unatemperatura más baja (véase la figura 2.5).

RADIACIÓN

Si pusiera la mano unos cuantos milímetros (opulgadas) por encima de la llama que hemos

El comportamiento del fuego 39

Figura 2.4 La temperatura a lo largo de la barra sube por causa delmayor movimiento de moléculas debido al calor de la llama. Éste es unejemplo de conducción.

CONDUCCIÓN

Barra de metal

Calor

Figura 2.5 La convección es la transferencia de energía caloríficamediante el movimiento de líquidos y gases calientes.

CONVECCIÓN

Calor

utilizado en la sección anterior como ejemplo,también sentiría el calor. Este calor llega a sumano mediante radiación. La radiación es latransmisión de energía a modo de ondaelectromagnética (como las ondas de luz, de radioo los rayos X) sin que intervenga ningún medio(véase la figura 2.6). Dado que se trata de unaonda electromagnética, la energía viaja en línearecta a la velocidad de la luz. Todos los objetoscalientes irradian calor. El mejor ejemplo detransferencia de calor por radiación es el calor delSol. La energía viaja a la velocidad de la luz desdeel Sol a través del espacio (un vacío) y calienta lasuperficie de la Tierra. La radiación es la causa demuchos incendios de exposición (incendios que seproducen en paquetes de combustible o edificiosalejados del contenedor de combustible o deledificio de origen del fuego). Cuando un incendiocrece, irradia cada vez más energía en forma decalor. En los incendios grandes, el calor radiadopuede provocar la ignición de edificios u otrospaquetes de combustible ubicados a ciertadistancia (véase la figura 2.7). La energíacalorífica que se transmite por radiación puede

40 FUNDAMENTOS

Figura 2.6 La radiación es la transmisión de energía a modo de ondaelectromagnética sin que intervenga un medio.

Calor

RADIACIÓN

Figura 2.7 Elcalor radiadoes una de lasfuentes princi-pales de propa-gación delfuego a losalrededores.

Calor radiante

viajar a través del vacío o de espacios de aireconsiderables, donde no se podría producirnormalmente la conducción ni la convección. Losmateriales que reflejan la energía irradiadainterrumpen la transmisión de calor.

MateriaLos materiales físicos que existen en el mundo

a su alrededor se denominan materia. La materiase define como la “sustancia” que conformanuestro universo. La materia es cualquier cosa queocupe espacio y tenga masa. La materia se puededescribir según su aspecto físico o mástécnicamente según sus propiedades físicas comomasa, tamaño o volumen.

Además de estas propiedades que puedenmedirse, la materia también posee propiedadesque pueden observarse como su estado físico(sólido, líquido o gaseoso), color u olor. Uno de losmejores y más comunes ejemplos de los estadosfísicos de la materia es el agua. A una presiónatmosférica normal (la presión ejercida pornuestra atmósfera sobre todos los objetos) y atemperaturas superiores a 0°C (32°F), el agua seencuentra en estado líquido. Al nivel del mar, lapresión atmosférica se define como 760 mm demercurio en un barómetro. Cuando la temperaturadel agua es inferior a 0°C (32°F) y la presiónpermanece igual, el agua cambia su estado y pasaa ser un sólido llamado hielo. A temperaturassuperiores a su punto de ebullición, el agua cambiasu estado y se convierte en un gas llamado vapor.

Sin embargo, la temperatura no es el únicofactor que determina cuando se produce un cambiode estado. El otro factor es la presión. A medidaque disminuye la presión en la superficie de unasustancia, también lo hace la temperatura deebullición. Lo contrario también es cierto. Si lapresión en la superficie aumenta, también lo haráel punto de ebullición. Este es el principio que seutiliza en las ollas a presión. El punto de ebulliciónaumenta a medida que la presión del recipiente seincrementa. Por lo tanto, la comida se cocina másrápidamente en el recipiente, ya que latemperatura del agua en ebullición es superior a100°C (212°F).

La materia también se puede describirutilizando términos derivados de sus propiedadesfísicas de masa y volumen. La densidad es la

medida que se utiliza para determinar lo unidasque están las moléculas de una sustancia sólida(véase la figura 2.8). La densidad se determinadividiendo la masa de una sustancia por suvolumen. Se expresa en kg/m3 en el SI y en libraspor pie cúbico (lb/ft3) en el Sistema Anglosajón.

La descripción habitual para los líquidos es lagravedad específica. La gravedad específica es larelación de la masa del volumen determinado deun líquido en comparación con la masa del mismovolumen de agua. El agua tiene una gravedadespecífica de 1. Por lo tanto, los líquidos con unagravedad específica inferior a 1 son más ligerosque el agua, mientras que los que tienen unagravedad específica mayor de 1 son más pesadosque el agua.

La descripción para los gases es la densidad devapor relativa. La densidad de vapor relativa sedefine como la densidad del gas o vapor en relacióncon el aire. Como se utiliza el aire para establecerla comparación, éste tiene una densidad de vaporrelativa de 1 (al igual que la gravedad específica ylos líquidos). Los gases con una densidad de vaporrelativa inferior a 1 ascenderán y aquellos conunas densidad mayor de 1 descenderán.

Conservación de la masa y la energíaDado que el fuego consume un combustible, su

masa se reduce. ¿Qué sucede con este material? ¿Adónde va? La respuesta a estas preguntas es unode los conceptos básicos de la física moderna: laLey de conservación de masa-energía (que seabrevia normalmente como la Ley de conservaciónde la masa). Este es el enunciado de la ley: la masapuede convertirse en energía y viceversa, peronunca se produce una pérdida neta de la masa-energía total. Es decir, la masa y la energía no secrean ni se destruyen. Esta ley es fundamental

El comportamiento del fuego 41

Figura 2.8 Las moléculas a la derecha son más densas que las de laizquierda.

para la ciencia del fuego. La reducción de la masade un combustible produce como resultado laliberación de energía a modo de luz y calor. Esteprincipio permite a los investigadores calcular latasa de liberación de calor de los materialesutilizando instrumentos que determinan lapérdida de masa y el aumento de temperaturacuando un combustible arde.

El bombero debe tener en cuenta este conceptodurante las actuaciones de planificación previa yvaloración (evaluación inicial de una situación) enlos incendios. Cuanto más combustible estédisponible para arder, mayor es el potencial deliberación de grandes cantidades de energía comocalor durante un incendio. Cuanto más calor selibere, más agentes extintores se necesitarán paracontrolar un fuego.

Reacciones químicasAntes de empezar a explicar la combustión y

propagación del fuego, es importante comprenderel concepto de reacciones químicas. Cuando lamateria se transforma de un estado a otro o seproduce una nueva sustancia, los químicosdescriben la transformación como una reacciónquímica. La más sencilla de estas reaccionesocurre cuando la materia cambia de estado, lo quese denomina cambio físico. En un cambio físico, lacomposición química de la sustancia no se altera.El cambio de estado que ocurre cuando el agua secongela es un cambio físico.

Cuando las sustancias se transforman ensustancias nuevas con diferentes propiedadesfísicas y químicas, se produce una reacción máscompleja. Estos cambios se definen como cambiosquímicos. El cambio que sucede cuando elhidrógeno y el oxígeno se combinan para formar elagua es un cambio químico. En este caso, laspropiedades químicas y físicas de los materiales encombinación se alteran. Dos materiales que sonnormalmente gases (el hidrógeno y el oxígeno) atemperatura ambiente se convierten en unasustancia que es claramente un líquido (el agua) atemperatura ambiente.

Los cambios químicos y físicos prácticamentesiempre implican un intercambio de energía. Lasreacciones que liberan energía mientras seproducen se denominan exotérmicas. Lasreacciones que absorben energía mientras se

producen se denominan endotérmicas. Cuando loscombustibles arden en el aire, los vapores delcombustible reaccionan químicamente con eloxígeno del aire y las energías calorífica yluminosa se liberan en una reacción exotérmica. Elagua que cambia de estado de líquido a gas (vapor)necesita absorber energía, por lo que la conversiónes endotérmica.

Una de las reacciones químicas más habitualesde la Tierra es la oxidación. La oxidación es laformación de un enlace químico entre el oxígeno yotro elemento. El oxígeno es uno de los elementosmás comunes de la Tierra (nuestra atmósfera estácompuesta de un 21% de oxígeno) y éste reaccionacon casi todos los elementos del planeta. Lareacción de oxidación libera energía o esexotérmica. El ejemplo más familiar de oxidaciónes la herrumbre del hierro. La combinación deoxígeno y hierro produce un componente rojizoescamoso que se denomina óxido de hierro o, máscomúnmente, herrumbre. Dado que se trata de unproceso exotérmico, siempre produce calor. Porregla general, el proceso es muy lento y el calor sedisipa antes de que pueda percibirse. Si elmaterial que se está oxidando se encuentra en unespacio cerrado y el calor no puede disiparse, elproceso de oxidación provocará que la temperaturadel espacio aumente.

