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Ignición de Gases del Incendio.

Posted by Firestation en 09/09/2015

Tantad

Article: FGI – Fire Gas Ignition – Ignición de Gases del Incendio
Posté le 11 juillet 2011 à 16:50:44 par pl.lamballais

THEORIE

Flashover y Backdraft regularmente llenan las columnas de las revistas para los bomberos. Descritos como asesinos de bomberos, estos fenómenos son relativamente bien conocidos, al menos en apariencia. Obviamente, una lectura del artículo sobre el flashover inducido por la ventilación ayuda a entender que el llamado asesino no es autónomo y que, en muchos casos, los bomberos échanle una mano involuntaria.
Dicho esto, la familia de los flashover (“clásicos” y inducidos por la ventilación) y la de los backdrafts son sólo dos de las tres familias de fenómenos. Y paradójicamente, es la tercera familia que representa el mayor problema.

 

El triángulo del fuego

La representación del triángulo del fuego es la representación más comúnmente aceptada. Se basa en el hecho de que el fuego necesita tres elementos: combustible, comburente y una fuente inicial de energía que a continuación se auto-generado por el fuego.

 

Triángulo o tetraedro?
La sustitución del triángulo por el tetraedro es un fenómeno que se puede llamar moda. Suponiendo que el triángulo representa los elementos por sus lados, si desea añadir un cuarto, justo sería dibujar un cuadrado y no una forma geométrica que pocas personas son capaces de imaginar (y dibujar) en 3 dimensiones. Si deseamos mostrar la reacción en cadena, con tan sólo mirar alrededor se vé que los seres humanos representan los ciclos como flechas que tornam: la rotonda, el logotipo del reciclaje, etc. Basta entonces utilizar el triángulo mediante la adición de una flecha “rotativa” central. Para el registro, debemos saber que la representación del fuego como un tetraedro existe, y esto por un tiempo muy largo. Encontramos huellas en la obra de Platón (filósofo griego nacido en Atenas en 428 a. C.), titulado “Timeo”.
En Wikipedia, encontramos la siguiente información: “Los sólidos platónicos desempeñan un papel fundamental en la filosofía de Platón, de la que fueron nombrados.Platón en el diálogo Timeo (ca. 358 aC. AC), asociaciaba cada uno de los cuatro elementos naturales (Tierra, Aire, Agua y Fuego) con un sólido regular. La Tierra se asoció con el cubo (Timeo, 55d), el aire con el octaedro, el icosaedro con el agua y el fuego con el tetraedro. Había una justificación de estas asociaciones: el calor del fuego se ve fuerte como un puñal (un poco como el tetraedro). El aire está compuesto del octaedro; sus componentes minúsculos son tan suaves que apenas se puede sentir”.
Como vemos, estamos muy lejos de la pedagogía y de los bomberos. Por lo tanto quedemos en el triángulo.

 

 

Para comprender todos los fenómenos y luego explicar lo que nos interesa, vamos rever primero la combustión y las llamas.
En su desarrollo el fuego trabaja en varias fases: en primer lugar, el combustible sólido se calienta. Bajo la influencia del calor se descompone y comienza a emitir gases de pirólisis, de alto contenido de carbono. Cuando no hay llamas o si la producción de gas es lejos de ellas, estos gases son visibles como humo blanco. Cuando hay un fuego muy cerca, estos gases se emiten sólo unos pocos milímetros, antes que prendan fuego. La observación cuidadosa de una pieza de madera en fuego muestra que la llama se encuentra a poca distancia del sólido. Así que son los gases, emitidos por la madera sob calefacción, que se incendían.
Esto significa que tenemos dos fenómenos distintos: por un lado la pirólisis o sea la degradación del combustible sólido por el calor; y del otro la combustión, es decir, la combinación de estos gases con el oxidante (oxígeno del aire).
Pirólisis y combustión se distinguen por un punto en particular: la pirólisis no consume el oxidante, mientras que lo consume la combustión. Una búsqueda en la palabra “pirólisis” en Google te llevará a muchos sitios web sobre el tratamiento de residuos mediante pirólisis, ya que este método permite separar los compuestos químicos y luego recuperarlos. Ahora vas a ver que algunos hornos de pirólisis trabajan en vacío, sin oxígeno!Esta distinción en la necesidad (o no) de oxidante es esencial para comprender algunas ocurrencias de fenómenos de esta tercera familia.
La otra comprensión necesarias es concernente a la producción de humo durante la combustión. Puede provenir de dos puntos: en primer lugar de un combustible cuyo contenido de carbono es mayor de lo que es posible reaccionar con el oxígeno disponible.

