Sumario: Comportamiento extremo del fuego en incendios estructurales. ¿Cuándo ocurre el flashover?. ¿Qué es el flashover?. Tasa de liberación de calor. Indicadores de flameo. Flujo de calor radiante. Indicadores. Fases del desarrollo del fuego. Calor de combustión. Energía total liberada. Tasa de liberación de calor. ¿Qué cambia cuando el fuego se desarrolla en un compartimento?.
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Flashover en incendios estructurales
El flashover es probablemente el tipo más común de comportamiento extremo del fuego que se encuentra en la extinción de incendios estructurales.
El término extremo “está enmarcado dentro del contexto de nuestra percepción con 'extremo' definiendo nuestra capacidad limitada para controlarlo y su impacto potencial en la seguridad de los bomberos”.
Sin embargo, la ocurrencia de flashover no es anormal ni aleatoria; es una simple cuestión de química y física involucrada en un incendio en un compartimiento.
¿Cuándo ocurre un flashover?
Un flashover ocurre cuando la temperatura del aire alcanza entre 900 y 1000, que es lo suficientemente caliente como para encender cualquier gas que esté en el aire... El resultado son condiciones explosivas potencialmente mortales.
Es lo que llamamos un flashover, donde tienes un gas combustible o incluso polvo en el área y luego, de repente, casi como un explosivo, esa nube de vapor se encenderá.
La falta de reconocimiento y mitigación de las condiciones que pueden provocar un flashover durante las operaciones de extinción de incendios genera un riesgo significativo para los bomberos.
El núcleo del reconocimiento y la mitigación es comprender qué es el flashover, qué lo causa y las condiciones necesarias para que ocurra.
¿Qué es Flashover?
Flashover es la transición repentina a un fuego completamente desarrollado. Este fenómeno implica una transición rápida a un estado de afectación superficial total de todo el material combustible dentro del compartimento.
Si se produce un flashover, la tasa de liberación de calor en el compartimento, así como la temperatura en el compartimento, aumentan rápidamente.
El flashover puede ocurrir a medida que el fuego se desarrolla en un compartimiento o se proporciona aire adicional a un fuego controlado por ventilación (que no tiene suficiente combustible en la fase gaseosa y/o temperatura para la corriente de retorno).
Los indicadores de flameo incluyen un flujo de calor radiante en el piso de 15-20 kw/m² (transferencia de calor radiante suficiente para elevar rápidamente los combustibles ordinarios a su temperatura de ignición) y una temperatura promedio de la capa superior de 500º - 600ºC (932º - 1112º F).
Los indicadores más observables incluyen la rápida propagación de las llamas y la extensión de las llamas fuera de las aberturas de los compartimentos. Las ventanas de los compartimentos también pueden fallar debido a los rápidos aumentos de temperatura en la superficie interior del acristalamiento de la ventana.
Flashover y desarrollo de incendios
Hay varias definiciones o formas de describir el flashover, pero lo más importante es que se trata de una transición rápida a un incendio completamente desarrollado.
Un material combustible, como un sofá o una silla tapizada que se quema al aire libre, progresa a través de cuatro fases.
En la etapa incipiente, el fuego involucra solo una pequeña cantidad de combustible, a medida que el fuego avanza hacia la etapa de crecimiento, se involucra más combustible y aumenta la velocidad de la reacción de combustión. Eventualmente, todo el objeto se involucra y el fuego se desarrolla por completo. A medida que se consume el combustible, el fuego comienza a decaer.
A lo largo de este proceso, el desarrollo del fuego está controlado por el combustible; la velocidad de desarrollo del fuego y la energía liberada dependen de las características y configuración del combustible. Como la combustión se lleva a cabo al aire libre, hay suficiente oxígeno para soportar la combustión a medida que el fuego avanza a través de cada una de las cuatro etapas.
- El calor de combustión es la energía liberada cuando una masa específica de combustible se quema por completo.
- La energía total liberada cuando un objeto se quema depende del calor de combustión y la cantidad (masa) de combustible quemado.
