Incendió y combustión han sido definidos de varias maneras. Para nuestros propósitos, las afirmaciones más importantes en relación con la combustión, como fenómeno, son las siguientes:

• La combustión representa una serie de reacciones autosostenidas que consisten en transformaciones físicas y químicas.

• Los materiales involucrados entran en reacción con el agente oxidante de su entorno, que en la mayoría de los casos es con el oxígeno del aire.

• La ignición requiere condiciones de arranque favorables, que generalmente son un calentamiento suficiente del sistema que cubra la demanda energética inicial de la reacción en cadena de la combustión.

• El resultado de las reacciones suele ser exotérmico, lo que significa que durante la combustión se libera calor y este fenómeno suele ir acompañado de llamas visiblemente observables.

Ignición puede considerarse el primer paso del proceso autosuficiente de combustión. Puede ocurrir como encendido pilotado (o encendido forzado) si el fenómeno es causado por alguna fuente de ignición externa, o puede ocurrir como encendido automático (o auto-ignición) si el fenómeno es el resultado de reacciones que tienen lugar en el propio material combustible y junto con la liberación de calor.

La inclinación a la ignición se caracteriza por un parámetro empírico, la Temperatura de ignición (es decir, la temperatura más baja, determinada por ensayo, a la que debe calentarse el material para su ignición). Dependiendo de si este parámetro se determina o no, con métodos de prueba especiales, mediante el uso de cualquier fuente de ignición, distinguimos entre el temperatura de encendido pilotada y del Temperatura de ignición espontánea.

En el caso de ignición pilotada, la energía requerida para la activación de los materiales involucrados en la reacción de combustión es suministrada por fuentes de ignición. Sin embargo, no existe una relación directa entre la cantidad de calor necesaria para la ignición y la temperatura de ignición, porque aunque la composición química de los componentes en el sistema combustible es un parámetro esencial de la temperatura de ignición, está influenciada considerablemente por los tamaños y formas de los materiales. , la presión del ambiente, las condiciones del flujo de aire, los parámetros de la fuente de ignición, las características geométricas del dispositivo de prueba, etc. Esta es la razón por la cual los datos publicados en la literatura para la temperatura de autoignición y la temperatura de ignición pilotada pueden ser significativamente diferentes.

El mecanismo de ignición de materiales en diferentes estados puede ilustrarse de forma sencilla. Esto implica examinar materiales como sólidos, líquidos o gases.

La mayoría de las materiales sólidos toman energía de cualquier fuente de ignición externa, ya sea por conducción, convección o radiación (principalmente por su combinación), o se calientan como resultado de los procesos de producción de calor que tienen lugar internamente y que inician la descomposición en sus superficies.

Para que ocurra la ignición con líquidos, estos deben tener la formación de un espacio de vapor por encima de su superficie que sea capaz de arder. Los vapores liberados y los productos de descomposición gaseosos se mezclan con el aire sobre la superficie del material líquido o sólido.

Los flujos turbulentos que surgen en la mezcla y/o la difusión ayudan al oxígeno a alcanzar las moléculas, átomos y radicales libres sobre y sobre la superficie, que ya son aptos para la reacción. Las partículas inducidas entran en interacción, lo que resulta en la liberación de calor. El proceso se acelera constantemente y, cuando comienza la reacción en cadena, el material se enciende y se quema.

La combustión en la capa debajo de la superficie de materiales combustibles sólidos se llama latente, y la reacción de combustión que tiene lugar en la interfase de los materiales sólidos y el gas se denomina nada en la. Ardiendo con llamas (o llameante) es el proceso en el curso del cual la reacción exotérmica de combustión transcurre en fase gaseosa. Esto es típico para la combustión de materiales líquidos y sólidos.

Gases combustibles quema naturalmente en la fase gaseosa. Es una declaración empírica importante que las mezclas de gases y aire son capaces de ignición solo en un cierto rango de concentración. Esto es válido también para los vapores de líquidos. Los límites inferior y superior de inflamabilidad de gases y vapores dependen de la temperatura y la presión de la mezcla, la fuente de ignición y la concentración de los gases inertes en la mezcla.

Fuentes de ignición

Los fenómenos que aportan energía térmica pueden agruparse en cuatro categorías fundamentales en cuanto a su origen (Sax 1979):

1. energía térmica generada durante las reacciones químicas (calor de oxidación, calor de combustión, calor de solución, calentamiento espontáneo, calor de descomposición, etc.)

2. energía térmica eléctrica (calentamiento por resistencia, calentamiento por inducción, calor de arco, chispas eléctricas, descargas electrostáticas, calor generado por rayos, etc.)

3. energía térmica mecánica (calor por fricción, chispas por fricción)

4. calor generado por descomposición nuclear.

La siguiente discusión aborda las fuentes de ignición más frecuentes.

Llamas abiertas

Las llamas abiertas pueden ser la fuente de ignición más simple y más utilizada. Un gran número de herramientas de uso general y diversos tipos de equipos tecnológicos operan con llamas abiertas, o permiten la formación de llamas abiertas. Quemadores, fósforos, hornos, equipos de calefacción, llamas de sopletes de soldar, tuberías rotas de gas y aceite, etc., prácticamente pueden considerarse fuentes potenciales de ignición. Debido a que con una llama abierta, la fuente de ignición principal en sí misma representa una combustión autosostenida existente, el mecanismo de ignición significa, en esencia, la propagación de la quema a otro sistema. Siempre que la fuente de ignición con llama abierta posea suficiente energía para iniciar la ignición, comenzará la combustión.

Encendido espontáneo

Las reacciones químicas que generan calor espontáneamente implican riesgo de ignición y quema como “fuentes internas de ignición”. Sin embargo, los materiales propensos al calentamiento espontáneo ya la ignición espontánea pueden convertirse en fuentes secundarias de ignición y dar lugar a la ignición de los materiales combustibles del entorno.