 

Este es el caso de los neumáticos: incluso en el exterior, su combustión produce una gran cantidad de humo negro, pus incluso si se les calienta poco, la emisión de gases de carbono es importante. A pesar de la disponibilidad de oxígeno, la reacción química no se puede hacer correctamente. El carbono que, en la ausencia de oxidación, no puede reaccionar, se emite como el hollín, lo que explica el humo negro.Por contra, los neumáticos que pirolisan producen humo blanco, como lo vemos en el vídeo que muestra ” quemaduras “, realizado por los motociclistas (bloqueo de la rueda delantera y la fuerte aceleración con la intención de causar el sobrecalentamiento del neumático trasero) Burn Moto

 

Para los combustibles de menos carbono (los más comúnes, de hecho), la explicación es muy diferente. Véase a este respecto, los videos sobre la gran producción de humo con una sola vela.Contrariamente a una opinión ampliamente difundida, un fuego con poca ventilación no produce humo. Él disminue en la intensidad y si la subventilación aumenta, se apaga. El combustible, todavía caliente, a continuación, comienza a producir una gran cantidad de gas de pirólisis, blancos. Un fuego produce humo negro cuando la parte inferior de la llama está bien oxigenada, mientras que otras partes altas de la llama no lo están. La parte baja calienta el combustible, extrae los gases de carbono que se transportan en la llama por un fenómeno conocido como la difusión molecular. Estos gases reaccionan con el oxígeno que rodea a la llama. Sólo tiene que tocarla o poner la parte superior de la llama en una zona poco oxigenada para que estos gases ya no puedan reaccionar y se emiten en forma de hollín, lo que produce el “humo negro” típico de los incendios locales.


Tenemos dos tipos de reacción:

  • pirólisis, que no requiere comburente y produce humo blanco
  • combustión que tiene la necesidad de oxidante y, en algunos casos de perturbación de la llama, produce humo negro.


El flashover

En el flashover, el triángulo del fuego se ha completado. Hay presencia de combustible, oxidante y energía. El fuego crece hasta llegar a este punto de no retorno que le permitirá extenderse rápidamente por todo el espacio (local). En el caso del flashover, no le falta nada en el triángulo del fuego: se trata simplemente de la evolución. Podemos decir que el flashover se produce en el cuarto donde está la base del fuego. Obviamente, las llamas pueden salir, pero esto es sólo el resultado del evento y no otro fenómeno.


Backdraft

En el caso del backdraft, un elemento falta en el triángulo del fuego: el oxidante. Dado que la combustión consume oxígeno, si la renovación no se hace, después de cierto tiempo el oxidante va a faltar. El fuego luego disminuie en intensidad y luego se apaga. A partir de ese momento, no habrá más combustión en la habitación, pero el calor de sus elementos permitirá de continuar la pirólisis, que no requiere oxidante. La disminución de la cantidad de oxidante asociada a la producción continua de gas combustible por pirólisis, traerá la mezcla por encima del límite superior de inflamabilidad: la mezcla es muy rica para encender, incluso si la habitación está muy caliente .
Cuando se hacer la apertura de los locales, el aire se introduzirá mientras que el humo va a salir. La mezcla luego se trasladará a entrar gradualmente en el rango de inflamabilidad. El poder de esta inflamación, y su posible carácter explosivo, dependerá de cuando el encendido se produce. Esto puede ocurrir por la auto-ignición de la mezcla de gases o por el hecho de que los rescoldos recomienzan a tener llamas.
Pero en ambos casos, la situación de partida es el mismo: la falta de oxidante, es decir triángulo del fuego incompleto.


FGI

Los fire gas ignitions (ignición de los gases del fuego) son ahora muy fáciles de entender. La tercera familia de fenómenos también se caracteriza por un triángulo de fuego incompleto. Pero esta vez, el elemento que falta es la energía.
Consideremos dos ejemplos para desencadenar este tipo de fenómeno.