Uno de los ejemplos más comunes de laproducción de calor en espacios cerrados se da enlos buques de carga que transportan limaduras dehierro. La oxidación de las limaduras almacenadasen la bodega del buque produce calor que no sepuede disipar por su ubicación. Este calor sedesplaza al casco del buque y, por consiguiente, alagua alrededor del mismo. Cuando el buque estáen movimiento, el calor se transfiere al agua perono se percibe, ya que éste está en movimiento. Sinembargo, cuando el buque está parado, latransferencia de calor al agua alrededor del mismose hace patente cuando ésta empieza a hervir.Aunque la temperatura normalmente no llega alpunto en que se produce la ignición con llama(fuego), la situación puede ser bastante dramática.

COMBUSTIÓN[NFPA 1001: 3,30,10(a); 4-3,2(b)]

”Fuego” y “combustión” son términos cuyo usoa menudo se intercambia. Sin embargo, el fuego es

42 FUNDAMENTOS

técnicamente una forma de combustión. Lacombustión es una reacción química en cadena quelibera energía o productos que provocan reaccionessucesivas del mismo tipo.1 La combustión es, siutilizamos el término explicado anteriormente,una reacción exotérmica. El fuego es un proceso deoxidación rápido y en cadena que va acompañadode la evolución del calor y de la luz en distintasintensidades.2 El tiempo que tarda en suceder una

reacción determina el tipo de reacción que seobserva. El tipo más lento es la oxidación, unareacción demasiado gradual para que se puedaobservar, mientras que el tipo más rápido son lasexplosiones que son resultado de una reacción muyrápida de un combustible y un oxidante. Estasreacciones liberan una gran cantidad de energíadurante un periodo de tiempo muy breve (véase lafigura 2.9).

El tetraedro del fuegoDurante muchos años, el triángulo del fuego

(oxígeno, combustible y calor) se utilizó paraenseñar los componentes del fuego. Aunque esteejemplo sencillo resulta útil, no es técnicamentecorrecto. Para que se produzca una combustión, senecesitan cuatro componentes:

• Oxígeno (agente oxidante)• Combustible• Calor• Reacción química en cadenaEstos componentes se pueden describir

gráficamente como el tetraedro del fuego (véase lafigura 2.10). Cada componente del tetraedro debeestar en su lugar para que la combustión seproduzca. Este concepto es extremadamenteimportante para las personas que estudian lasupresión, prevención e investigación de incendios.Si falta uno de los cuatro componentes, lacombustión no se produce. Si la ignición ya se haproducido, el fuego se extingue cuando uno de loscomponentes se elimina de la reacción.

Para explicar mejor el fuego y sucomportamiento, cada uno de los componentes deltetraedro se explica en las secciones siguientes.

OXÍGENO (AGENTE OXIDANTE)

Los agentes oxidantes son aquellos materialesque ceden oxígeno u otros gases oxidantes duranteel curso de una reacción química. Los oxidantes noson combustible en sí, pero hacen que se produzcauna combustión cuando se combinan con uncombustible. Aunque el oxígeno es el oxidante máshabitual, también existen otras sustancias queentran en esta categoría. La tabla 2.3 enumeraotros oxidantes habituales.

Para el objetivo de este capítulo, el oxígeno enel aire a nuestro alrededor se considera el agenteoxidante primario. Por regla general, el aire está

El comportamiento del fuego 43

Figura 2.9 La combustión, una reacción química en cadena, puede sermuy lenta o muy rápida.

Figura 2.10 Los componentes del tetraedro del fuego.

TASA DE OXIDACIÓN

Explosión

Incendio de líquido

inflamableAutoinflamación

Oxidación Herrumbre

Segundos

Horas

Muy lenta(meses)

Rápida (microsegundos)

EL TETRAEDRODEL FUEGO

Calor

Agentereductor

(combustible)

Agentereductor

(combustible)

Reacciónquímica

en cadena

Reacciónquímica

en cadena

Calor

Agente oxidante

Agente oxidante

compuesto por un 21% de oxígeno. A temperaturaambiente (21°C o 70°F), la combustión puedeseguir produciéndose en concentraciones deoxígeno tan bajas como un 14%. Sin embargo, lasinvestigaciones muestran que a medida queaumenta la temperatura de un incendio en uncompartimiento, se necesitan menoresconcentraciones de oxígeno para que sigaexistiendo combustión con llama. En estudios defuegos en compartimientos, se ha observado lacombustión con llama en condiciones detemperatura post-flashover (la fase de desarrollocompleto y la fase de disminución) cuando lasconcentraciones de oxígeno han sido muy bajas(véase la sección Desarrollo del fuego). Algunasinvestigaciones indican que la concentraciónpuede ser inferior al 2%.

Cuando las concentraciones de oxígenosobrepasan el 21%, se dice que la atmósfera estáenriquecida con oxígeno. En estas condiciones, losmateriales presentan unas características en lo querespecta a su modo de combustión muy diferentes.Los materiales que arden en los niveles normales deoxígeno, se queman más rápidamente en las

atmósferas enriquecidas con oxígeno y puedenincendiarse más fácilmente de lo normal. Algunosmateriales derivados de la gasolina seautoinflamarán en atmósferas enriquecidas conoxígeno. Muchos materiales que no arden a nivelesnormales de oxígeno arden con rapidez enatmósferas enriquecidas con oxígeno. Uno de estosmateriales es Nomex®, un material resistente alfuego que se utiliza para fabricar mucha de la ropaprotectora que llevan puesta los bomberos. Conniveles de oxígeno normales, el Nomex® no arde.Sin embargo, cuando se encuentra en una atmósferaenriquecida con oxígeno del 31% aproximadamente,el Nomex® se incendia y arde con mucha energía.Los incendios en atmósferas enriquecidas conoxígeno son más difíciles de extinguir y presentanun peligro de seguridad potencial para los bomberosque intervienen en ellos. Estas condiciones sepueden dar en instalaciones de atención sanitaria,en industrias o incluso en domicilios particulares,cuyos inquilinos utilicen equipos de respiración deoxígeno.

COMBUSTIBLE

El combustible es el material o la sustancia quese oxida o arde en el proceso de combustión. Entérminos científicos, el combustible de unareacción de combustión se conoce como el agentereductor. La mayoría de los combustibles máscomunes contienen carbón junto concombinaciones de hidrógeno y oxígeno. Estoscombustibles se pueden subdividir encombustibles derivados de hidrocarburos (como lagasolina, el fuel-oil y los plásticos) y materialesderivados de la celulosa (como la madera o elpapel). Otros combustibles con una combustiónmenos compleja tienen una composición químicaque incluye gas hidrógeno y metales combustiblestales como el magnesio y el sodio. En el proceso decombustión intervienen dos factores clavesrelacionados con el combustible: el estado físico delcombustible y su distribución. Estos factores seexplican en los párrafos siguientes.

De la sección anterior sobre la materia sedesprende que un combustible puede encontrarseen cualquiera de los tres estados de la materia:sólido, líquido o gaseoso; pero para que loscombustibles ardan, éstos deben estarnormalmente en estado gaseoso. En el caso de los

44 FUNDAMENTOS

Bromatos

Bromina

Cloratos

Clorina

Fluorina

Yodina

Nitratos

Ácido nítrico

Nitritos

Percloratos

Permanganatos

Peróxidos

TABLA 2.3Oxidantes habituales

sólidos y los líquidos, se debe emplear energía paraprovocar que cambien de estado.

Los combustibles sólidos se transforman engases combustibles mediante la pirólisis. Lapirólisis es la descomposición química de una

sustancia mediante la acción del calor. Dicho de unmodo sencillo, cuando los combustibles sólidos secalientan, los materiales combustibles sedesprenden de la sustancia. Si existe suficientecombustible y calor, el proceso de pirólisis generala cantidad suficiente de gas inflamable paraprovocar la ignición, siempre y cuando los demáselementos del tetraedro del fuego estén presentes.