Aunque algunos gases (p. ej., fosfuro de hidrógeno, hidruro de boro, hidruro de silicio) y líquidos (p. ej., carbonilos metálicos, composiciones organometálicas) tienden a la ignición espontánea, la mayoría de las igniciones espontáneas ocurren como reacciones superficiales de materiales sólidos. La ignición espontánea, como todas las igniciones, depende de la estructura química del material, pero su ocurrencia está determinada por el grado de dispersión. La gran superficie específica permite la acumulación local de calor de reacción y contribuye al aumento de la temperatura del material por encima de la temperatura de ignición espontánea.

También se favorece la ignición espontánea de líquidos si entran en contacto con el aire sobre materiales sólidos de gran superficie específica. Las grasas y especialmente los aceites insaturados que contienen dobles enlaces, cuando son absorbidos por materiales fibrosos y sus productos, y cuando se impregnan en textiles de origen vegetal o animal, tienden a la ignición espontánea en condiciones atmosféricas normales. La ignición espontánea de lana de vidrio y productos de lana mineral producidos a partir de fibras no combustibles o materiales inorgánicos que cubren grandes superficies específicas y contaminados por aceite han provocado accidentes de incendio muy graves.

La ignición espontánea se ha observado principalmente con polvos de materiales sólidos. Para metales con buena conductividad térmica, la acumulación local de calor necesaria para la ignición requiere una trituración muy fina del metal. A medida que disminuye el tamaño de las partículas, aumenta la probabilidad de ignición espontánea y, con algunos polvos metálicos (por ejemplo, hierro), se produce la piroforosidad. En el almacenamiento y manipulación de polvo de carbón, hollín de distribución fina, polvos de lacas y resinas sintéticas, así como durante las operaciones tecnológicas que se realicen con ellos, se debe prestar especial atención a las medidas preventivas contra incendios para reducir el riesgo de ignición espontánea.

Los materiales propensos a la descomposición espontánea muestran una habilidad especial para encenderse espontáneamente. La hidracina, cuando se coloca sobre cualquier material con un área de superficie grande, estalla en llamas inmediatamente. Los peróxidos, que son ampliamente utilizados por la industria del plástico, se descomponen fácilmente de forma espontánea y, como consecuencia de la descomposición, se convierten en fuentes de ignición peligrosas, iniciando ocasionalmente una combustión explosiva.

La violenta reacción exotérmica que se produce cuando ciertos productos químicos entran en contacto entre sí puede considerarse un caso especial de ignición espontánea. Ejemplos de tales casos son el contacto del ácido sulfúrico concentrado con todos los materiales combustibles orgánicos, los cloratos con sales o ácidos sulfurosos o amónicos, los compuestos orgánicos halogenados con metales alcalinos, etc. La característica de estos materiales de ser “incapaces de soportarse unos a otros” (materiales incompatibles) requiere una atención especial en particular al almacenarlos y coalmacenarlos y al elaborar las normas de lucha contra incendios.

Vale la pena mencionar que un calentamiento espontáneo tan peligrosamente alto puede, en algunos casos, deberse a condiciones tecnológicas incorrectas (ventilación insuficiente, baja capacidad de enfriamiento, discrepancias de mantenimiento y limpieza, sobrecalentamiento de la reacción, etc.), o promovido por ellos.

Ciertos productos agrícolas, como los alimentos fibrosos, las semillas oleaginosas, los cereales en germinación, los productos finales de la industria de transformación (remolachas secas, fertilizantes, etc.), muestran una tendencia a la ignición espontánea. El calentamiento espontáneo de estos materiales tiene una característica especial: las peligrosas condiciones de temperatura de los sistemas se ven exacerbadas por algunos procesos biológicos exotérmicos que no se pueden controlar fácilmente.

Fuentes de ignición eléctrica

Las máquinas eléctricas, los instrumentos y los dispositivos de calefacción que funcionan con energía eléctrica, así como los equipos de transformación de energía y de iluminación, normalmente no presentan ningún peligro de incendio para su entorno, siempre que hayan sido instalados de conformidad con las normas y requisitos de seguridad pertinentes. de las normas y que se han observado las instrucciones tecnológicas asociadas durante su funcionamiento. El mantenimiento regular y la supervisión periódica disminuyen considerablemente la probabilidad de incendios y explosiones. Las causas más frecuentes de incendios en aparatos y cableados eléctricos son sobrecarga, Corto circuitos, chispas electricas y altas resistencias de contacto.

La sobrecarga existe cuando el cableado y los aparatos eléctricos están expuestos a una corriente superior a la que están diseñados. La sobrecorriente que pasa a través del cableado, los dispositivos y el equipo puede provocar un sobrecalentamiento tal que los componentes sobrecalentados del sistema eléctrico se dañen o rompan, envejezcan o se carbonicen, lo que provocaría la fusión de los revestimientos de cables y cables, la incandescencia de las piezas metálicas y la combustión de la estructura. unidades que llegan a la ignición y, según las condiciones, también propagan el fuego al medio ambiente. La causa más frecuente de sobrecarga es que el número de consumidores conectados sea superior al permitido o su capacidad supere el valor estipulado.

