FENÓMENOS DEL FUEGO

INTRODUCCIÓN

En este escrito se van a definir y explicar algunos fenómenos que se pueden presentar durante un evento de incendio y que en algunos casos pueden resultar catastróficos. Principalmente pueden ser muy peligrosos para el personal de Bomberos que atienden el evento, por lo tanto es importante conocer de manera general cuáles son las características de estos fenómenos.

COMBUSTIÓN SÚBITA GENERALIZADA (Flashover)

Es una fase de transición en el desarrollo de un incendio en un compartimiento, en el cual los combustibles expuestos a la radiación térmica alcanzan su temperatura de ignición más o menos simultáneamente y el fuego se propaga rápidamente, resultando en la implicación total de la habitación o del espacio incendiado.

EL PRINCIPIO

Típicamente, cuando comienza un fuego en un compartimiento sólo hay un elemento combustible en llamas. Esto produce un penacho de fuego que sube y comienza a transferir calor principalmente por convección de los gases que se generan. En este punto del incendio el efecto de la transferencia de calor a otros elementos combustibles y a las paredes, piso y techo del compartimiento es relativamente pequeño.

EL CRECIMIENTO

A medida que el penacho de gases y otros productos calientes de la combustión empiezan a acumularse por debajo del techo y a propagarse lateralmente, se forma una capa caliente superior. Desde ese momento, el calentamiento por radiación ocurre tanto desde el penacho de fuego como de la capa caliente superior. A medida que la capa caliente crece hacia abajo e incrementa su temperatura, el calor radiante transferido dentro del compartimiento también se incrementa.

La energía calorífica radiada desde la capa caliente en el techo aumenta la temperatura de las superficies de los combustibles que se encuentran en el compartimiento. Estos combustibles típicamente incluyen mobiliarios, contenidos, revestimiento de paredes y pisos.

EL DESENLACE

A medida que el fuego sigue creciendo, la tasa de liberación de calor desde el penacho de fuego y la temperatura de la capa superior se incrementan. Esto, aunado a que la distancia entre la base de dicha capa y los combustibles en la parte baja decrece, conlleva a que el flujo radiante sobre esos combustibles no quemados, pero ahora pirolizando, crezca exponencialmente. Así, el fuego crece y la tasa de flujo radiante también, hasta que ocurre la casi simultánea ignición de los combustibles ubicados en el compartimiento. Esto es lo que se conoce como flashover.

IGNICIÓN DE CAPA DE HUMO (Flameover)

La condición en la que combustible no quemado (pirolizado) del fuego originario se ha acumulado a nivel del techo, hasta una concentración suficiente (es decir, en o por encima del límite inferior de inflamabilidad) que se inflama y se quema.

Como se sabe, cuando comienza un fuego en un compartimiento, por lo general sólo hay un elemento combustible en llamas. Esto produce un penacho de fuego que sube y comienza a transferir calor principalmente por convección de los gases que se generan.

A medida que el penacho de gases y otros productos calientes de la combustión empiezan a acumularse por debajo del techo y a propagarse lateralmente, se forma una capa caliente superior. En este punto del incendio, el calentamiento por radiación ocurre tanto desde el penacho de fuego como de la capa caliente superior. A medida que la temperatura de la capa caliente se incrementa, los gases combustibles no quemados que se han estado acumulando gradualmente pueden alcanzar su temperatura de auto ignición y comenzar a encenderse.

Para que la ignición ocurra, estos gases deben haberse mezclado con aire fresco para llevar a la mezcla dentro de sus límites inflamables. Este aire fresco es arrastrado desde el compartimiento en la base de la capa superior. Mientras este proceso continúa, los gases inflamados se unirán en un frente de llama que comenzará a propagarse a través del compartimiento, típicamente deslizándose a través del techo.

Un flameover a menudo precede un flashover, pero no es un evento requerido para que éste ocurra.

