Curso de formación para bomberos. Procesos de la combustión. Smouldering o combustión sin llama. Training course for firefighters. Combustion processes. Smoldering or flameless combustion.
PROCESOS DE COMBUSTIÓN SIN LLAMA
TEMARIO PARA BOMBEROS PDF
El smouldering es una reacción de combustión superficial heterogénea que bajo ciertas condiciones se propaga a través del interior de los sólidos combustibles porosos.
El fenómeno de combustión sin llama se presenta cuando la concentración de oxígeno en una mezcla combustible es mayor del 10% y la temperatura es mayor que la de autoignición, caracterizado por la ausencia de luminosidad en la zona de reacción.
Su reacción es lenta, no se requieren altas temperaturas y se produce sin llamas.
Es importante no confundir el smouldering con una combustión incandescente o glowing combustion.
La diferencia entre ellas:
• La combustión incandescente o glowing produce luz en la zona de combustión.
Riesgos de la combustión sin llama [smouldering]
1. Produce una mayor transformación de un combustible a compuestos tóxicos en comparación con una llama.
2. Proporciona una ruta para que la inflamación del combustible pueda ser iniciada por fuentes de calor mucho más débiles que una llama.
Proceso de la combustión sin llama [smouldering]
El proceso de inicio del smouldering está dominado por la cinética de oxidación de un sólido.
En la combustión sin llama se oxida la superficie carbonizada, generando localmente el calor suficiente para producir una nueva carbonización del combustible adyacente aún sin quemar. Se trata de un proceso muy lento que, en algunos casos, puede llegar a producir llamas y provocar un incendio que se propagará a gran velocidad.
La propagación del smouldering está controlada por la cantidad de oxígeno transportado a la zona de reacción. El control de la reacción vía transporte de oxígeno ocurre debido a que el calor producido durante el inicio del smouldering incrementa la temperatura local y por tanto la tasa de reacción en la zona, hasta que todo el oxígeno que la rodea se ha consumido.
Posteriormente, la reacción continua consumiendo oxígeno a medida que alcanza la nueva zona de reacción, produciendo a nivel local una cantidad muy baja de oxígeno la cual limita la reacción.
La evolución del smouldering a zonas alejadas del área del inicio de la reacción es muy dependiente de las condiciones de suministro de oxígeno. Si la iniciación se produce en una zona profunda de una capa de partículas finas, la reacción se desplazará a la superficie del material muy lentamente. Cuando el smouldering alcanza el exterior del material, la propagación se vuelve más rápida sobre esa región, debido al mayor aporte de oxígeno.
Son muchos los materiales sólidos que son susceptibles de poder sufrir reacciones de smouldering, unos ejemplos serían el carbón, algodón, polvo, papel, turba, humus, madera, paneles de fibras orgánicas, espumas sintéticas, polímeros carbonizados entre otros.
En términos generales, el combustible consiste en un agregado permeable formado por partículas, granos, fibras o matrices porosas. Estos combustibles agregados facilitan la reacción en la superficie con el oxígeno. Ellos también actúan como aislantes térmicos y reducen las pérdidas de calor pero al mismo tiempo permiten el transporte de oxígeno a los lugares donde se produce la reacción por convección y difusión.
Las espumas sintéticas, como por ejemplo la espuma flexible de poliuretano (muy porosa, empleada en el relleno de mobiliario y colchones), es altamente susceptible de producir reacciones de smouldering.
La naturaleza porosa de la espuma flexible permite alimentar con aire a la reacción exotérmica mientras protege la zona de la reacción de las pérdidas de calor de los alrededores. La espuma flexible de poliuretano es el material seleccionado por la mayoría de los laboratorios para llevar a cabo ensayos sobre las combustiones con smouldering debido a que se inflama fácilmente y presentan una gran tendencia a producir smouldering. Además, este material ofrece unas propiedades físicas muy homogéneas. Esto es una ventaja que no está presente en la mayoría de los combustibles naturales.
Finalmente, hay que decir que la propagación del smouldering se puede producir en una dimensión o en múltiples dimensiones.
Además, el frente del smouldering se puede desplazar en el mismo sentido que el movimiento del oxígeno o en sentido contrario.