Por su naturaleza, los combustibles sólidostienen una forma y un tamaño definidos. Estapropiedad afecta significativamente a la facilidadcon que se encienden. Es muy importante tener encuenta el coeficiente de superficie-masa delcombustible. El coeficiente de superficie-masa es elárea de superficie del combustible en proporción ala masa. Uno de los mejores ejemplos delcoeficiente de superficie-masa es la madera. Paraproducir materiales útiles, se debe cortar un árbolen un leño. La masa de este leño es muy alta, perosu área de superficie es relativamente escasa, poreste motivo el coeficiente de superficie-masa esbajo. Se sierra el leño en tablas. El resultado deeste proceso es una reducción de la masa de lastablas individuales en comparación con el leño,pero el área de superficie resultante aumenta, porlo que el coeficiente de superficie-masa también seincrementa. El serrín que se desprende mientrasse sierra la madera tiene incluso un coeficiente desuperficie-masa superior. Si las tablas se lijan, elpolvo resultante tiene el coeficiente superficie-masa más alto de todos los ejemplos. A medida queeste coeficiente aumenta, las partículascombustibles se hacen más pequeñas (estándivididas más finas; por ejemplo, el serrín enoposición a los leños) y su capacidad de ignición seincrementa extraordinariamente (véase la figura2.11). A medida que el área de superficie aumenta,se expone al calor más parte del material, lo quegenera más gases inflamables debido a la pirólisis.

La posición real de un combustible sólidotambién afecta al modo en cómo arde. Si elcombustible sólido está en posición vertical, laexpansión del fuego será más rápida que si está enposición horizontal; por ejemplo, si fuera aencender una plancha de madera contrachapadade 0,32 cm (0,125 pulgadas) que estuviera colocadahorizontalmente entre dos caballetes de aserrar, elfuego consumiría el combustible con un coeficienterelativamente lento.

El comportamiento del fuego 45

Figura 2.11 Los materiales con un coeficiente superficie-masa altonecesitan menos energía para prenderse.

Coeficientede

superficie-masa

Menor

Energía necesaria

para la ignición

Mayor

Leño

Tablas

Serrín

Polvo de lijar

El mismo tipo de planchas en una posiciónvertical ardería más rápidamente. La rapidez dediseminación del fuego se debe al aumento de latransferencia de calor mediante convección, asícomo conducción y radiación (véase la figura 2.12).

En el caso de los líquidos, los gasescombustibles se generan a partir de un procesollamado vaporización. En términos científicos, lavaporización es la transformación de un líquido asu estado de vapor o gaseoso. La transformación delíquido a vapor o gas se produce cuando lasmoléculas de la sustancia escapan de la superficiedel líquido a la atmósfera circundante. Para quelas moléculas se liberen de la superficie del líquidodebe haber una entrada de energía. En la mayoríade los casos, esta energía se presenta en forma decalor; por ejemplo, el agua que queda en una ollaacaba evaporándose. La energía que se necesitapara este proceso procede del Sol o del entorno dealrededor. El agua en la misma olla sobre un fogóny calentada hasta la ebullición se vaporiza másrápidamente porque se aplica energía al sistema.La tasa de vaporización se determina según lasustancia y la cantidad de energía calorífica que sele aplica.

La vaporización de los combustibles líquidosrequiere generalmente una entrada de energía

menor que la pirólisis de los combustible sólidos.Esto se debe, principalmente, a las diferentesdensidades de las sustancias en estado sólido ylíquido, y al hecho que las moléculas de unasustancia en estado líquido tienen más energíaque cuando están en estado sólido. Los sólidostambién absorben más energía por su masa. Lavolatilidad o facilidad con que un líquido libera

46 FUNDAMENTOS

Figura 2.12 La posición real de un combustible sólido afecta a su modo de arder.

PROPAGACIÓN DEL FUEGO SEGÚN LA POSICIÓN

Horizontal VerticalLos gases del fuego seelevan por convección

Propagación

del fuego lenta

Propagación del

fuego lenta

Punto deignición

Punto deignición

Propagacióndel fuego

rápida

Lassuperficiesde maderacalentadasporconducción

Límite inferior de Límite superiorMaterial inflamabilidad (LII) de inflamabilidad (LSI)

Acetileno 2,5 100,0

Monóxido deCarbono 12,5 74,0

Alcohol etílico 3,3 19,0

Fuel-oil nº. 1 0,7 5,0

Gasolina 1,4 7,6

Hidrógeno 4,0 75,0

Metano 5,0 15,0

Propano 2,1 9,5

Fuente: NFPA 325, Fire Hazard Properties of Flammable Liquids,Gases, and Volatile Solids (Propiedades peligrosas de los líquidos,gases y sólidos volátiles inflamables), 1994.

TABLA 2.4Rangos de inflamabilidad

de materiales seleccionados

vapor influencia su capacidad de ignición. Todoslos líquidos liberan vapores en mayor o menormedida sencillamente por evaporación. Loslíquidos que liberan fácilmente cantidades devapores inflamables o combustibles pueden serpeligrosos.

Al igual que el coeficiente de superficie-masade los combustible sólidos, el coeficiente desuperficie-volumen de los líquidos también es unfactor importante en su capacidad de ignición. Unlíquido adopta la forma del recipiente que locontiene. Por lo tanto, cuando se derrama o esliberado, el líquido adopta la forma del suelo(plano), fluye y se acumula en áreas bajas. Cuandoestá en un recipiente, el volumen específico de unlíquido tiene un coeficiente de superficie-volumenrelativamente bajo. Cuando se libera, estecoeficiente aumenta significativamente al igualque la cantidad de combustible vaporizado de lasuperficie.

Los combustibles gaseosos pueden ser los máspeligrosos de todos los tipos de combustibles,porque ya se encuentran en el estado naturalnecesario para la ignición. No se necesita ningunapirólisis o vaporización para preparar elcombustible y se requiere menos energía para laignición.

Para que se produzca una combustión despuésde que un combustible haya pasado al estadogaseoso, éste debe mezclarse con aire (oxidante) enla proporción adecuada. La gama deconcentraciones del vapor combustible y el aire(oxidante) se denomina el rango (explosivo) deinflamabilidad. El rango de inflamabilidad de uncombustible se calcula utilizando el porcentaje porvolumen de gas o vapor en el aire para el límite deinflamabilidad inferior (LII) y el límite deinflamabilidad superior (LIS). El límite deinflamabilidad inferior es la concentraciónmínima de vapor combustible y aire que permite la

El comportamiento del fuego 47

Identificar grupos de combustibles opaquetes de combustible en un área o com-partimiento del edificio puede ayudar amenudo al bombero. En las áreas exteri-ores, los paquetes de combustible podríanser claustros de sotobosque o árboles quecrecen juntos cerca. En un área de almace-namiento exterior, un paquete de com-bustible podría ser un tanque de fuel-oil olíquido inflamable, una pila de leña o mate-riales de construcción (véase la figura 2.13).En los edificios, los componentes com-bustibles (estructurales y acabados interi-ores) y los contenidos se pueden consider-ar paquetes de combustible. Una silla o unsofá tapizados y rellenos de espuma en uncomedor, un colchón y los muelles de lacama en un dormitorio o un ordenador y elmobiliario de oficina en un despacho seconsiderarían paquetes de combustible.

La cantidad total de (masa) com-bustible en un compartimiento o una ubi-cación específica multiplicada por el calorde combustión de los materiales se denomina potencial de combustible o potencial incendiario. El término se utiliza normal-mente para describir el calor máximo que se liberaría si todos los materiales de un área o compartimiento ardieran. El con-cepto de potencial incendiario es la base de un gran número de los requisitos de resistencia contra el fuego de los códigosde construcción actuales. En un estudio, los investigadores descubrieron que los potenciales incendiarios de los suelos típi-cos de las salas de estar eran de media un 28,3 kg/m2 ó 5,8 libras por pie cuadrado (lb/p2). El potencial incendiario se expre-sa normalmente en términos de calor de combustión de la madera. Los materiales con diferentes calores de combustión seconvierten para que equivalgan a la madera. El combustible disponible en un espacio y la proximidad de paquetes de com-bustible repercuten considerablemente en el crecimiento y la propagación de los incendios. A medida que el combustibledisponible aumenta, la tasa de liberación de calor potencial de un incendio en un compartimiento se incrementa. Si los paque-tes de combustible están muy cerca los unos de los otros, la cantidad de energía necesaria para que un incendio en unpaquete genere el calor suficiente para incendiar el paquete de combustible a su lado (objetivo) es menor que la de los paque-tes objetivo situados a mayores distancias.

Figura 2.13 La madera apilada delante de esta casa al igual que sus elementos estruc-turales son ejemplos de paquetes de combustible.

combustión. Las concentraciones inferiores al LIIson demasiado pobres para arder. El límite deinflamabilidad superior es la concentración másallá de la cual no se produce la combustión. Lasconcentraciones inferiores al LIS son demasiadoricas para arder.

