DIPLOMADO EN ACTIVIDADES DE ALTO RIESGO Convenio Uniminuto HSE Consultores S.A.S. Módulo 3 Bomberotecnia. Unidad temática 2 Combustión. Docente: Ing. Industrial. E.S.O Alexander Mesa R. 1. LA COMBUSTION Imagen tomada de: http://s4.e-monsite.com/2011/07/14/05/resize_550_550//incendie2.jpg La combustión (del latín combustĭo, -ōnis) 1 es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de puntos en forma de calor y luz, manifestándose visualmente gracias al fuego, u otros. En toda combustión existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustión (comburente), generalmente el oxígeno en forma de O 2 gaseoso. Los explosivos tienen oxígeno ligado químicamente, por lo que no necesitan el oxígeno del aire para realizar la combustión. Página 1
Los tipos más frecuentes de combustible son las materias orgánicas que contienen carbono e hidrógeno (hidrocarburos). En una reacción completa todos los elementos que forman el combustible se oxidan completamente. Los productos que se forman son el dióxido de carbono (CO 2 ) y el agua, el dióxido de azufre (SO 2 ) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecer óxidos de nitrógeno (NO x ), dependiendo de la temperatura, la cantidad de oxígeno en la reacción y, sobre todo de la presión. En la combustión incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidación, debido a que el comburente y el combustible no están en la proporción adecuada, dando como resultado compuestos como el monóxido de carbono (CO). Además, puede generarse carbón. El proceso de destruir materiales por combustión se conoce como incineración. Para iniciar la combustión de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mínima, llamada temperatura de ignición, que se define como la temperatura, en C y a 1 atm (1013 hpa) de presión, a la que los vapores de un combustible arden espontáneamente. La temperatura de inflamación, en C y a 1 atm, es aquella a la que, una vez encendidos los vapores del combustible, éstos continúan por sí mismos el proceso de combustión. Cuando una sustancia se calienta, desprende unos vapores o gases. Este fenómeno se conoce con el nombre de pirolisis. Estos vapores se combinan con el oxígeno del aire que, en presencia de una fuente de ignición, arden. Hasta este momento la combustión se ha comportado como una reacción endotérmica, es decir, necesita el aporte de calor para que pueda iniciarse. Una vez que estos vapores empiezan a arder, se desprende calor y la reacción es exotérmica. Si la cantidad de calor desprendida no es suficiente para generar más vapores del material combustible, el fuego se apagará; por el contrario, si la cantidad de calor desprendida es elevada, el material combustible seguirá descomponiéndose y desprenderá más vapores que se combinarán con el oxígeno, se inflamarán y el fuego aumentará. Esta descripción del proceso de combustión es válida, tanto si el combustible se encuentra en estado sólido como líquido. Por el contrario, los gases no necesitan calentarse. Por este motivo, los gases combustibles son muy peligrosos y su combustión muy rápida. Página 2
2. VELOCIDAD DE LA REACCIÓN Según la velocidad de propagación de la combustión, fenómeno conocido como velocidad de la reacción, podremos establecer la siguiente clasificación: - Si la reacción es lenta, es OXIDACIÓN; no hay aumento de la temperatura (oxidación del hierro, amarilleo del papel). Se produce sin emisión de luz y poca emisión de calor que se disipa en el ambiente. - Si la reacción es normal, es COMBUSTIÓN; se produce con emisión de luz (llama) y calor, que es perceptible por el ser humano. El frente de llama tiene unos valores de varios centímetros por segundo. - Si la reacción es rápida, es DEFLAGRACIÓN; su valor se sitúa en el orden de metros por segundo. Ondas de presión 1 a 10 veces la presión inicial. - Si la reacción es muy rápida, es DETONACIÓN; combustión que se produce cuando la velocidad de la propagación del frente de llama es mayor que la del sonido. Se alcanzan velocidades de kilómetros por segundo. Ondas de presión de hasta 100 veces la presión inicial. En algunos combustibles sólidos se observa que su combustión pasa por fases claramente distintas. Así, por ejemplo, al hacer arder un trozo de madera durante un cierto tiempo, su combustión se produce con llama. Después la llama desaparece, si bien la combustión continúa. A este tipo de combustión sin llama se la conoce con el nombre de incandescencia. También se la suele denominar combustión en fase sólida y se explica en función del fenómeno de carbonización que experimentan algunos sólidos después de estar sometidos a un calentamiento durante cierto tiempo. Imagen tomada de: http://www.recetags.com/noticias/wp-content/uploads/2014/07/brasas.jpg Página 3
3. PRODUCTOS DE LA COMBUSTION Como en toda reacción química, las sustancias reaccionantes en una combustión dan lugar a otras totalmente distintas. Imagen tomada de: http://www.telesurtv.net/ export/1428000531066/sites/telesur/img/news/2015/04/02/brasilin cendio01.jpg_1718483346.jpg a) La luz es la expresión menos peligrosa de la combustión, con excepción de aquella muy intensa producida por los sopletes de oxicorte, que por su intensidad pueden producir irritación de la vista. b) El calor es una forma de energía cuya intensidad se mide en grados de temperatura, y que actúa como catalizador positivo de la combustión, ayudando a la formación de los gases que continúan e incrementan la velocidad del proceso al quemarse y generar mas calor. También es responsable de la propagación del fuego por conducción, convección o radiación, y produce en los seres vivos lesiones en la piel, vías respiratorias y pulmones denominadas quema c) El humo está formado por diminutas partículas sólidas y vapor condensado. Estas partículas pueden ser de color, dimensiones o cantidad tales, que dificultan la visibilidad, impidiendo la identificación de las salidas o su señalización. d) Los gases tóxicos que se desprenden en una combustión son muy diversos dependiendo del material combustible. Los más comunes son el monóxido de carbono y el anhídrido carbónico. El monóxido de carbono envenena por asfixia al combinarse con la hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte del oxígeno que el cuerpo necesita. Página 4
El anhídrido carbónico estimula el ritmo de la respiración. Esta circunstancia, combinada con la disminución de oxígeno en el aire, puede provocar la asfixia. 4. FASES DEL FUEGO Imagen tomada de: http://www.sercade.cl/wp-content/uploads/extintores.jpg INCIPIENTE O CONATO. Por lo regular es la fase inicial del fuego, relativamente pequeño y que si no es controlado puede crecer fácilmente a la siguiente etapa. Como característica para ser considerado como conato hay mucho desprendimiento de humo ya que el material no se está consumiendo adecuadamente. Es en esta etapa en la que usted como brigadista puede actuar y para la que están diseñados los extintores. DECLARADO O LIBRE. Etapa en la que todos los materiales que se encuentran en el lugar son susceptibles a la combustión, se ha elevado la temperatura, el humo disminuye y las dimensiones del incendio son mayores por lo que serán necesarias técnicas que incluyan métodos adicionales a los extintores. RESCOLDOS O BRASAS. Etapa en la que alguno de los elementos de la pirámide del fuego (principalmente el oxígeno) no se encuentra en cantidades adecuadas o se ha eliminado por lo que solo será necesario que se vuelva a encontrar ese elemento para que el fuego vuelva a existir, de ahí su peligrosidad. Página 5