La seguridad de trabajo de los sistemas eléctricos se ve amenazada con mayor frecuencia por los cortocircuitos. Son siempre las consecuencias de cualquier daño y ocurren cuando las partes del cableado eléctrico o del equipo en el mismo nivel de potencial o varios niveles de potencial, aislados entre sí y con la tierra, entran en contacto entre sí o con la tierra. Este contacto puede darse directamente como contacto metal-metal o indirectamente, a través de un arco eléctrico. En casos de cortocircuitos, cuando algunas unidades del sistema eléctrico entren en contacto, la resistencia será considerablemente menor y, como consecuencia, la intensidad de la corriente será extremadamente alta, quizás varios órdenes de magnitud menor. La energía térmica liberada durante las sobrecorrientes con grandes cortocircuitos podría provocar un incendio en el dispositivo afectado por el cortocircuito, con los materiales y equipos en el área circundante encendiéndose y con la propagación del fuego al edificio.

Las chispas eléctricas son fuentes de energía térmica de naturaleza pequeña, pero como demuestra la experiencia, actúan frecuentemente como fuentes de ignición. En condiciones normales de trabajo, la mayoría de los aparatos eléctricos no sueltan chispas, pero el funcionamiento de determinados aparatos suele ir acompañado de chispas.

Las chispas introducen un peligro principalmente en lugares donde, en la zona de su generación, pueden surgir concentraciones explosivas de gas, vapor o polvo. En consecuencia, los equipos que normalmente emiten chispas durante su funcionamiento sólo pueden instalarse en lugares donde las chispas no puedan provocar un incendio. Por sí solo, el contenido energético de las chispas es insuficiente para la ignición de los materiales en el ambiente o para iniciar una explosión.

Si un sistema eléctrico no tiene un contacto metálico perfecto entre las unidades estructurales a través de las cuales fluye la corriente, se producirá una alta resistencia de contacto en este punto. Este fenómeno se debe, en la mayoría de los casos, a la construcción defectuosa de las juntas oa instalaciones defectuosas. El desacoplamiento de las juntas durante el funcionamiento y el desgaste natural también pueden ser causa de una alta resistencia de contacto. Una gran parte de la corriente que fluye a través de lugares con mayor resistencia se transformará en energía térmica. Si esta energía no se puede disipar lo suficiente (y no se puede eliminar la razón), el aumento extremadamente grande de la temperatura podría conducir a una condición de incendio que ponga en peligro el entorno.

Si los dispositivos funcionan según el concepto de inducción (motores, dínamos, transformadores, relés, etc.) y no se calculan correctamente, pueden surgir corrientes de Foucault durante el funcionamiento. Debido a las corrientes de Foucault, las unidades estructurales (bobinas y sus núcleos de hierro) pueden calentarse, lo que puede provocar la ignición de los materiales aislantes y la quema del equipo. Las corrientes de Foucault pueden surgir, con estas consecuencias dañinas, también en las unidades estructurales metálicas alrededor de los equipos de alto voltaje.

Chispas electrostáticas

La carga electrostática es un proceso en el curso del cual cualquier material, originalmente con neutralidad eléctrica (e independiente de cualquier circuito eléctrico) se carga positiva o negativamente. Esto puede ocurrir en una de tres maneras:

1.      cargando con separación, tal que las cargas de polaridad sustractiva se acumulan en dos cuerpos simultáneamente

2.      cobrando con pasar, tal que las cargas que desaparecen dejan atrás cargas de signos de polaridad opuesta

3.      cobrando tomando, tal que el cuerpo recibe cargas del exterior.

Estas tres formas de carga pueden surgir de varios procesos físicos, incluida la separación después del contacto, la división, el corte, la pulverización, el movimiento, el frotamiento, el flujo de polvos y fluidos en la tubería, el golpe, el cambio de presión, el cambio de estado, la fotoionización, la ionización por calor, distribución electrostática o descarga de alto voltaje.

La carga electrostática puede ocurrir tanto en cuerpos conductores como en cuerpos aislantes como resultado de cualquiera de los procesos mencionados anteriormente, pero en la mayoría de los casos los procesos mecánicos son los responsables de la acumulación de las cargas no deseadas.

Del gran número de efectos nocivos y riesgos debidos a la carga electrostática y la descarga de chispas resultante, se pueden mencionar dos riesgos en particular: poner en peligro los equipos electrónicos (por ejemplo, una computadora para el control de procesos) y el peligro de incendio y explosión. .

Los equipos electrónicos corren peligro en primer lugar si la energía de descarga de la carga es lo suficientemente alta como para causar la destrucción de la entrada de cualquier parte semiconductora. El desarrollo de unidades electrónicas en la última década ha sido seguido por el rápido aumento de este riesgo.

El desarrollo del riesgo de incendio o explosión requiere la coincidencia en el espacio y el tiempo de dos condiciones: la presencia de cualquier medio combustible y la descarga con capacidad de ignición. Este peligro ocurre principalmente en la industria química. Puede estimarse sobre la base de los denominados sensibilidad a las chispas de los materiales peligrosos (energía mínima de ignición) y depende de la extensión de la carga.

Es una tarea fundamental reducir estos riesgos, es decir, la gran variedad de consecuencias que van desde problemas tecnológicos hasta catástrofes con accidentes fatales. Hay dos medios de protección contra las consecuencias de la carga electrostática:

1. impidiendo el inicio del proceso de carga (es evidente, pero suele ser muy difícil de realizar)

2. restringir la acumulación de cargas para evitar la ocurrencia de descargas peligrosas (o cualquier otro riesgo).

Los rayos son un fenómeno eléctrico atmosférico por naturaleza y pueden considerarse una fuente de ignición. La carga estática producida en las nubes se iguala hacia la tierra (rayo) y se acompaña de una descarga de alta energía. Los materiales combustibles en el lugar del rayo y sus alrededores pueden encenderse y quemarse. En algunos rayos, se generan impulsos muy fuertes y la energía se iguala en varios pasos. En otros casos, comienzan a fluir corrientes de larga duración, que a veces alcanzan el orden de magnitud de 10 A.