Ejemplo – 1

En este ejemplo, consideramos un incendio fuera de una casa. En la vista izquierda tenemos una casa y dos botes de basura en llamas. Estos contenedores están en contra de la casa. El fuego calienta la pared, la degrada y sobrecalenta el interior. Este fuego avanza libremente, pues está al aire libre.
En el segundo punto de vista, vemos al otro lado de la pared. Esta vez estamos en la casa. La televisión, calentada a través de la pared muy degradada, emite gases de pirolisis.
FGI-ext FGI-int
En este momento tenemos dos situaciones muy diferentes: en el exterior, un incendio que desarrolla plenamente, por lo tanto un fenómeno de combustión. En el interior, un fenómeno de pirólisis, que no consume el oxidante. Poco a poco el gas de pirólisis va a invadir la habitación y probablemente en toda la casa.
Si el fuego sigue avanzando, podemos imaginar que causa la ruptura de la ventana. La mezcla de gases situada en el interior, compuesta de gases de pirólisis y de oxidante (es decir, dos lados del triángulo del fuego) se pondrá en contacto con la energía es decir el elemento que falta de su triángulo del fuego. La mezcla de gases se enciende al instante. Y como esta mezcla de combustible – oxidante tubo tiempo de moverse en toda la estructura, es sin duda toda la casa que prenda fuego en cuestión de segundos. Este fenómeno no es un backdraft ni un flashover, sino un fenómeno de la tercera familia: los FGI.Por supuesto, cabe duda de si un fuego de dos basura simples puede calentar tanto en el interior. Pero es el principio lo que tratamos de explicar. En cualquier caso, hay una cosa que sin duda llegará a ser muy caliente en esa situación, es la parte inferior de la cubierta. Y en este caso, el FGI va a ocurrir probablemente en el ático.

 

Ejemplo – 2

El segundo ejemplo es algo más complejo ya que todo se jugará no entre el exterior y una habitación, sino entre dos partes. En la parte 1 (a la izquierda en nuestro dibujo) la cama está en llamas. En esta habitación, la ventana está abierta y el fuego avanza. En la parte inferior de esta pieza, encontramos los tres elementos del triángulo del fuego: la energía térmica producida por el fuego, el combustible (la cama) y el oxidante que entra por la ventana. Pero en la parte superior de esta parte 1 sólo tenemos dos lados del triángulo del fuego: gas combustible formado por el humo y la energía debido a que estos gases son muy calientes.
El gran incendio que se desarrolla en esta sala calienta las paredes y provoca la pirólisis del sofá, que se encuentra en la sala 2.  Esto es casi lo mismo que en nuestro ejemplo anterior, con nuestras basuras que calientan nuestros televisores.
Sabemos que la pirólisis no consume el oxidante. En la parte 2, tenemos un triángulo de fuego incompleto, pero no falta el mismo elemento que en el alto de la parte 1. En la parte 2 tenemos el combustible (gas de pirólisis) y el oxidante. Pero carece de la energía.

 

Plan Maison Cuando los bomberos llegarán (ruta A), abrirán la puerta para atacar el fuego. A continuación, van establecer la comunicación entre las dos salas. La parte 1 está caliente, reina una presión suficientemente alta. En la apertura de la puerta, el humo sobrecalentado en el alto de la parte 1 se irá. Estos dos elementos del triángulo del fuego (combustible y energía) van encontrar el elemento que falta (oxígeno) en la Sala 2. Los humos de la parte 1, pasando por la sala 2, van prender fuego y por lo tanto van a generar la energía necesaria para la ignición de los gases de pirólisis, a la espera en la sala 2.

 

Este fenómeno de inflamación de los gases en la sala 2 no es ni un flashover, ni un backdraft. Se trata de un fenómeno de la tercera familia: los FGI.
En el caso de la inflamación no explosiva, se llama “flash-fire”. En el caso de la inflamación explosiva (por ejemplo si la habitación está cerrada) se habla de “smoke explosion”. Pero en ambos casos, se trata de Fire Gas Ignition (FGI), es decir la inflamación de los gases producidos (más o menos directamente) por el fuego.