La tabla 2.4 presenta las gamas deinflamabilidad de algunos de los materiales máshabituales. Los límites de inflamabilidad de losgases combustibles se presentan en los manualesde química y en documentos como la norma 49,Hazardous Chemicals Data (Datos sobre losproductos químicos peligrosos) y la norma 325,Fire Hazard Properties of Flammable Liquids,Gases, and Volatile Solids (Propiedades peligrosasde los líquidos, gases y sólidos volátilesinflamables) de la National Fire ProtectionAssociation (NFPA, Asociación Nacional deProtección Contraincendios de Estados Unidos).Los límites se calculan normalmente atemperatura y presión atmosférica normales. Lasvariaciones en la temperatura y la presión puedenhacer que el rango de inflamabilidad varíeconsiderablemente. Por regla general, losincrementos de temperatura o de presión amplíanel rango y las disminuciones lo reducen.

CALOR

El calor es el componente energético deltetraedro del fuego. Cuando el calor entra encontacto con un combustible, la energía hace quela reacción de combustión continúe de lossiguientes modos (véanse las figuras 2.14 a y b):• Provoca la pirólisis o vaporización de los

combustibles sólidos y líquidos; y la producciónde vapores o gases capaces de ignición

• Proporciona la energía necesaria para laignición

• Causa la producción e ignición continuas de losvapores o gases combustibles, de modo que lareacción de combustión pueda continuarLa mayoría de los tipos de energía que hemos

comentado anteriormente en el capítulo producencalor. Sin embargo, en lo que se refiere a nuestraexplicación sobre el fuego y su comportamiento,las energías química, eléctrica y mecánica son lasfuentes más comunes de calor que provocan laignición de un combustible. Cada una de estas

48 FUNDAMENTOS

Figura 2.14a La pirólisis sucede cuando la madera se descomponedebido a la acción de los vapores generadores de calor. Los vaporesse mezclan con el aire y producen una mezcla inflamable

Figura 2.14b La vaporización sucede cuando los gases combustiblesse generan a partir de la acción del calor. Los vapores se mezclan conel aire y producen una mezcla inflamable.

PIRÓLISIS

Mezcla capaz de ignición de gases inflamables y aire

Aire

Aire Aire

Aire

Energía calorífica

Mezcla de aire/vapor capaz de

ignición

Área de mezcla

Vapores

VAPORIZACIÓN

fuentes se describe en profundidad en la siguientesección.

Química. La energía calorífica química es lafuente de calor más habitual en las reacciones decombustión. Cuando un combustible está encontacto con el oxígeno, se produce la oxidación.Este proceso casi siempre produce calor. El calorgenerado cuando una cerilla normal arde es unejemplo de energía calorífica química.

La autoinflamación (también conocida comocalentamiento espontáneo) es una forma deenergía calorífica química que se produce cuandola temperatura de un material se incrementa sinque intervenga calor externo. Por regla general, elcalor se produce lentamente mediante la oxidacióny se escapa a su alrededor casi tan rápido como segenera. Para que la autoinflamación se conviertaen ignición espontánea, el material debecalentarse hasta su temperatura de ignición latemperatura mínima que permite que se produzcala combustión en cadena de una sustanciaespecífica). Para que se produzca una igniciónespontánea, se deben dar las siguientescondiciones:• La tasa de producción de calor debe ser

suficientemente alta para incrementar latemperatura del material hasta sutemperatura de ignición.

• El suministro de aire disponible (ventilación)en el material que se calienta y a su alrededordebe ser el adecuado para que la combustiónexista.

• Las propiedades de aislamiento del materialque rodea inmediatamente el combustibledeben ser tales que el calor generado no sedisipe.Un ejemplo de situación que podría conducir a

una ignición espontánea serían unos cuantostrapos mojados con aceite y enrollados en forma debola tirados en una esquina. Si el calor generadopor la oxidación natural del aceite y el tejido nopuede disiparse, ya sea por el movimiento de airealrededor de los trapos o algún otro método detransferencia del calor, la temperatura del tejidoserá finalmente suficiente para provocar laignición.

La tasa de la reacción de oxidación y, por lotanto, la producción de calor aumenta a medida

que se incrementa el calor generado y conservadopor los materiales que aíslan el combustible. Dehecho, la tasa en la que se producen másreacciones químicas se duplica con cadaincremento de –7,7ºC (18°F) en la temperatura delos materiales de la reacción. Cuanto más calorgenera y absorbe el combustible, más rápido seproduce la reacción causante de la generación decalor. Cuando el calor generado por una reacciónde autoinflamación sobrepasa el calor que sepierde, el material puede alcanzar la temperaturade ignición y prenderse espontáneamente. Latabla 2.5 muestra una lista con algunos de losmateriales habituales que son susceptibles a laautoinflamación.

Eléctrica. La energía calorífica eléctricapuede generar temperaturas lo suficientementealtas como para hacer prender los materialescombustibles cerca del área calentada. Elcalentamiento eléctrico puede producirse demuchos modos, incluyendo los siguientes:• Flujo de corriente a través de una resistencia• Sobrecorriente o sobrecarga• Formación de arco eléctrico• Chispas• Electricidad estática• Rayos

El comportamiento del fuego 49

Material Tendencia

Carbón vegetal Alto

Pescado/aceite de pescado Alto

Trapos con aceite de linaza Alto

Cebada Moderado

Fertilizantes Moderado

Goma espuma Moderado

Heno Moderado

Estiércol Moderado

Polvo metálico de hierro Moderado

Papel desechable Moderado

Trapos (embalaje) De bajo a moderado

Fuente: Fire Protection Handbook (Manual de proteccióncontraincendios), NFPA 18 edición, tabla A-10, 1997.

TABLA 2.5Materiales sujetos a

calentamiento espontáneo

Mecánica. La energía calorífica mecánica segenera por fricción y compresión. El calor de fricciónse crea por el movimiento de dos superficies la unacontra la otra. Este movimiento provoca que segenere calor y/o chispas. El calor de compresión segenera cuando un gas se comprime. Los motoresdiesel utilizan este principio para encender el vaporcombustible sin una bujía de encendido. Este es elmismo principio por el cual los cilindros del aparatode respiración autónoma están calientes después derellenarlos (véase la figura 2.15).

Nuclear. La energía calorífica nuclear segenera cuando se separan (fisión) o se combinan

(fusión) los átomos. En un ambiente controlado, lafisión calienta el agua para que mueva turbinas devapor y produzca electricidad. Las reacciones defusión no se pueden contener en la actualidad, porlo que no tienen un uso comercial. El calor del Sol(la energía solar) es producto de una reacción defusión, por lo que es una forma de energía nuclear.

REACCIÓN QUÍMICA EN CADENA

La combustión es una reacción compleja quenecesita un combustible (en estado gaseoso o devapor), un oxidante y energía caloríficacombinados de forma muy específica. Una vez seproduce la combustión con llama o el fuego, éstesólo puede continuar si existe energía caloríficasuficiente que produzca la formación continua delos vapores o gases combustibles. Los científicosdenominan reacción en cadena a este tipo dereacción. Una reacción en cadena es una serie dereacciones que ocurren secuencialmente cuyosresultados individuales se suman a los del resto.El libro de texto de Faughn, Chang y Turk tituladoPhysical Science (Ciencia física) describe muy bienen qué consiste una reacción en cadena:

Un ejemplo de reacción química en cadena esun incendio forestal. El calor de un árbol puedeiniciar la reacción (combustión) de un segundoárbol, que, a su tiempo, también encenderá untercero y así sucesivamente. Entonces, el incendiose propagará a un ritmo estable, pero si este árbolprende, digamos, dos árboles más, y cada uno deestos dos árboles enciende dos más, con un total decuatro y así sucesivamente, el ritmo al que arden seacelera rápidamente. Estas reacciones en cadena,incontroladas e imparables son la base de lasbombas nucleares.3

La reacción química en cadena y lapropagación relativamente rápida son los factoresque distinguen el fuego de las reacciones deoxidación más lentas. Las reacciones de oxidaciónlentas no producen calor lo suficientemente rápidopara llegar a la ignición y nunca generansuficiente calor para ser en cadena. Algunosejemplos de oxidación lenta son la herrumbre(antes mencionada) y el amarilleo del papel.

Desarrollo del fuegoCuando los cuatro componentes del tetraedro

del fuego están presentes, se produce la ignición.En la fase inicial de un fuego, el calor aumenta y

50 FUNDAMENTOS

Figura 2.15 Ejemplos de energía calorífica mecánica.

CALOR DE COMPRESIÓN

A medida que sefuerza el aire aentrar en elcilindro, el númerode moléculas quechocan contra loslados delcontenedoraumenta. Estascolisionesprovocan que latemperatura de lapared delcontenedoraumente.

