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Forced Ventilated Enclosure Fires – Incendios de Interior Sobrealimentados.

Posted by Firestation en 02/06/2014

forzado GENERALIDADES

Los incendios de interior representan uno de los servicios de mayor complejidad y riesgo para los bomberos. Aparte de las dificultades que provocan el humo, las altas temperaturas y el desconocimiento de los edificios, en ocasiones los bomberos se ven sorprendidos por ciertos fenómenos violentos que comprometen gravemente su seguridad. Según la bibliografía existente dichos fenómenos son el Flashover, el Backdraft y la Explosión de gases de incendio [1] [2] [3]. Todos ellos están asociados a fases del incendio en las que hay deficiencia de oxígeno y se dice que constituyen el Comportamiento Extremo del Fuego.


Fig.1. Organización propuesta para el desarrollo de los incendios de interior.

Sin embargo hay otro grupo de efectos que suelen superar en violencia a los ya conocidos y que están asociados al establecimiento de ventilaciones forzadas en los incendios de interior. En bomberos de Valencia hemos estudiado este tipo de incendios comprobando que los equipos de extinción los padecen con mucha mayor frecuencia que el resto de fenómenos. Para ello se han utilizado tres métodos: el análisis de incendios reales, la simulación computacional y los ensayos a escala en maquetas. Nos referiremos a ellos como Incendios de Interior Sobrealimentados (Figura 1).


Fig.2. Potencia emitida por los diferentes fenómenos violentos de los incendios.

1.  INCENDIOS SOBREALIMENTADOS:

Un incendio de interior en fase postflashover, o totalmente desarrollado, tiene su potencia limitada principalmente por la cantidad de aire que pueda entrar, de forma natural, a través de las aberturas exteriores del edificio. A mayor tamaño de las aberturas mayor potencia desarrollará el fuego. Si en esa fase del incendio se produce una entrada forzada de aire directamente al fuego y una salida de los humos y los gases por otro extremo, el incendio comenzará a crecer de forma rápida aumentando tanto la tasa de emisión de calor como la temperatura de las llamas (Figura 2). Lo que ocurrirá es que se pasa de una combustión por difusión, donde los gases del incendio arden en la zona donde encuentran el aire, a una combustión por premezcla donde los gases se combinan turbulentamente con el aire que entra y arden de forma completa.


Fig.3. Efectos que desencadenan un incendio sobrealimentado Las cuatro situaciones identificadas que pueden desencadenar este comportamiento del fuego en el interior de los edificios son:

–          La utilización no adecuada de ventiladores de presión positiva por parte de los bomberos.
–       La ventilación forzada por efecto de la convección de gases por los huecos verticales de los edificios (escaleras y deslunados) (Figura 3).
–          El viento (Figura 3).
–          Las fugas de oxígeno puro (industrias y hospitales)

Para que un fenómeno se pueda definir como “Comportamiento extremo del fuego” necesita que se produzca un salto importante de la potencia y un aumento considerable de las temperaturas de manera que pueda poner en riesgo a los bomberos. Esas condiciones se cumplen en los incendios sobrealimentados por lo que deberían de estar incluidos en este grupo de fenómenos (Figura 4).


Fig.4. Clasificación propuesta para los fenómenos violentos producidos en los incendios de interior.

2.  SALTO DE POTENCIA

El incremento de la potencia puede ser de más de 1 megavatio por segundo según se demuestra en los ensayos realizados por el NIST [4]. No será un salto de corta duración como el Backdraft o la Explosión de gases de incendio sino que una vez producido se mantendrá de forma constante hasta el inicio de la extinción.


Fig.5. Salto de potencia en un incendio sobrealimentado obtenido mediante simulación de incendios.

En cuestión de segundos se puede pasar de unos 3 o 5 megavatios, que se suelen generar en un incendio totalmente desarrollado en el interior de un local, a más de 20 o 30 megavatios (Figura 5).
La clave de este salto de potencia está en el aumento de la tasa de combustión o velocidad con la que se consume el combustible. El efecto es el mismo que se produce cuando abrimos al máximo la compuerta en una estufa de leña y provocamos que el fuego se avive y que la madera se consuma rápidamente.