Energía térmica mecánica

La práctica técnica está constantemente unida a la fricción. Durante la operación mecánica, se desarrolla calor por fricción, y si la pérdida de calor se restringe hasta el punto de que el calor se acumula en el sistema, su temperatura puede aumentar a un valor que es peligroso para el medio ambiente y puede ocurrir un incendio.

Las chispas de fricción normalmente se producen en las operaciones tecnológicas del metal debido a la fuerte fricción (amolado, astillado, corte, golpe) o debido a la caída o caída de objetos o herramientas de metal sobre un piso duro o durante las operaciones de amolado debido a la contaminación del metal dentro del material bajo el impacto del amolado. . La temperatura de la chispa generada es normalmente superior a la temperatura de ignición de los materiales combustibles convencionales (como chispas de acero, 1,400-1,500 °C; chispas de aleaciones de cobre-níquel, 300-400 °C); sin embargo, la capacidad de ignición depende del contenido total de calor y de la energía de ignición más baja del material y la sustancia a encender, respectivamente. Se ha demostrado en la práctica que las chispas de fricción significan un riesgo real de incendio en espacios aéreos donde los gases, vapores y polvos combustibles están presentes en concentraciones peligrosas. Por lo tanto, en estas circunstancias se debe evitar el uso de materiales que produzcan chispas con facilidad, así como los procesos con chispas mecánicas. En estos casos, la seguridad la brindan herramientas que no desprendan chispas, es decir, de madera, cuero o materiales plásticos, o el uso de herramientas de aleaciones de cobre y bronce que produzcan chispas de baja energía.

Superficies calientes

En la práctica, las superficies de los equipos y dispositivos pueden calentarse hasta un punto peligroso, ya sea normalmente o debido a un mal funcionamiento. Los hornos, hornos, dispositivos de secado, salidas de gases residuales, tuberías de vapor, etc. a menudo provocan incendios en espacios con aire explosivo. Además, sus superficies calientes pueden inflamar los materiales combustibles que se acerquen o entren en contacto. Para la prevención, se deben observar las distancias de seguridad, y la supervisión y el mantenimiento regulares reducirán la probabilidad de que se produzca un sobrecalentamiento peligroso.

Riesgos de incendio de materiales y productos

La presencia de material combustible en sistemas combustibles representa una condición obvia de combustión. Los fenómenos de combustión y las fases del proceso de combustión dependen fundamentalmente de las propiedades físicas y químicas del material involucrado. Por tanto, parece razonable hacer un estudio de la inflamabilidad de los diversos materiales y productos con respecto a su carácter y propiedades. Para esta sección, el principio de ordenamiento para la agrupación de materiales se rige por aspectos técnicos más que por concepciones teóricas (NFPA 1991).

Madera y productos a base de madera

La madera es uno de los materiales más comunes en el medio humano. Las casas, las estructuras de los edificios, los muebles y los bienes de consumo están hechos de madera, y también se usa ampliamente para productos como el papel y en la industria química.

La madera y los productos de madera son combustibles y, cuando entran en contacto con superficies de alta temperatura y se exponen a radiación de calor, llamas abiertas o cualquier otra fuente de ignición, se carbonizarán, brillarán, se encenderán o quemarán, según las condiciones de la combustión. Para ampliar el campo de su aplicación, se requiere la mejora de sus propiedades de combustión. Para hacer que las unidades estructurales fabricadas con madera sean menos combustibles, normalmente se tratan con agentes ignífugos (p. ej., saturados, impregnados, provistos de un revestimiento superficial).

La característica más esencial de la combustibilidad de los distintos tipos de madera es la temperatura de ignición. Su valor depende en gran medida de algunas de las propiedades de la madera y de las condiciones de determinación de la prueba, a saber, la densidad, la humedad, el tamaño y la forma de la muestra de madera, así como la fuente de ignición, el tiempo de exposición, la intensidad de la exposición y la atmósfera durante la prueba. . Es interesante notar que la temperatura de ignición determinada por varios métodos de prueba es diferente. La experiencia ha demostrado que la propensión a la ignición de los productos de madera limpios y secos es extremadamente baja, pero se sabe que se han producido varios casos de incendio causados ​​por ignición espontánea debido al almacenamiento de residuos de madera polvorientos y aceitosos en habitaciones con ventilación imperfecta. Se ha demostrado empíricamente que un mayor contenido de humedad aumenta la temperatura de ignición y reduce la velocidad de combustión de la madera. La descomposición térmica de la madera es un proceso complicado, pero sus fases se pueden observar claramente de la siguiente manera:

• La descomposición térmica con pérdida de masa comienza ya en el rango de 120-200 °C; liberaciones de contenido de humedad y los degradados no combustibles ocurren en el espacio de combustión.

• A 200-280 °C, se producen principalmente reacciones endotérmicas mientras se absorbe la energía térmica de la fuente de ignición.

• A 280-500 °C, las reacciones exotérmicas de los productos de descomposición se aceleran constantemente como proceso primario, mientras que se pueden observar fenómenos de carbonización. En este rango de temperatura, ya se ha desarrollado una combustión sostenida. Después de la ignición, la combustión no es constante en el tiempo debido a la buena capacidad de aislamiento térmico de sus capas carbonizadas. En consecuencia, el calentamiento de las capas más profundas es limitado y requiere mucho tiempo. Cuando se acelere la salida a la superficie de los productos de descomposición combustibles, la combustión será completa.

• A temperaturas superiores a 500 °C, el carbón de la madera forma residuos. Durante su incandescencia adicional, se produce ceniza que contiene materiales inorgánicos sólidos y el proceso ha llegado a su fin.

Fibras y textiles

La mayoría de los textiles producidos a partir de materiales fibrosos que se encuentran en el entorno cercano de las personas son combustibles. La ropa, los muebles y el entorno construido se componen parcial o totalmente de textiles. El peligro que presentan existe durante su producción, procesamiento y almacenamiento, así como durante su uso.