Aire delcompresor

Moléculasdel aire

CALOR DE FRICCIÓN

Motor

Fricción = Calor

forma un penacho de gas caliente. Si el fuego estáen un espacio abierto (en el exterior o en unedificio grande), el penacho del fuego se eleva sinobstrucción y el aire entra en él (se arrastra haciaél) mientras se eleva. Debido a que el aire queentra en el penacho es más frío que los gases delfuego, esta acción tiene un efecto de enfriamientosobre los gases por encima del fuego. Lapropagación de un fuego en una área abierta sedebe principalmente al calentamiento de laenergía que se transmite desde el penacho hastalos combustibles situados alrededor. Lapropagación del fuego exterior puede verseincrementada por el viento y un terreno conpendiente, los cuales permiten precalentar loscombustibles expuestos (véase la figura 2.16).

El desarrollo de los fuegos en uncompartimiento es más complejo que en losespacios abiertos. En este texto, uncompartimiento designa una habitación o espaciocerrado en un edificio. El término incendio decompartimiento se define como un incendio que seproduce en un espacio de dichas características. Elcrecimiento y la propagación de un incendio decompartimiento depende normalmente de laexistencia de combustible y oxígeno. Cuando lacantidad de combustible disponible para quemares limitada, se dice que el incendio está controladoa nivel de combustible. Cuando la cantidad deoxígeno es limitada, se dice que la situación estácontrolada a nivel de ventilación.

Los investigadores han intentadorecientemente describir los incendios decompartimiento según las etapas o fases que seproducen mientras el fuego se desarrolla. Estasfases son las siguientes:• Ignición• Crecimiento• Flashover o explosión espontánea tipo flamazo• Desarrollo completo• Disminución

La figura 2.17 muestra el desarrollo de unincendio de compartimiento en términos de tiempoy temperatura. Conviene observar que las fasesson un intento de describir la compleja reacciónque se produce mientras se desarrolla un incendioen un espacio donde no se realiza una acción desupresión. La ignición y el desarrollo de un fuego

de compartimiento son muy complejos, y dependende numerosas variables. Por lo tanto, puede que notodos los incendios se desarrollen siguiendo cadauna de las fases descritas. La información sepresenta para describir el fuego como un sucesodinámico, cuyo crecimiento y propagacióndependen de muchos factores.

IGNICIÓN

La ignición describe el periodo en que loscuatro elementos del tetraedro del fuego coincideny se inicia la combustión. El acto físico de laignición puede ser guiado (causado por una chispao llama) o no guiado (causado cuando un materialllega a la temperatura de ignición como resultadode la autoinflamación), como la igniciónespontánea. En este punto, el incendio es pequeñoy se circunscribe generalmente al material que seenciende primero (combustible). Todos losincendios, en un lugar abierto o bien en uncompartimiento, son el resultado de algún tipo deignición.

CRECIMIENTO

Poco después de la ignición, se empieza aformar el penacho del incendio sobre elcombustible que arde. Mientras el penacho sedesarrolla, empieza a atraer o arrastrar aire desdeel espacio circundante a la columna. Elcrecimiento inicial se parece al de un incendioexterior no limitado, con el crecimiento comofunción del combustible que se enciende primero.Sin embargo, a diferencia del incendio no limitado,en un compartimiento el penacho se ve afectadorápidamente por el techo y las paredes del espacio.La primera consecuencia es la cantidad de aire que

El comportamiento del fuego 51

Figura 2.16 La propagación de los incendios exteriores se ve afectadapor el viento y el terreno.

Viento

atrae el penacho. Debido a que el aire es más fríoque los gases calientes que genera el incendio, éstetiene un efecto de enfriamiento sobre lastemperaturas del penacho. La ubicación delpaquete de combustible en relación a las paredesdel compartimiento determina la cantidad de aireque atrae y, por lo tanto, el enfriamiento que seproduce. Los paquetes de combustible aproximidad de las paredes atraen menos aire, porlo que las temperaturas del penacho sonsuperiores. Los paquetes de combustible situadosen las esquinas atraen incluso menos aire, por loque las temperaturas del penacho son las másaltas. Este factor afecta significativamente a lastemperaturas de la capa de gas caliente que sedesarrolla encima del incendio. A medida que losgases calientes se elevan, éstos empiezan apropagarse al exterior cuando tocan el techo. Losgases continúan diseminándose hasta llegar a lasparedes del compartimiento. Entonces, laprofundidad de la capa de gas empieza aincrementarse.

Las temperaturas del compartimiento duranteeste periodo dependen de la cantidad de calor quese transmite al techo y las paredes delcompartimiento, ya que los gases fluyen sobre ellosy sobre la ubicación del paquete de combustibleinicial y el arrastre de aire resultante. Lainvestigación muestra que las temperaturas delgas disminuyen a medida que la distancia de lalínea central del penacho aumenta. La figura 2.18

muestra el penacho de un incendio decompartimiento típico y los factores que afectan ala temperatura de la capa de gas caliente enpropagación.

La fase de crecimiento continuará si haysuficiente combustible y oxígeno disponibles. Losincendios de compartimiento en la fase decrecimiento generalmente tienen el combustiblecontrolado. A medida que el incendio crece, latemperatura general del compartimiento aumenta(véase la figura 2.17, fases de un incendio) al igualque la temperatura de la capa de gas al nivel deltecho (véase la figura 2.19).

FlashoverEl flashover es la etapa de transición entre el

crecimiento y el desarrollo completo de las fasesdel incendio, pero no es un suceso específico comolo sería la ignición. Durante el flashover, lascondiciones en el compartimiento cambian muyrápidamente a medida que el incendio pasa dequemar los materiales que se encienden primero aquemar todas las superficies de combustibleexpuestas en el compartimiento. La capa de gascaliente que se crea en el techo durante la fase decrecimiento causa un calor radiante en losmateriales de combustible situados lejos del origendel incendio (véase la figura 2.20). Por reglageneral, la energía radiante (el flujo de calor) de lacapa de gas caliente sobrepasa los 20 kW/m2

cuando se produce el flashover. Este calor radianteproduce la pirólisis en los materiales combustibles

52 FUNDAMENTOS

Figura 2.17 Fases de desarrollo de un incendio en un compartimiento.

Incremento detemperatura

Flashover

Ignición Crecimiento

Desarrollocompleto del

incendio

Post-flashover

Disminución

Tiempo

del compartimiento. Los gases que se generandurante este periodo se calientan hasta latemperatura de ignición por la energía radiante dela capa de gas en el techo (véase la figura 2.21).

Aunque los científicos definen el flashover demuchos modos, la mayoría basan su definición enla temperatura de un compartimiento resultantede la ignición simultánea de todo el contenido

combustible en el espacio. Aunque esta incidenciano lleva asociada ninguna temperatura exacta, enla mayoría de las ocasiones se utiliza un rangoaproximado de 483°C a 649°C (900°F a 1.200°F).Este rango esta en correlación con la temperaturade ignición del monóxido de carbono (CO) (609°C o1.128°F), uno de los gases más habituales que sedesprenden de la pirólisis.

El comportamiento del fuego 53

Figura 2.18 Al principio, la temperatura de los gases del fuego disminuye a medida que éstos se desplazan lejos de la línea central del penacho.

Figura 2.19 A medida que el incendio se propaga, la temperatura general del compartimiento aumenta al igual que la temperatura de la capa de gasen el nivel del techo.

Figura 2.20 El calor radiante (flechas rojas) de las capas de gas caliente del techo calienta a los materiales combustibles, lo que produce los vapores(flechas verdes).

Disminución de la temperatura

Calor

Calor

AireAire

Aire

AireAire

Aire

DESARROLLO DEL PENACHO

DESARROLLO DE LA CAPA DEL TECHO

CONDICIÓN PREVIA AL FLASHOVER

Justo antes del flashover, suceden muchascosas en el compartimiento que arde: lastemperaturas aumentan rápidamente, lospaquetes de combustible adicionales empiezan averse involucrados y desprenden gasescombustibles como resultado de la pirólisis. Amedida que el flashover ocurre, los materialescombustibles en el compartimiento y los gasesdesprendidos de la pirólisis se encienden. Elresultado es que toda la habitación se ve afectada.La liberación de calor de una habitación con unflashover completamente desarrollado puede serdel orden de 10.000 kW o más.

No es probable que las personas que no hayanpodido escapar del compartimiento antes de que seprodujera el flashover sobrevivan. Los bomberosque se encuentran en un compartimiento cuandose produce el flashover corren un riesgo extremoincluso si llevan puesto el equipo de protecciónpersonal.