3.  AUMENTO DE TEMPERATURAS

Al producirse una combustión completa, debido a que el fuego dispone de todo el oxígeno que necesita, las temperaturas aumentan de forma importante.(Figura 6)


Fig. 6. Salto de temperaturas en un incendio sobrealimentado obtenido en un ensayo a escala.

Se generará menos humo debido a que los gases de pirolisis y la carbonilla arden completamente aportando toda su energía a la combustión. Este efecto se comprueba en la llama de un oxicorte cuando se abre el oxígeno o en la de un mechero bunsen cuando se permite la entrada de aire.

4.  DISTRIBUCIÓN DE LOS GASES

En un incendio de interior lo habitual es que el humo se acumule en la zona superior del local formando un colchón de gases calientes. Esto permite que los bomberos puedan aproximarse al fuego por la parte inferior donde las temperaturas de los gases son mucho más bajas. Sin embargo en un incendio sobrealimentado, debido a las turbulencias que se producen y al incremento de volumen de las llamas, no habrá espacio de supervivencia a lo largo del recorrido de los gases calientes por donde entrar a realizar la extinción (Figura 7).


Fig.7. Distribución de las temperaturas en el interior de un incendio sobrealimentado.

Otros efectos característicos de los Incendios sobrealimentados son:      – Mayor superficie de elementos constructivos afectados por las altas temperaturas ya que las llamas pueden circular por el interior del edificio, al contrario que en los incendios post-flashover donde las llamas se exteriorizan. Este efecto provoca un mayor riesgo de colapso de estructuras.      – Aumento de la velocidad de los gases en algunas zonas interiores del edificio debido a la aplicación de ecuación de continuidad de los flujos y que dificultará la extinción.      – Imposibilidad de ataque al incendio por los métodos habituales como las técnicas de extinción 3D, y los ataques directos e indirectos.
Las técnicas de extinción que hay que utilizar para abordar este tipo de incendios son diferentes a las que se suelen usar y entre otras serán:      – Localización y cierre de las aberturas por las que entra el aire, por medio de cortinas de control u otros métodos.
– Ataque directo con agua pulverizada desde la zona de entrada de aire.
– Ataque directo desde butrones realizados en los cerramientos.
– Táctica defensiva protegiendo ciertas partes del edificio y esperando a que baje la intensidad del fuego debido al aumento de la tasa de combustión.

CONCLUSIONES: La Ingeniería del Fuego del futuro tendrá mucho más en cuenta los efectos del viento y los de los flujos interiores inducidos tanto en el estudio de la dinámica del fuego como en el diseño de los sistemas de control de temperatura y evacuación del humo en los edificios. Con los métodos de cálculo tradicionales no se podrán plantear soluciones a estos problemas y habrá que hacerlo necesariamente con técnicas de modelado computacional de igual forma que se viene haciendo en otras ramas de la ciencia como en la meteorología, la astrofísica, la biología, etc.

REFERENCIAS
[1] Enclosure Fire Dynamics. Björn Karlsson. James G. Quintiere.
[2] An introduction to Fire Dynamics. Dougal Drysdale. University of Edinburg, UK
[3] Enclosure fires. Lars-Göran Bengtsson. Räddnings Verket. Swedish Rescue Services Agency
[4] Fire Fighting Tactics Under Wind Driven Fire Conditions. NIST TN 1629 & NIST TN 1618 Stephen Kerber. Daniel Madrzykowski.
[5] Extreme fire behavior. Standard Operative Guidelines (SOG)
[6] Wind Driven (Forced Draft) Building Fires. Paul Grimwood. Firetactics.com
[7] Wind Driven Fires. Ed.Hartin. Compartment Fire Behavior Training (CFBT-US)

http://incendiossobrealimentados.blogspot.com.es/

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