Los materiales básicos de los textiles son tanto naturales como artificiales; Las fibras sintéticas se utilizan solas o mezcladas con fibras naturales. La composición química de las fibras naturales de origen vegetal (algodón, cáñamo, yute, lino) es celulosa, que es combustible, y estas fibras tienen una temperatura de ignición relativamente alta (<<400°C). Es una característica ventajosa de su combustión que cuando se llevan a alta temperatura se carbonizan pero no se derriten. Esto es especialmente ventajoso para los tratamientos médicos de víctimas de quemaduras.

Las propiedades de peligrosidad frente al fuego de las fibras de base proteica de origen animal (lana, seda, pelo) son incluso más favorables que las de las fibras de origen vegetal, ya que se requiere una temperatura más alta para su ignición (500-600 °C), y bajo las mismas condiciones, su quema es menos intensa.

La industria de los plásticos, utilizando varias propiedades mecánicas extremadamente buenas de los productos poliméricos, también ha ganado prominencia en la industria textil. Entre las propiedades del acrílico, el poliéster y las fibras sintéticas termoplásticas (nylon, polipropileno, polietileno), las asociadas a la combustión son las menos ventajosas. La mayoría de ellos, a pesar de su alta temperatura de ignición (<<400-600 °C), se derriten cuando se exponen al calor, se encienden fácilmente, se queman intensamente, caen o se derriten al arder y liberan cantidades considerablemente altas de humo y gases tóxicos. Estas propiedades de combustión pueden mejorarse mediante la adición de fibras naturales, produciendo los llamados textiles con fibras mixtas. El tratamiento adicional se logra con agentes ignífugos. Para la fabricación de textiles para fines industriales y prendas de protección contra el calor, ya se utilizan en grandes cantidades productos de fibras inorgánicas no combustibles (incluidas las fibras de vidrio y metálicas).

Las características de riesgo de incendio más importantes de los textiles son las propiedades relacionadas con la inflamabilidad, la propagación de llamas, la generación de calor y los productos de combustión tóxicos. Se han desarrollado métodos de prueba especiales para su determinación. Los resultados de los ensayos obtenidos influyen en los campos de aplicación de estos productos (tiendas y pisos, mobiliario, tapicería de vehículos, ropa, moquetas, cortinas, ropa de protección especial contra el calor y la intemperie), así como las estipulaciones para restringir los riesgos en su uso. Una tarea esencial de los investigadores industriales es desarrollar textiles que soporten altas temperaturas, tratados con agentes ignífugos (muy combustibles, con tiempo de ignición prolongado, baja tasa de propagación de la llama, baja velocidad de liberación de calor) y que produzcan pequeñas cantidades de productos de combustión tóxicos. , así como para mejorar el efecto desfavorable de los accidentes de incendio por la quema de dichos materiales.

Líquidos combustibles e inflamables

En presencia de fuentes de ignición, los líquidos combustibles e inflamables son fuentes potenciales de riesgo. En primer lugar, el espacio de vapor abierto o cerrado por encima de tales líquidos proporciona un riesgo de incendio y explosión. Puede ocurrir combustión y, más frecuentemente, explosión, si el material está presente en la mezcla de vapor y aire en una concentración adecuada. De esto se deduce que la quema y explosión en la zona de líquidos combustibles e inflamables puede evitarse si:

• se excluyen las fuentes de ignición, el aire y el oxígeno; o

• en lugar de oxígeno, hay gas inerte en el entorno; o

• el líquido se almacena en un recipiente o sistema cerrado (ver Figura 1); o

• mediante una ventilación adecuada, se evita el desarrollo de concentraciones peligrosas de vapor.

Figura 1. Tipos comunes de tanques para almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles.

En la práctica, se conocen un gran número de características de los materiales en relación con la peligrosidad de los líquidos combustibles e inflamables. Estos son los puntos de inflamación de copa cerrada y copa abierta, el punto de ebullición, la temperatura de ignición, la tasa de evaporación, los límites superior e inferior de la concentración de combustibilidad (límites de inflamabilidad o explosión), la densidad relativa de los vapores en comparación con el aire y la energía necesaria para la ignición de los vapores. Estos factores proporcionan información completa sobre la sensibilidad para la ignición de varios líquidos.

Casi en todo el mundo, el punto de inflamación, un parámetro determinado por una prueba estándar en condiciones atmosféricas, se utiliza como base para agrupar los líquidos (y los materiales que se comportan como líquidos a temperaturas relativamente bajas) en categorías de riesgo. Los requisitos de seguridad para el almacenamiento de líquidos, su manejo, los procesos tecnológicos y los equipos eléctricos a instalarse en su zona deben ser elaborados para cada categoría de inflamabilidad y combustibilidad. También se deben identificar las zonas de riesgo alrededor del equipo tecnológico para cada categoría. La experiencia ha demostrado que pueden ocurrir incendios y explosiones, según la temperatura y la presión del sistema, dentro del rango de concentración entre los dos límites inflamables.

Gases

Aunque todos los materiales, bajo una temperatura y presión específicas, pueden convertirse en gases, los materiales considerados gaseosos en la práctica son aquellos que se encuentran en estado gaseoso a temperatura normal (~20 °C) y presión atmosférica normal (~100 kPa).

Con respecto a los riesgos de incendio y explosión, los gases se pueden clasificar en dos grupos principales: combustible y gases no combustibles. De acuerdo con la definición aceptada en la práctica, los gases combustibles son aquellos que arden en el aire con una concentración normal de oxígeno, siempre que existan las condiciones requeridas para la combustión. La ignición solo ocurre por encima de cierta temperatura, con la temperatura de ignición necesaria y dentro de un rango de concentración dado.