DESARROLLO COMPLETO

La fase de desarrollo completo de un incendiotienen lugar cuando todos los materialescombustibles de un compartimiento se ven afectadospor el fuego. Durante este periodo de tiempo, loscombustibles que arden en el compartimientoliberan la máxima cantidad de calor posible de lospaquetes de combustible y producen grandesvolúmenes de gases del fuego. El calor liberado y elvolumen de los gases del fuego que se producendependen del número y del tamaño de las aberturasde ventilación del compartimiento. El incendio seconvierte con frecuencia en un incendio controlado anivel de ventilación, por lo que se producen grandesvolúmenes de gases no quemados. Durante estafase, los gases del fuego calientes no quemadospueden empezar a fluir fuera del compartimiento deorigen hacia los espacios o compartimientosadyacentes. Estos gases se prenden cuandopenetran en un espacio donde el aire es másabundante (véase la figura 2.22).

54 FUNDAMENTOS

Figura 2.21 Un ejemplo de flashover o explosión espontánea tipo flamazo.

Figura 2.22 Un incendio completamente desarrollado.

Aire

Aire

Humo en circulación

• Temperatura ambiente en exce-so de 483ºC (900ºF)

• Todas las superficies de com-bustible arden al igual que losgases

FLASHOVER

Humo circulandoAire

Aire

POST-FLASHOVER

DISMINUCIÓN

A medida que el incendio consume elcombustible disponible en el compartimiento, latasa de liberación de calor empieza a disminuir.Una vez más, el incendio se convierte en unincendio controlado a nivel de combustible, lacantidad de fuego disminuye y las temperaturasdel compartimiento empiezan a reducirse. Sinembargo, la masa restante de las ascuas puedemantener temperaturas moderadamente altas enel compartimiento durante algún tiempo.

FACTORES QUE AFECTAN AL DESARROLLO DEL FUEGO

A medida que el incendio avanza de la fase deignición a la fase de disminución, muchos factoresafectan a su comportamiento y desarrollo:• El tamaño, el número y la organización de las

aberturas de ventilación• El volumen del compartimiento• Las propiedades térmicas de los cierres del

compartimiento• La altura del techo del compartimiento• El tamaño, la composición y la ubicación del

paquete de combustible que se enciendeprimero

• La disponibilidad y las ubicaciones de lospaquetes de combustible adicionales (loscombustibles objetivos)Para que un incendio se desarrolle, debe haber

suficiente aire disponible para que el incendiopueda continuar más allá del estado de ignición. Eltamaño y el número de aberturas de ventilación deun compartimiento determina cómo se desarrollael fuego en el espacio. El tamaño, la forma y laaltura del techo del compartimiento determinan sise formará una capa de gas caliente considerable.La ubicación del paquete de combustible inicialtambién es muy importante en la propagación dela capa de gas caliente. Los penachos de lospaquetes de combustible que arden en el centro deun compartimiento atraen más aire y son más fríosque aquellos que están en las paredes o en lasesquinas del compartimiento.

Las temperaturas que se crean en uncompartimiento que arde son el resultado directode la energía liberada mientras se queman loscombustibles. Dado que la materia y la energía seconservan, cualquier pérdida de masa por causadel incendio se convierte en energía. En un

incendio, la energía resultante está en forma decalor y luz. La cantidad de energía caloríficaliberada a lo largo del tiempo en un incendio sedenomina tasa de liberación de calor (TLC). LaTLC se mide en Btu/s o kilovatios (kW). La tasa deliberación de calor se relaciona directamente con lacantidad de combustible que se consume en eltiempo y el calor de combustión (la cantidad decalor que desprende una masa específica de unasustancia cuando se quema) del combustible quearde. Vea la tabla 2.6 para conocer las tasas deliberación de calor máximas de muchos objetoshabituales. Esta información ofrece númerosrepresentativos para objetos combustibles típicos.

El comportamiento del fuego 55

Tasa de liberación de calor máxima

Material kW Btu/s

Cubo de la basura (0,53 kg)con tetrabriks de leche (0,40 kg) 15 14,2

Silla tapizada(con relleno de algodón) (31,9 kg) 370 350,7

Cuatro sillas apiladas(marco metálico, poliuretanoy rellenas de espuma) (7,5 kg cada una) 160 151,7

Silla tapizada (espuma de poliuretano)(28,3 kg) 2.100 1.990,0

Colchón (algodón y yute)(25 kg) 40 37,9

Colchón (espuma de poliuretano)(14 kg) 2.630 2.492,9

Colchón y muelles(algodón y espuma depoliuretano) (62,4 kg) 660 626,0

Sofá tapizado(espuma de poliuretano)(51,5 kg) 3.200 3.033,0

Gasolina/queroseno(contenedor de 1.658 cm2 o 2 pies2 ) 400 379,0

Árbol de navidad (seco) (7,4 kg) 500 474,0

Fuente: NFPA 921, Guía de investigaciones sobre incendios y explo-siones, tabla 3-4; NBSIR 85-3223 Data Sources for Parameters Usedin Predictive Modeling of Fire Growth and Smoke Spread (Fuentes deinformación para los parámetros utilizados en los modelos de predic-ción de la propagación del fuego y el humo); y NBS Monograph 173,Fire Behavior of Upholstered Furniture (Comportamiento del fuego delos muebles tapizados).

TABLA 2.6Tasas de liberación de calor de los

materiales habituales

Los bomberos deben ser capaces de reconocerlos paquetes de combustible potenciales en unedificio o compartimiento, y utilizar estainformación para estimar la propagación potencialdel incendio en el edificio o espacio. Los materialescon elevadas tasas de liberación de calor como, porejemplo, muebles rellenos de espuma depoliuretano, colchones de espuma de poliuretano opilas de palets de madera arderán rápidamentedespués de la ignición. Los incendios de materialescon tasas de liberación de calor menores tardaránmás en desarrollarse. En general, los materialescon una densidad baja (como la espuma depoliuretano) arden más rápido (tienen una TLCmás alta) que los materiales con una densidadsuperior (rellenos de algodón) de una composiciónsimilar.

Una última relación entre el calor generado enun incendio y los paquetes de combustible es laignición de los paquetes de combustibleadicionales que están situados lejos del primerpaquete que se enciende. El calor generado en unincendio de compartimiento se transmite desde elpaquete de combustible inicial a los otroscombustibles que se encuentran en el espaciomediante los tres modos de transferencia de calor.El calor que se eleva del penacho inicial setransporta por convección. Mientras los gasescalientes viajan sobre las superficies de los otroscombustibles del compartimiento, el calor setransfiere a estas superficies mediante laconducción. La radiación tiene una funciónimportante en la transición desde un incendio quecrece hasta un incendio completamentedesarrollado en una habitación. Mientras se forma

la capa de gas caliente en el techo, las partículascalientes del humo empiezan a radiar energía a losdemás paquetes de combustible delcompartimiento. Estos paquetes de combustible alarga distancia se denominan a veces combustiblesobjetivo. A medida que aumenta la energíaradiante, los combustibles objetivo empiezan lapirólisis y desprenden los gases capaces deignición. Cuando la temperatura delcompartimiento alcanza la temperatura deignición de estos gases, el incendio afecta a toda lahabitación (flashover).

CONSIDERACIONES ESPECIALES[NFPA 1001: 3-3,10(a); 3-3.11(a)]

Durante el crecimiento y desarrollo de unincendio, existen varias condiciones o situacionesque merecen ser comentadas.

Flameover/RolloverLos términos ingleses flameover y rollover

describen una situación en la que las llamas semueven a través o a lo largo de los gases noquemados durante la progresión de un incendio. Elflameover se distingue del flashover (explosiónespontánea tipo flamazo) porque sólo implica a losgases del fuego y no a las superficies de los otrospaquetes de combustible del compartimiento. Estasituación puede producirse durante la fase decrecimiento mientras la capa de gas caliente seforma en el techo del compartimiento. Se puedenobservar llamas en la capa cuando los gasescombustibles alcanzan la temperatura de ignición.A medida que las llamas se suman al total de calorgenerado en el compartimiento, esta situación dejade ser un flashover. El flameover también se puede

56 FUNDAMENTOS

Figura 2.23 Un ejemplo de rollover.

ROLLOVER

• Los vapores supercalentadosse inflaman

• El frente de las llamas ruedapor el techo

observar cuando los gases del fuego sin quemarsalen de un compartimiento durante las fases decrecimiento y desarrollo completo en el transcursode un incendio. A medida que estos gases calientespasan del compartimiento que arde al espacioadyacente, se mezclan con el oxígeno. Si seencuentran en la temperatura de ignición, lasllamas a menudo se hacen visibles en la capa(véase la figura 2.23).