En la sala o fuera …

Ahora tratemos de diferenciar entre las tres familias de los fenómenos. En algunos casos, la diferencia es obvia, en otros es más difícil de determinar.
Lo que podemos decir es que el flashover y el backdraft se producen en la habitación donde está la base del fuego. El flashover es la culminación de la evolución de un incendio en que los tres elementos (combustible, oxidante, energía) están presentes. Backdraft es un fenómeno explosivo (más o menos, dependiendo del estado de la mezcla de gases cuando prende fuego). Para el backdraft, el elemento que falta es el oxidante. Como el flashover, el backdraft se pasa en el mismo recinto donde el fuego. Uno de los puntos clave del backdrat es el recomienzo de la corriente de convección: como el local estaba cerrado, la corriente de convección (corriente de aire desde el exterior que va a la base y sube a lo largo de la llama) ha desaparecido . En la apertura de la puerta habrá “el recomienzo del corriente de convección” (traducción exacta del término backdraft).
Los FGI son fenómenos para los que el elemento que falta es la energía. FGIs pueden ocurrir en áreas donde no había fuego (como en el ejemplo de nuestra habitación y el sofá), sino también en la habitación donde se produjo un incendio. Atención, no donde lo hay, pero donde lo había.Ejemplo: Imagínese un incendio en un dormitorio. La cama está en llamas y los bomberos extinguen. El peligro del tipo flashover es rechazado y lo mismo en cuanto al peligro de tipo backdraft. Sin embargo, tenemos un combustible sólido (la cama), que aún está sujeto a calor fuerte y probablemente seguirá siendo pirolizada. Una capa de humo blanco se creará en la parte superior. Cuando el equipo dé vuelta al colchón, es posible que se dispare una re-inflamación parcial de la base, por el movimiento del aire provocado. Esta re-ignición puede encender la capa de humo. No será un flashover, ni un backdraft, sino un fenómeno de la familia de los FGI que ocurre en la habitación donde se produjo un incendio.


¿Cómo evitar los FGI?

Recuerde que el peligro no siempre es el local del fuego, pero la estructura en su totalidad. El análisis de las intervenciones, hecha cuidadosamente, muestra claramente: los accidentes ocurren entre el punto de entrada en la estructura (la puerta del apartamento o casa) y la base del fuego, pero nunca (o casi) en el local del fuego, durante el ataque. Así que la progresión es el momento más peligroso. Los medios hidráulicos se deben establecer antes de entrar en la estructura. La progresión debe ser hecha mediante la realización de pulsaciones (pulsing) frecuentes. No hay que olvidar que las pulsaciones tienen el efecto de bajar la temperatura, pero también de diluir los gases, los tornando menos fácilmente inflamables. En la puerta, siempre se reserve una zona fría, por encima de uno mismo, pulsando en posición vertical.
Lo ideal sería tener una lanza con un máximo caudal disponible de unos 400 a 500 lpm, pero que se utilizará a su caudal más bajo para el enfriamento de los gases. Las lanzas llamadas “automáticas” se deben evitar porque las gotitas producidas son todavía de gran diámetro (como consecuencia del diseño mecánico de la testa de difusión) y tienen un reducido tiempo de contacto con el gas.


El color del humo

Los gases que son encendidos en un FGI pueden ser humo blanco o negro como una mezcla de ambos. En efecto, si nuestro ejemplo se basa en la producción de humos de pirólisis (es decir humo blanco) en una habitación cercana al donde hay fuego, podemos también fácilmente imaginar un movimiento de humo negro desde el local del fuego a una habitación contigua, a veces muy lejos: falsos techos, puerta ligeramente abierta grieta en la pared … Todo tipo de humo, aunque lejos del local, puede incendiarse y debe ser tratado (enfriado y diluido con pulsaciones).


Tenga cuidado con los humos
Las siguientes tres imágenes son tomadas de un video encontrado en Youtube. Ellas ilustran bien el peligro de los humos.

 

Smoke one Smoke 2 Smoke 3

 

En la primera imagen, vemos que el humo que salía por la puerta principal que estaba abierta, se ha acumulado en el techo pequeño.  A la izquierda, el fuego es visible, pero sigue detrás del vidrio. Para ventilar, el bombero romperá este cristal.  Inmediatamente (foto siguiente), las llamas salen, ayudadas por el llamado de aire causado por la puerta abierta. E inmediatamente las llamas prenden fuego al humo acumulado, que nadie pensó enfriar de forma preventiva. En la última foto vemos la propagación del fuego en el humo. Momentos después, la casa se perderá.