Los gases no combustibles son aquellos que no se queman ni en el oxígeno ni en el aire con ninguna concentración de aire. Una parte de estos gases favorece la combustión (p. ej., oxígeno), mientras que la otra parte inhibe la combustión. Los gases no combustibles que no soportan la combustión se denominan gases inertes (nitrógeno, gases nobles, dióxido de carbono, etc.).

Para lograr la eficiencia económica, los gases almacenados y transportados en contenedores o recipientes de transporte suelen estar en estado comprimido, licuado o enfriado-condensado (criogénico). Básicamente, existen dos situaciones de peligro en relación con los gases: cuando están en contenedores y cuando se liberan de sus contenedores.

Para los gases comprimidos en contenedores de almacenamiento, el calor externo podría aumentar considerablemente la presión dentro del contenedor y la sobrepresión extrema podría provocar una explosión. Los contenedores de almacenamiento gaseoso incluirán típicamente una fase de vapor y una fase líquida. Debido a los cambios de presión y temperatura, la extensión de la fase líquida da lugar a una mayor compresión del espacio de vapor, mientras que la presión de vapor del líquido aumenta en proporción con el aumento de la temperatura. Como resultado de estos procesos, se puede producir una presión críticamente peligrosa. En general, se requiere que los contenedores de almacenamiento contengan la aplicación de dispositivos de alivio de sobrepresión. Estos son capaces de mitigar una situación peligrosa debido a temperaturas más altas.

Si los recipientes de almacenamiento no están suficientemente sellados o dañados, el gas fluirá hacia el espacio de aire libre, se mezclará con el aire y, según su cantidad y la forma en que fluya, puede causar la formación de un gran espacio de aire explosivo. El aire alrededor de un recipiente de almacenamiento con fugas puede ser inadecuado para respirar y puede ser peligroso para las personas cercanas, en parte debido al efecto tóxico de algunos gases y en parte debido a la concentración diluida de oxígeno.

Teniendo en cuenta el riesgo potencial de incendio debido a los gases y la necesidad de una operación segura, se debe conocer en detalle las siguientes características de los gases almacenados o utilizados, especialmente para los consumidores industriales: las propiedades químicas y físicas de los gases, la temperatura de ignición, la límites inferior y superior de concentración para la inflamabilidad, los parámetros peligrosos del gas en el contenedor, los factores de riesgo de la situación peligrosa causada por los gases liberados al aire libre, la extensión de las zonas de seguridad necesarias y las medidas especiales a tomar en caso de una posible situación de emergencia relacionada con la lucha contra incendios.

Química​

El conocimiento de los parámetros peligrosos de los productos químicos es una de las condiciones básicas para un trabajo seguro. Las medidas preventivas y los requisitos para la protección contra incendios pueden elaborarse solo si se tienen en cuenta las propiedades físicas y químicas relacionadas con el riesgo de incendio. De estas propiedades, las más importantes son las siguientes: combustibilidad; inflamabilidad; capacidad de reaccionar con otros materiales, agua o aire; inclinación a la corrosión; toxicidad; y radiactividad.

La información sobre las propiedades de los productos químicos puede obtenerse de las fichas técnicas emitidas por los fabricantes y de los manuales y manuales que contienen los datos de los productos químicos peligrosos. Estos proporcionan a los usuarios información no solo sobre las características técnicas generales de los materiales, sino también sobre los valores reales de los parámetros de riesgo (temperatura de descomposición, temperatura de ignición, concentraciones límite de combustión, etc.), su comportamiento especial, requisitos de almacenamiento y resistencia al fuego. combates, así como recomendaciones de primeros auxilios y terapia médica.

La toxicidad de los productos químicos, como riesgo potencial de incendio, puede actuar de dos formas. En primer lugar, la alta toxicidad de ciertos productos químicos en sí mismos puede ser peligrosa en un incendio. En segundo lugar, su presencia dentro de la zona de incendio puede restringir efectivamente las operaciones de extinción de incendios.

Los agentes oxidantes (nitratos, cloratos, peróxidos inorgánicos, permanganatos, etc.), aunque ellos mismos no sean combustibles, contribuyen en gran medida a la ignición de los materiales combustibles ya su combustión intensiva, en ocasiones explosiva.

El grupo de materiales inestables incluye los químicos (acetaldehído, óxido de etileno, peróxidos orgánicos, cianuro de hidrógeno, cloruro de vinilo) que polimerizan o se descomponen en violentas reacciones exotérmicas espontáneamente o con mucha facilidad.

Los materiales sensibles al agua y al aire son extremadamente peligrosos. Estos materiales (óxidos, hidróxidos, hidruros, anhídridos, metales alcalinos, fósforo, etc.) interactúan con el agua y el aire que siempre están presentes en la atmósfera normal, e inician reacciones acompañadas de una generación de calor muy elevada. Si son materiales combustibles, procederán a la ignición espontánea. Sin embargo, los componentes combustibles que inician la quema posiblemente exploten y se propaguen a los materiales combustibles en el área circundante.

La mayoría de los materiales corrosivos (ácidos inorgánicos -ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido perclórico, etc.- y halógenos -flúor, cloro, bromo, yodo) son fuertes agentes oxidantes, pero al mismo tiempo tienen efectos destructivos muy fuertes sobre los seres vivos. tejidos, por lo que se deben tomar medidas especiales para la lucha contra incendios.