Capas térmicas de los gasesLas capas térmicas de los gases se refieren a la

tendencia que tienen los gases de formar capassegún la temperatura. Otros términos que seutilizan con frecuencia para describir estatendencia son la estratificación del calor y elequilibrio térmico. Los gases más calientes suelen

estar en la capa superior, mientras que los gasesmás fríos se forman en las capas inferiores (véasela figura 2.24). El humo, una mezcla calentada deaire, gases y partículas, se eleva. Si se abre unagujero en el techo, el humo saldrá del edificio o dela habitación al exterior. Las capas térmicas sonvitales para las actividades de proteccióncontraincendios. Cuanto más se permita que elaire y los gases más calientes salgan, más segurosserán los niveles inferiores para los bomberos.

Estas capas normales de los gases máscalientes situadas arriba y fuera en la abertura deventilación pueden suprimirse si se aplica aguadirectamente sobre las capas. Esta mezcla enforma de remolino de humo y vapor destruye lascapas térmicas normales y los gases calientes semezclan por todo el compartimiento (véase la

El comportamiento del fuego 57

Figura 2.24 En condiciones de incendio normales en una estructura cerrada, los niveles más altos de calor se encontrarán al nivel del techo y losmás bajos al nivel del suelo.

Calor extremo

Calor moderado

Calor leve

Figura 2.25 Si se aplica agua al nivel superior de la capa térmica se crea un desequilibrio térmico.

figura 2.25). Este proceso se denomina a vecesdestrucción del equilibrio térmico o formación deun desequilibrio térmico. Un gran número debomberos han resultado quemados al producirseuna destrucción de las capas térmicas. Después deuna destrucción de las capas normales, se debenutilizar procedimientos de ventilación forzada(como el uso de ventiladores) para airear el área.El procedimiento adecuado frente a estascondiciones es ventilar el compartimiento,permitir que los gases calientes escapen y dirigir elchorro hacia la base del fuego, manteniéndoloalejado de las capas de gases calientes superiores.

Explosión de humoLos bomberos que trabajan en incendios de

edificios deben ir con precaución cuando abren unedificio para entrar en él o proporcionarventilación horizontal (abrir puertas o ventanas).A medida que el incendio crece en uncompartimiento, grandes volúmenes de calor y

gases del fuego sin quemar pueden acumularse enlos espacios no ventilados. Estos gases puedenencontrarse a temperatura de ignición o superior,pero carecen del suficiente oxígeno paraencenderse realmente. Cualquier acción durantelas operaciones de protección contraincendios quepermita que el aire se mezcle con estos gasescalientes puede provocar una ignición explosiva oexplosión de humo (en inglés, backdraft) (véase lafigura 2.26). Muchos bomberos han resultadomuertos o heridos a causa de una explosión dehumo. La probabilidad de que ocurra unaexplosión de humo se puede reducir con unaventilación vertical apropiada (abriendo el puntomás alto) para que los gases sin quemar se eleven.Al abrir el punto más alto posible de un edificio oespacio se permite que los gases escapen antes deentrar.

Las siguientes características pueden indicaruna condición para que ocurra una explosión dehumo:

58 FUNDAMENTOS

Figura 2.26 La ventilación inadecuada durante una actuación contra un incendio puede provocar una explosión de humo.

• Nivel bajo de oxígeno• Nivel alto de calor• Incendio incandescente• Concentraciones altas de vapor

de combustible

La introducción del oxígeno provoca un incendio de fuerza explosiva.

CONDICIONES PREVIAS A UNA EXPLOSIÓN DE HUMO

EXPLOSIÓN DE HUMO

• Humo bajo presión saliendo de aberturaspequeñas

• Humo negro convirtiéndose de un colorgrisáceo amarillento y denso

• Aislamiento del incendio y calor excesivo• Llamas pequeñas o invisibles• Humo que sale del edificio en bocanadas o en

intervalos (similar a la respiración)• Ventanas manchadas por el humo

Productos de combustiónMientras el combustible arde, la composición

química del material cambia. Este cambio producesustancias nuevas y genera energía (véase lafigura 2.27). Cuando se quema un combustible,una parte del mismo se consume en realidad. LaLey de conservación de la masa nos dice quecualquier pérdida de masa se convierte en energía.En el caso del fuego, esta energía está en forma decalor y luz. En la combustión también se generangases, partículas y líquidos que se transportan

mediante el aire. A lo largo de este capítulo se hahecho referencia a estos materiales comoproductos de combustión o humo. El calorgenerado durante el incendio es uno de losproductos de combustión. Además de ser elresponsable de la propagación del incendio, elcalor también provoca quemaduras,deshidratación, agotamiento por calor y heridas enel tracto respiratorio de una persona.

Aunque la energía calorífica del incendiosupone un peligro para todos los que se exponen aella directamente, el humo provoca la mayoría delas muertes de los incendios. Los materiales quecomponen el humo varían de combustible acombustible, pero generalmente todo el humopuede considerarse tóxico. El humo que se generaen un incendio contiene gases narcóticos(asfixiantes) e irritantes. Los gases narcóticos oasfixiantes son los productos de combustión quecausan la depresión del sistema nervioso central,lo que reduce el conocimiento, provoca intoxicacióny puede comportar la pérdida de la conciencia y lamuerte. Los gases narcóticos más comunes que seencuentran en el humo son el monóxido de carbono(CO), cianido de hidrógeno (HCN) y dióxido decarbono (CO2). La reducción de los niveles deoxígeno como resultado de un incendio en uncompartimiento también provocará efectosnarcóticos en los humanos. Los agentes irritantesdel humo son las sustancias que causan molestiasen la respiración (irritantes pulmonares) y lainflamación de los ojos, el tracto respiratorio y lapiel (irritantes sensoriales). Según loscombustibles que intervengan, el humo contendrámuchas sustancias que pueden considerarse comoirritantes.

La más habitual de las sustancias peligrosasdel humo es el monóxido de carbono. Aunque elCO no es el más peligroso de los materiales que seencuentran en el humo, casi siempre estápresente cuando se produce la combustión.Aunque una persona puede morir o resultarherida al respirar varias sustancias tóxicas en elhumo, el monóxido de carbono es una de lassustancias más fácilmente detectables en lasangre de las víctimas de un incendio y, por ello,es la que aparece más a menudo en los informes.Dado que las sustancias en el humo de los

El comportamiento del fuego 59

Figura 2.27 Los cuatro productos de combustión son el calor, la luz, elhumo y los gases del fuego.

Calor

Llama

Vaporesinflamables

HumoMonóxido de

carbonoDióxido de

carbonoPartículas de

carbonoDióxido de sulfuro

Vapor de aguaCianido dehidrógeno

Otros gases

combustible combustible

incendios de compartimiento son mortales (ya seaindividualmente o en combinación), los bomberosdeben utilizar aparatos de respiración autónoma(SCBA) para protegerse cuando trabajan enambientes con humo.

La llama es un cuerpo luminoso y visible de ungas que arde. Cuando un gas que arde se mezclacon las cantidades de oxígeno adecuadas, la llamase calienta más y su luz se reduce. La pérdida deluminosidad se debe a una combustión máscompleta del carbón. Por estos motivos, seconsidera que la llama es un producto decombustión. Por supuesto, no está presente en esos

tipos de combustión que no producen llamas comolos incendios incandescentes.

TEORÍA DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS[NFPA 1001: 3-3.10(a)]

El incendio se extingue limitando ointerrumpiendo uno o más elementos esencialesen el proceso de combustión (el tetraedro delfuego). Un incendio se extingue reduciendo latemperatura (enfriamiento), eliminando elcombustible o el oxígeno disponibles o deteniendola reacción química en cadena (véase la figura2.28).

60 FUNDAMENTOS

Figura 2.28 Cuatro métodos de extinción de incendios.

Eliminación deloxígeno

Reducción de latemperatura

Supresión delcombustible

Inhibición de la reac-ción en cadena

EnfriamientoUno de los métodos más comunes de extinción

es el enfriamiento mediante agua. Este procesodepende de la reducción de la temperatura de uncombustible hasta un punto en el que no produzcasuficiente vapor para arder. Los combustiblessólidos y líquidos con puntos de ignición elevadospueden extinguirse mediante el enfriamiento. Sinembargo, el enfriamiento con agua no puedereducir suficientemente la producción de vaporpara extinguir incendios en los que intervenganlíquidos con puntos de ignición bajos y gasesinflamables. El uso de agua para el enfriamientoes también el método más efectivo disponiblepara la extinción de los incendios incandescentes.Para extinguir un incendio mediante la reducciónde temperatura, se debe aplicar suficiente agua alcombustible que arde para absorber el calorgenerado por la combustión. Los tipos de chorro ylos métodos de extinción se explican más adelanteen este manual.

Eliminación del combustibleLa eliminación de la fuente del combustible

extingue de modo efectivo algunos incendios. Lafuente del combustible puede suprimirsedeteniendo el flujo del combustible líquido ogaseoso, o suprimiendo el combustible sólido en elcamino del incendio. Otro método para suprimirel combustible es dejar que un incendio ardahasta que todo el combustible se consuma.