La observación

Para el jefe de la intervención, el conocimiento del peligro de los FGI y del hecho de que los gases de pirólisis son visibles como humo blanco (que se confunde fácilmente con el vapor de agua) son dos puntos esenciales. Imagine de nuevo una intervención aparentemente básica: una cama en fuego se extingue por el equipo. En esta pieza había por tanto una importante capa de humo negro. El equipo ventila un poco, elimina este humo. En esta etapa, la tecnicidad de los bomberos tendrá un impacto significativo. Si no saben utilizar adecuadamente sus lanzas, enviarán un montón de agua y crearán una gran cantidad de vapor. Será difícil para permanecer en la habitación (la percepción de calor fuertemente reforzada por la humedad), pero sobre todo habrá presencia de una gran cantidad de humo blanco que será difícil saber si se trata de vapor de agua o gases de pirólisis emitidos por el fuego extinguido, pero no suficientemente frío.
Los bomberos que saben utilizar sus lanzas tendrán utilizado muy poca agua y tendrán enfriado correctamente la base del fuego, evitando así lo más posible la producción de gas de pirólisis. A continuación, se vuelve fácil de analizar la situación. Imagine que, a pocos minutos después de la extincción perfectamente hecha, con muy poca agua y un buen enfriamento de base del fuego, nos dimos cuenta de la presencia continua de una capa de humo blanco en el techo. Desde que usamos muy poca agua, no puede ser vapor. Como habemos enfriado con éxito la base del fuego, se puede observarla para constatar que no produce humo de pirólisis. La conclusión es obvia: hay algo en alguna parte que sigue siendo calentado. Un objeto en un armario, una pared falsa a ocultar elementos, un mueble que se consume sin nuestro conocimiento. En cualquier caso, debemos buscar pues esta producción de gas es potencialmente muy peligrosa.
Como vemos, la técnica del operador de la lanza puede tener implicaciones de largo alcance!


Confusión backdraft y FGI

Se reconoce que en algunos casos la distinción entre el backdraft y la forma explosiva de FGI (smoke-explosion) es a veces difícil. En primer lugar recordemos que la presencia de carbón no es suficiente para provocar una explosión. Debe haber un auto-ignición de los gases (y por lo tanto una temperatura muy alta de los mismos) o sino la reaparición de las llamas a las brasas.
Si tomamos la secuencia cronológica de la activación del backdraft, que encontramos: La ausencia inicial de corriente de convección, local totalmente lleno de humo (por lo menos si no hay salida). Cuando se hace la apertura de la puerta, recibimiento de aire. Este aporte de aire cambia la mezcla. En el caso de la auto-ignición, la energía está ahí. Pero en el caso de volver el fuego sobre las brasas, se puede decir que la energía está presente, pero en una forma insuficiente. La toma de aire hará aumentará la energía permitindo la reaparición de las llamas por lo que la aparición de una forma de energía “más fuerte” que las brasas.
Imagine ahora que las brasas están casi frías. Por lo tanto, tendrá un tiempo relativamente largo antes de volver las llamas. Al mismo tiempo, el humo se escapa de la habitación, pero las piezas de mobiliario continuarán su pirólisis. La corriente de convección volverá, pero después de algún tiempo, no será más tán presente. Poco a poco la sala se ventilará y los signos de backdraft desaparecerán: no más calor, no más corriente de aire violenta en la apertura. Si llamas reaparecer en las brasas, podemos decir tanto que el efecto explosivo que puede sobrevenir será un backdraft cuanto una smoke-explosión. En este caso, la distinción será difícil de establecer.


Tres familias de fenómenos

Conocer las tres familias de fenómenos nos permite re-analisar muchos artículos, fotos o videos. Algunos documentos buscan poner un nombre a los fenómenos descritos teniendo muy limitada la posibilidad de elegir los nombres, porque si sólo conocemos el backdraft en su forma básica y el flashover, como lo vemos en los testes grabados en vídeo, tenemos sólo dos palabras para hacerlo. Si conocemos las peculiaridades del backdraft de de alta presión, backdraft “natural” o con salida en el alto, estamos ampliando nuestra capacidad de explicar. Es lo mismo con el flashover y flashover inducido por la ventilación. Ahora, con el conocimiento de esta tercera familia, veremos que a menudo encontramos designados como flashover todo lo que no explode y como backdraft todo lo que explode. Esto es obviamente muy limitado.
He aquí un ejemplo. El fuego, cuyo video está disponible en YouTube, se presenta como “flashover.” Ahora entendemos que este no es el caso. Tenemos aquí una inflamación del gas, por lo que un fenómeno de tipo FGI.
ruhme 1 ruhme 2
ruhme3 rhume4

 

Autor: Pierre-Louis Lamballais. Traducción: Karla Marina Gomes Lamballais

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