La característica peligrosa de los elementos y compuestos radiactivos se ve incrementada por el hecho de que la radiación emitida por ellos puede ser dañina de varias maneras, además de que tales materiales pueden ser riesgos de incendio en sí mismos. Si en un incendio se daña la contención estructural de los objetos radiactivos involucrados, pueden liberarse materiales que irradian λ. Pueden tener un efecto ionizante muy fuerte y son capaces de la destrucción fatal de los organismos vivos. Los accidentes nucleares pueden ir acompañados de incendios, cuyos productos de descomposición se unen a los contaminantes radiactivos (radiación α y β) por adsorción. Estos pueden causar lesiones permanentes a las personas que participan en las operaciones de rescate si penetran en sus cuerpos. Dichos materiales son extremadamente peligrosos, porque las personas afectadas no perciben ninguna radiación a través de sus órganos sensoriales y su estado general de salud no parece empeorar. Es obvio que si los materiales radiactivos se queman, la radiactividad del sitio, los productos de descomposición y el agua utilizada para combatir incendios deben mantenerse bajo observación constante por medio de dispositivos de señalización radiactiva. El conocimiento de estos factores debe tenerse en cuenta para la estrategia de intervención y todas las operaciones adicionales. Los edificios para el manejo y almacenamiento de materiales radiactivos, así como para su uso tecnológico, deben estar construidos con materiales incombustibles de alta resistencia al fuego. Al mismo tiempo, se debe proporcionar un equipo automático de alta calidad para detectar, señalar y extinguir un incendio.

Explosivos y agentes de voladura

Los materiales explosivos se utilizan para muchos fines militares e industriales. Estos son productos químicos y mezclas que, cuando se ven afectados por una fuerte fuerza mecánica (golpe, choque, fricción) o iniciando la ignición, se transforman repentinamente en gases de gran volumen a través de una reacción de oxidación extremadamente rápida (por ejemplo, 1,000-10,000 m/s). El volumen de estos gases es el múltiplo del volumen del material explosivo ya explotado, y ejercerán una presión muy elevada sobre el entorno. Durante una explosión pueden surgir altas temperaturas (2,500-4,000 °C) que favorecen la ignición de los materiales combustibles en la zona de explosión.

La fabricación, el transporte y el almacenamiento de los distintos materiales explosivos se rigen por rigurosos requisitos. Un ejemplo es NFPA 495, Código de materiales explosivos.

Además de los materiales explosivos utilizados con fines militares e industriales, los materiales de voladura inductivos y los productos pirotécnicos también se tratan como peligros. En general, se suelen utilizar mezclas de materiales explosivos (ácido pícrico, nitroglicerina, hexógeno, etc.), pero también se utilizan mezclas de materiales susceptibles de explosión (pólvora negra, dinamita, nitrato de amonio, etc.). En el transcurso de los actos de terrorismo, se han dado a conocer los materiales plásticos, que son, en esencia, mezclas de materiales brisantes y plastificantes (ceras diversas, vaselina, etc.).

Para los materiales explosivos, el método más eficaz de protección contra incendios es la exclusión de las fuentes de ignición del entorno. Varios materiales explosivos son sensibles al agua o varios materiales orgánicos con capacidad de oxidación. Para estos materiales, se deben considerar cuidadosamente los requisitos para las condiciones de almacenamiento y las reglas para almacenar en el mismo lugar junto con otros materiales.

Metales

Se sabe por la práctica que casi todos los metales, bajo ciertas condiciones, son capaces de arder en el aire atmosférico. Los aceros y aluminios de gran espesor estructural, en base a su comportamiento al fuego, son claramente evaluados como incombustibles. Sin embargo, los polvos de aluminio, hierro en fina distribución y algodones metálicos de fibras metálicas delgadas pueden encenderse fácilmente y por lo tanto arder intensamente. Los metales alcalinos (litio, sodio, potasio), los metales alcalinotérreos (calcio, magnesio, zinc), circonio, hafnio, titanio, etc. se inflaman con extrema facilidad en forma de polvo, limaduras o finas bandas. Algunos metales tienen una sensibilidad tan alta que se almacenan separados del aire, en atmósferas de gas inerte o bajo un líquido neutro para los metales.

Los metales combustibles y aquellos que están acondicionados para quemarse producen reacciones de combustión extremadamente violentas que son procesos de oxidación de alta velocidad que liberan cantidades de calor considerablemente mayores que las observadas en la quema de líquidos combustibles e inflamables. La quema de polvo metálico en el caso de polvo sedimentado, después de la fase preliminar de ignición incandescente, puede convertirse en una quema rápida. Con el polvo levantado y las nubes de polvo resultantes, pueden ocurrir explosiones severas. La actividad de combustión y la afinidad por el oxígeno de algunos metales (como el magnesio) son tan altas que después de encenderse continuarán ardiendo en ciertos medios (p. ej., nitrógeno, dióxido de carbono, atmósfera de vapor) que se utilizan para extinguir incendios derivados de combustibles. materiales sólidos y líquidos.

La extinción de incendios de metales presenta una tarea especial para los bomberos. La elección del agente extintor adecuado y el proceso en el que se aplica son de gran importancia.

Los incendios de metales pueden controlarse con una detección muy temprana, la actuación rápida y adecuada de los bomberos utilizando el método más eficaz y, si es posible, la retirada de los metales y cualquier otro material combustible de la zona de combustión o, al menos, la reducción de su cantidades.

Debe prestarse especial atención a la protección contra la radiación cuando se queman metales radiactivos (plutonio, uranio). Deben tomarse medidas preventivas para evitar la penetración de productos de descomposición tóxicos en los organismos vivos. Por ejemplo, los metales alcalinos, debido a su capacidad de reaccionar violentamente con el agua, pueden extinguirse únicamente con polvos extintores secos. La quema de magnesio no se puede extinguir con éxito con agua, dióxido de carbono, halones o nitrógeno y, lo que es más importante, si estos agentes se utilizan en la extinción de incendios, la situación peligrosa será aún más grave. Los únicos agentes que se pueden aplicar con éxito son los gases nobles o en algunos casos el trifluoruro de boro.