Dilución de oxígenoLa dilución del oxígeno disponible en el

proceso de combustión disminuye la propagacióndel incendio y puede extinguirlo totalmente con eltiempo. En su forma más sencilla, este método seutiliza para extinguir los incendios en los fogonesde las cocinas cuando se coloca una tapa en unasartén con comida ardiendo. El contenido deoxígeno se puede reducir inundando un área conun gas inerte, como el dióxido de carbono, quedesplaza el oxígeno e interrumpe el proceso decombustión. El oxígeno también puede separarsedel combustible expandiendo una capa de espumasobre el combustible. Por supuesto, ninguno deestos métodos funciona en los combustibles rarosque se autooxidan.

Inhibición de la reacción química en cadenaLos agentes extintores tales como algunos

agentes químicos secos y halogenados (halones)interrumpen la reacción de combustión y detienenlas llamas. Este método de extinción es efectivopara los combustibles gaseosos y líquidos, porquedeben tener llama para arder. Los incendiosincandescentes no se extinguen fácilmente conestos agentes. Las concentraciones de agentes muyelevadas y los largos periodos de tiempo deextinción necesarios para extinguir los incendiosincandescentes hacen que en estos casos no sepuedan utilizar estos agentes.

Los líquidos con una capacidad más alta deignición (aquellos que permiten que unacombustión continúe) tienen una gravedadespecífica inferior a 1. Si se utiliza el agua como unagente de extinción, el combustible puede flotar enella mientras continua ardiendo. Si el combustibleno está aislado, al utilizar agua se podría propagarel incendio sin querer.

La solubilidad (capacidad de una sustanciapara mezclarse con el agua) de un combustiblelíquido en el agua también es un factor importantea la hora de la extinción. Los líquidos con unaestructura molecular similar tienden a sersolubles entre ellos, pero los que tienenestructuras y cargas eléctricas diferentes notienden a mezclarse. En química, aquellos líquidosque se mezclan con el agua se denominan solventespolares. El alcohol y otros solventes polares sedisuelven en el agua. Si se utilizan grandesvolúmenes de agua, se puede diluir el alcohol yotros solventes polares hasta el punto que ya noarderán más. Por regla general, los líquidoshidrocarburos (solventes no polares, no solubles enagua) no se disuelven en el agua y flotan sobre elagua. Este es el motivo por el cual no se puedelimpiar el aceite de las manos con agua; el aceiteno se disuelve en el agua. Se debe añadir jabón alagua para que disuelva el aceite.

La densidad de vapor también afecta a laextinción de los combustibles líquidos y gaseososcon capacidad de ignición. Los gases que sonmenos densos que el aire (densidad de vaporinferior a 1) tienden a elevarse y disiparse cuandose liberan. Los gases o vapores con densidades devapor superiores a 1 tienden a quedarse en el sueloy a desplazarse según el terreno y el viento. Los

El comportamiento del fuego 61

gases hidrocarburos comunes como el etano y elpropano tienen densidades de vapor superiores alaire y tienden a acumularse cerca de la superficiecuando se liberan. El gas natural (metano) es unejemplo de un gas hidrocarburo con una densidadde vapor inferior al aire. Cuando se libera, elmetano tiende a subir y disiparse.

CLASIFICACIÓN DE LOS INCENDIOS[NFPA 1001: 3-3,15(a)]

La clasificación de un incendio es importantepara el bombero a la hora de tratar su extinción.Cada clase de incendio tiene sus propiasnecesidades de extinción. Las cuatro clases deincendio se comentan a continuación, junto con losmétodos de extinción normal y los problemas.Estas clases se utilizarán a lo largo de todo elmanual cuando los diferentes métodos de extinciónse expliquen detalladamente.

Incendios de clase AEn los incendios de clase A intervienen

materiales combustibles normales como lamadera, la ropa, el papel, la goma y gran númerode plásticos (véase la figura 2.29). El agua seutiliza para enfriar o apagar los materiales quearden por debajo de su temperatura de ignición.La adición de espumas de clase A (a vecesdenominadas agua húmeda) puede potenciar lacapacidad del agua para extinguir los incendios declase A, especialmente aquellos que tienen muchosmateriales de embalaje (como pilas de balas deheno, pilas de serrín, etc.). Esto se debe a que elagente de espuma de la clase A reduce la tensiónde la superficie del agua, permitiendo que penetremás fácilmente en las pilas del material. Losincendios de clase A son difíciles de extinguirmediante los métodos de exclusión de oxígenocomo la inundación de CO2 o capas de espuma, yaque dichos métodos no proporcionan el efecto deenfriamiento necesario para la extinción total.

Incendios de clase BLos incendios de clase B implican líquidos y

gases inflamables y combustibles como la gasolina,el aceite, la laca, la pintura, los alcoholesminerales y el alcohol (véase la figura 2.30). Elefecto de sofocación o tapamiento de la exclusióndel oxígeno es el más efectivo para la extinción ytambién ayuda a reducir la producción de vapores

adicionales. Los otros métodos de extinciónincluyen la supresión del combustible, la reducciónde la temperatura cuando sea posible y lainterrupción de la reacción en cadena con agentesquímicos secos como Purple K®.

Incendios de clase CLos incendios que implican equipos eléctricos

activados constituyen los incendios de clase C(véase la figura 2.31). Los electrodomésticos,ordenadores, transformadores y líneas detransmisión aérea son algunos ejemplos. Estosincendios pueden controlarse a veces mediante unagente extintor no conductor como el halón, unagente químico seco o el dióxido de carbono. Elprocedimiento de extinción más rápido es quitar laenergía de los circuitos de alto voltaje y,posteriormente, combatir el incendio de formaapropiada según el combustible implicado.

Incendios de clase DLos incendios de clase D implican metales

combustibles como el aluminio, magnesio, titanio,circonio, sodio y potasio (véase la figura 2.32).Estos materiales son especialmente peligrososcuando se encuentran en polvo. Lasconcentraciones adecuadas en el aire de polvos demetales pueden causar potentes explosiones, siexiste una fuente de ignición adecuada. Latemperatura extremadamente alta de algunosmetales cuando arden hace que el agua y otros

agentes extintores habituales sean ineficaces.No existe ningún agente que pueda controlar sololos incendios de todos los metales combustibles demodo eficaz. Existen agentes extintores especialespara controlar el incendio de cada uno de losmetales. Están específicamente indicados para elincendio del metal que pueden extinguir. Estosagentes se utilizan para cubrir el material que arde.

Los bomberos pueden encontrar estosmateriales en muchas instalaciones industriales ode almacenamiento. La precaución es esencial en losincendios con materiales de clase D. La informaciónreferente a un material y sus características deberevisarse antes de intentar extinguir un incendio. Elmaterial que arde debe estar aislado y tratado tal ycomo se recomienda en la Material Safety DataSheet (MSDS) o en la North American EmergencyResponse Guidebook (NAERG) del Departamento detransporte del gobierno estadounidense. Todo el

62 FUNDAMENTOS

personal que trabaje en el área del material debellevar puesto el equipo de protección completo y sedebe limitar el número de personas expuestas a lasimprescindibles para contener o extinguir unincendio.

NOTAS FINALES1 TUVE, Richard L. Principios de la química de

protección contra incendios, Boston: NationalFire Protection Association, 1976, p. 125.

2 Ídem.

El comportamiento del fuego 63

Figura 2.29 Ejemplos de combustibles de clase A.

COMBUSTIBLES DE CLASE AMaderaPapelGomaPlástico

Figura 2.30 Ejemplos de combustibles de clase B.

Figura 2.31 Ejemplos de combustibles de clase C.

COMBUSTIBLES DECLASE CEquipo eléctricoactivo

COMBUSTIBLESDE CLASE B

LíquidosGrasasGases

3 FAUGHN, Jerry S.; CHANG, Raymond yTURK, Jon. Physical Science (Ciencia física),segunda edición, Orlando: Harcourt Brace,1995, p. 317.

OTRAS REFERENCIASFlammable Ranges, NFPA 325, Fire of

Flammable Liquids, Gases, and Volatile Solids(Propiedades peligrosas de los líquidos, gases ysólidos volátiles inflamables), 1994

Capítulo 3, “Ciencia física elemental”, NFPA921, Guía de investigaciones sobre incendios yexplosiones, 1995.

64 FUNDAMENTOS

Figura 2.32 Ejemplos de combustibles de clase D.

COMBUSTIBLES DE CLASE DMetales combustibles

AluminioMagnesioTitanioCirconioSodioPotasioLitioCalcioCinc