- El calor de combustión se mide en Joules (J). Sin embargo, esto solo proporciona una parte de la imagen.
- La tasa de liberación de calor (HRR) es la cantidad de energía liberada por unidad de tiempo. HRR se mide en vatios (W).
- Un Watt es un Joule (unidad de energía) por segundo (unidad de tiempo). Los servicios de bomberos han utilizado tradicionalmente la unidad térmica británica (Btu) como unidad de energía. Utilizando esta unidad de medida, la HRR podría expresarse en Btu/s.
Todo esto es muy interesante, pero ¿Qué tiene esto que ver con flashover?
¡Resulta que la tasa de liberación de calor tiene mucho que ver con el flashover!
Cuando un fuego no está confinado, gran parte del calor producido por el combustible en llamas se escapa por radiación y convección.
¿Qué cambia cuando el fuego se produce en un compartimento?
El desarrollo del fuego se ve influenciado por las características del compartimento. Otros materiales del compartimento, así como las paredes, el techo y el suelo, absorben parte de la energía liberada por el fuego. Parte de la energía no se absorbe, sino que se irradia de regreso al combustible en llamas, continuando y acelerando el proceso de combustión.
El humo caliente y el aire calentado por el fuego se vuelven más flotantes y se elevan al entrar en contacto con materiales más fríos, como el techo y las paredes del compartimiento; el calor se transfiere a los materiales más fríos, elevando su temperatura.
Este proceso de transferencia de calor eleva la temperatura de todos los materiales en el compartimiento. A medida que se calienta el combustible cercano, comienza a pirolizar. Eventualmente, la tasa de pirólisis puede llegar a un punto en el que se puede soportar la combustión con llamas y el fuego se extiende a otros paquetes de combustible.
Sin embargo, la diferencia más significativa con el fuego en un compartimento es el perfil de ventilación del compartimento. El tamaño, la ubicación y la configuración de las aberturas en el compartimiento influyen tanto en el oxígeno disponible para la combustión como en la retención o escape de la energía térmica contenida en los gases calientes y el humo producido por el fuego.
Si bien las "etapas del fuego" se han descrito de manera diferente en los libros de texto de los servicios de bomberos, el fenómeno del desarrollo del fuego es el mismo.
Para nuestros propósitos, las etapas del desarrollo del fuego en un compartimento se describirán como incipiente, crecimiento, desarrollo completo y decadencia según la siguiente imagen:
A pesar de dividir el desarrollo del fuego en cuatro "etapas", el proceso real es continuo con "etapas" que fluyen de una a la siguiente.
Si bien es posible definir claramente estas transiciones en el laboratorio, en el campo a menudo es difícil saber cuándo termina una y comienza la siguiente.
Si el fuego libera energía más rápido de lo que puede escapar del compartimento, la temperatura aumentará y, si se libera suficiente energía, se producirá un flashover y el fuego pasará rápidamente de la etapa de crecimiento a la de desarrollo completo.
Cuando esto ocurra, el fuego se extenderá por todas las superficies combustibles del compartimiento y las llamas saldrán por las aberturas del compartimiento.
Flashover y el ejemplo de la bañera
La analogía de la bañera proporciona una forma sencilla de explicar la relación entre la ventilación y el flashover en un incendio en un compartimiento controlado por combustible.
Flashover se ha comparado de manera análoga con el llenado de una bañera con el desagüe abierto.
En esta analogía práctica, aunque no perfecta, el agua representa la energía térmica. La cantidad de agua disponible es el calor total de combustión de los combustibles disponibles (carga de combustible). El tamaño de la espita y la presión del agua controlan la cantidad de flujo de agua que es la tasa de liberación de calor. El volumen de la bañera es análogo al volumen del compartimento y su capacidad para contener la energía térmica. El tamaño y la ubicación del desagüe de la bañera que controlan la tasa de pérdida de agua es la pérdida de energía térmica a través de la ventilación y la conductancia. En esta analogía:
"si la bañera se llena y se desborda, se produce un flashover".
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