Plásticos y caucho

Los plásticos son compuestos orgánicos macromoleculares producidos sintéticamente o por modificación de materiales naturales. La estructura y forma de estos materiales macromoleculares, producidos por reacciones de polimerización, poliadición o policondensación, influirán fuertemente en sus propiedades. Las cadenas moleculares de los termoplásticos (poliamidas, policarbonatos, poliésteres, poliestireno, policloruro de vinilo, polimetilmetacrilato, etc.) son lineales o ramificadas, los elastómeros (neopreno, polisulfuros, isopreno, etc.) están ligeramente reticulados, mientras que los plásticos termoendurecibles (duroplásticos: polialquídicos, resinas epoxi, poliuretanos, etc.) están densamente reticulados.

El caucho natural es utilizado como materia prima por la industria del caucho, y luego de ser vulcanizado, se produce el caucho. Los cauchos artificiales, cuya estructura es similar a la del caucho natural, son polímeros y copolímeros de butadieno.

La gama de productos de plástico y caucho utilizados en casi todos los campos de la vida cotidiana se amplía constantemente. El uso de la gran variedad y las excelentes propiedades técnicas de este grupo de materiales da como resultado elementos tales como diversas estructuras de construcción, muebles, ropa, productos básicos, piezas para vehículos y máquinas.

Por lo general, como materiales orgánicos, los plásticos y el caucho también se consideran materiales combustibles. Para la descripción de su comportamiento ante el fuego, se utilizan una serie de parámetros que pueden probarse mediante métodos especiales. Con el conocimiento de estos parámetros, se pueden asignar los campos de su aplicación (determinados, señalados, establecidos), y se pueden elaborar las disposiciones de seguridad contra incendios. Estos parámetros son la combustibilidad, la inflamabilidad, la capacidad de desarrollar humo, la inclinación a producir gases tóxicos y el goteo de combustión.

En muchos casos la temperatura de ignición de los plásticos es más alta que la de la madera o cualquier otro material, pero en la mayoría de los casos se encienden más fácilmente y su combustión se produce más rápidamente y con mayor intensidad. Los incendios de plásticos suelen ir acompañados del desagradable fenómeno de la liberación de grandes cantidades de humo denso que puede restringir fuertemente la visibilidad y desarrollar diversos gases tóxicos (ácido clorhídrico, fosgeno, monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno, gases nitrosos, etc.). Los materiales termoplásticos se derriten durante la combustión, luego fluyen y, dependiendo de su ubicación (si están montados en el techo o en el techo), producen gotas que permanecen en el área de combustión y pueden encender los materiales combustibles que se encuentran debajo.

La mejora de las propiedades de combustión representa un problema complejo y un “asunto clave” de la química de los plásticos. Los agentes ignífugos inhiben la combustibilidad, la ignición será más lenta, la velocidad de combustión disminuirá y la propagación de la llama será más lenta. Al mismo tiempo, la cantidad y densidad óptica del humo será mayor y la mezcla de gases producida será más tóxica.

Polvos

En cuanto al estado físico, los polvos pertenecen a los materiales sólidos, pero sus propiedades físicas y químicas difieren de las de esos mismos materiales en forma compacta. Se sabe que los accidentes industriales y las catástrofes son causados ​​por explosiones de polvo. Los materiales que en su forma habitual no son combustibles, como los metales, pueden iniciar una explosión en forma de polvo mezclado con el aire al verse afectados por cualquier fuente de ignición, incluso de baja energía. El peligro de explosión también existe con polvos de materiales combustibles.

El polvo puede ser un peligro de explosión no solo cuando flota en el aire, sino también cuando se asienta. En las capas de polvo, se puede acumular calor y se puede desarrollar una combustión lenta en el interior como resultado de la mayor capacidad de reacción de las partículas y su menor conductividad térmica. Entonces el polvo puede ser agitado por destellos, y la posibilidad de explosión de polvo aumentará.

Las partículas flotantes en distribución fina presentan un peligro más grave. De manera similar a las propiedades de explosión de los gases y vapores combustibles, los polvos también tienen un rango especial de concentración de aire y polvo en el que puede ocurrir una explosión. Los valores límite inferior y superior de la concentración de explosión y la amplitud del rango de concentración dependen del tamaño y la distribución de las partículas. Si la concentración de polvo supera la concentración más alta que da lugar a una explosión, una parte del polvo no se destruye con el fuego y absorbe calor y, como consecuencia, la presión de explosión desarrollada permanece por debajo del máximo. El contenido de humedad del aire también influye en la ocurrencia de una explosión. A mayor humedad, la temperatura de ignición de la nube de polvo aumentará en proporción a la cantidad de calor necesaria para la evaporación de la humedad. Si se mezcla un polvo extraño inerte en una nube de polvo, se reducirá la explosividad de la mezcla de polvo y aire. El efecto será el mismo si se mezclan gases inertes en la mezcla de aire y polvo, porque la concentración de oxígeno necesaria para la combustión será menor.

La experiencia ha demostrado que todas las fuentes de ignición, incluso las de mínima energía de ignición, son capaces de encender nubes de polvo (llamas abiertas, arco eléctrico, chispas mecánicas o electrostáticas, superficies calientes, etc.). Según los resultados de las pruebas obtenidas en laboratorio, la demanda energética para la ignición de las nubes de polvo es de 20 a 40 veces mayor que en el caso de mezclas de vapor combustible y aire.

Los factores que influyen en el peligro de explosión de los polvos sedimentados son las propiedades de ingeniería física y térmica de la capa de polvo, la temperatura de incandescencia del polvo y las propiedades de ignición de los productos de descomposición liberados por la capa de polvo.

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