CONTRATIRO (Backdraft)

Una deflagración resultante de la introducción repentina de aire en un espacio confinado donde se desarrolla un incendio con una alta concentración de productos de la pirólisis por una combustión incompleta. Al fenómeno también se le conoce como explosión de humo.

La ventilación limitada durante un fuego encerrado puede conducir a la producción de una gran cantidad de gases (productos de la pirólisis) no quemados. Cuando se presenta repentinamente una abertura, el aire entrante forma una corriente y comienza a mezclarse con estos productos, creando una mezcla combustible dentro del recinto. Alguna fuente de ignición, tal como una brasa, puede incendiar esta mezcla, resultando en una combustión extremadamente rápida que expulsa los gases a través de la abertura y causa una bola de fuego fuera del recinto.

La velocidad a la cual la llama progresa a través de los gases sin quemar determinará si ocurrirá una explosión y causará daño estructural. Este fenómeno puede ser extremadamente peligroso, sobre todo para los Bomberos que combaten el incendio.

Componentes que controlan el contratiro:

  • Fuego en compartimiento sin ventilar.
  • Generación de productos de pirólisis sin quemar por deficiencia de oxígeno (excedentes pirolizados).
  • Introducción repentina de aire.
  • Una corriente lleva aire fresco dentro del compartimiento.
  • El aire se combina con los productos de pirólisis sin quemar creando una mezcla inflamable.
  • Si la mezcla inflamable encuentra una fuente de ignición, ocurrirá la combustión.
  • La ignición inicial provoca la mezcla de más aire y gases, creando una concentración mayor de mezcla inflamable, lo cual conlleva a la propagación adicional de la llama.
  • Una deflagración ocurre a medida que la llama se propaga a través del compartimiento.
  • El excedente de pirolizados sin quemar es forzado a través de la abertura por la presión positiva y el calor creado por el frente de propagación de la llama.
  • El excedente de pirolizados fuera del compartimiento se incendia una vez expuesto al aire fresco, creando una bola de fuego y una onda de choque.

BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion)

BLEVE significa: explosión por la expansión del vapor de un líquido en ebullición.

Un BLEVE es una explosión debida a la violenta expansión del vapor generado por la ebullición de un líquido liberado súbitamente de un recipiente que está a alta presión, y que en condiciones ambientales de presión y temperatura sería un gas. La causa de la explosión es la rotura del recipiente, que puede ser debida a una sobrepresión, a un impacto externo o a un fallo mecánico. Si el vapor es combustible, después del BLEVE, puede producirse una bola de fuego e incluso una explosión de nube de vapor.

Los gases licuados se almacenan en recipientes a temperaturas por encima de sus puntos de ebullición normales, y permanecen bajo presión mientras el contenedor permanece cerrado a la atmósfera. Si la presión se reduce a la presión atmosférica se provoca la vaporización muy rápida de una porción del líquido. Esta vaporización significa una gran expansión de líquido a vapor.

La reducción de la presión interna al nivel atmosférico en un contenedor resulta del hecho de que el mismo pierde su capacidad de retener la presión para la que estaba diseñado. Esta falla frecuentemente se debe al debilitamiento del metal del recipiente por el contacto con una llama, pero también puede ser el resultado de un fallo mecánico del recipiente debido al adelgazamiento de la pared por la corrosión, una perforación o un corte.

Cuando el recipiente falla debido al sobrecalentamiento del metal por una llama, el fallo típicamente se origina en la zona del espacio ocupado por vapor. El casco de metal del tanque calentado se estira y se adelgaza en el punto donde impacta la llama. Cuando esto ocurre, el metal se vuelve quebradizo y se desgarra a velocidad sónica a través del casco del tanque en las direcciones longitudinal y circunferencial. Como resultado, el recipiente típicamente se separa en dos o más piezas las cuales normalmente son propulsadas a una gran distancia.

El proceso de expansión de líquido a vapor proporciona la energía para la mezcla rápida del vapor y el aire dando por resultado una bola de fuego característica, después de la ignición de la nube por el fuego que causó el BLEVE, dado que muchas de las gotas atomizadas se queman al volar por el aire.

BOLA DE FUEGO (FIREBALL)

Combustión de aportación que se produce cuando se libera en el ambiente una masa de gas o polvo combustible y entra inmediatamente en ignición.

La liberación previa a la bola de fuego puede ser explosiva (si es súbita y el gas está a alta presión) o no explosiva (si no es súbita y el gas está a una presión cercana a la atmosférica). La ignición inmediata no da tiempo a que el combustible se premezcle con el aire. El combustible y el aire se van incorporando, por difusión, al frente de la llama.

La “bola” inicialmente tiene una forma esferoidal y posteriormente adquiere una forma de hongo. La combustión es muy rápida, pero no genera ondas de presión significativas. La bola de fuego constituye un incendio “rápido”, no una explosión.

REBOSAMIENTO POR EBULLICIÓN (Boil-Over)

Un evento que se presenta en incendios de ciertos hidrocarburos en un tanque abierto cuando, después de un largo período de quemado, hay un aumento repentino en la intensidad del fuego asociado con la expulsión violenta del combustible incendiado del tanque.

El Boil-over ocurre cuando un tanque abierto de hidrocarburo está involucrado en un incendio. A medida que el fuego arde, la capa superficial se agota de sus componentes volátiles, los residuos de la combustión se vuelven más densos que el hidrocarburo no quemado y se hunden por debajo de la superficie para formar gradualmente una capa caliente, la cual progresa hacia abajo mucho más rápido que la regresión de la superficie del líquido.

Cuando esta capa caliente, llamada “onda de calor”, alcanza agua o emulsión agua/aceite en el fondo del tanque, el agua se sobrecalienta y luego hierve casi explosivamente, rebosando el tanque y causando la propagación brusca del combustible incendiado en una amplia zona y una bola de fuego por encima del tanque.

Los hidrocarburos sujetos a Boil-over consisten en productos que tienen un amplio rango de puntos de ebullición, incluyendo tanto componentes ligeros como residuos viscosos. Estas características están presentes en la mayoría de los hidrocarburos crudos y pueden ser producidas también en mezclas sintéticas.

REBOSAMIENTO SUPERFICIAL (Slop Over)

Fenómeno que se produce en el transcurso de la lucha contra incendios en un líquido viscoso, al aplicar agua o espuma sobre la superficie caliente del líquido incendiado, cuya temperatura supera el punto de ebullición del agua. En este caso, la evaporación súbita del agua aplicada origina el rebosamiento del líquido incendiado, como en el boílover pero con menor violencia.

EXPLOSIÓN DE NUBE DE VAPOR (VCE)

Explosión debida a la ignición diferida de una nube de gas combustible y aire de grandes dimensiones y su correspondiente combustión de propagación. La nube se forma a consecuencia de la liberación en el ambiente de una gran masa de combustible, de densidad superior a la del aire. Entre la liberación y la ignición transcurre el tiempo suficiente para que la masa de gas sea grande y se mezcle con el aire dentro de los límites de inflamabilidad.

FOGONAZO (Flash Fire)

Un incendio que se propaga por medio de un frente de llama rápidamente a través de un combustible difuso, como polvo, gas o los vapores de un líquido inflamable, sin la producción de presión dañina.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes:  – The Current Knowledge & Training Regarding Backdraft, Flashover, and other Rapid Fire Progression Phenomena.
                 Gregory E. Gorbett, Ronald Hopkins. 2007
              –  NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition
              –  NFPA 921, Guide for Fire and Explosion Investigations, 2011 Edition
              –  NFPA Flammable and Combustible Liquids Code Handbook, Seventh Edition
              –  Diccionario Básico de Bomberos. Rafael Uzcátegui. 2001

Notas:
1. El contenido de este artículo no es una Interpretación Formal de NFPA. Lo aquí expresado es la interpretación personal del autor y no necesariamente representa la posición oficial de las normas NFPA y sus Comités Técnicos. Por otra parte, el lector es libre de estar de acuerdo o no con lo aquí expresado.
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