química del fuego

5/20/2018 Qumica Del Fuego

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Qumica del fuego

QUE ES EL FUEGO?

Podemos definir al fuego como un proceso de combustin caracterizado por una reaccinqumica de oxidacin (desde el punto de vista del combustible) de suficiente intensidad para emitir

luz y calor y en muchos casos, llama. Esta reaccin se produce a temperatura elevada y evolucinde suficiente calor como para mantener la mnima temperatura necesaria para que la combustincontine. Los valores que alcanza la temperatura de combustin dependen en gran parte de la

naturaleza de los combustibles utilizados, pudiendo variar desde los 1.039 C para algunos alco-holes hasta ms de 1.700 C para algunos metales que entran en combustin, como ser el Mag-nesio, Aluminio, etc.

FACTORES QUE INTERVIENEN

Los factores intervinientes son cuatro: Combustible, Comburente (02), Calor y Reaccin

Qumica.

Combustible: (agente reductor), es un material que puede ser oxidado, por lo tanto enla terminologa qumica es un agente reductor. Como combustibles podemos nombrar

el carbn, celulosa, madera, ceras, caucho, nafta, gas oil, metano, hidrgeno, propano,uranio, titanio, zinc, etc. Los combustibles pueden estar en cualquier estado de agre-gacin (slido, lquido, gaseoso), pero debemos aclarar que lo que arde con llama son

los gases de combustin por estos despedidos. Las sustancias normalmente en estadoslido mantienen una combustin de masa, elevndose la temperatura de la misma entoda la superficie a medida que el fuego se extiende hacia el ncleo. En los combusti-

bles lquidos, el intenso calor radiante genera vapores en cantidades crecientes lo que

alimenta el fuego (llamas), los gases arden en toda su masa produciendo gran parte deellos, serios riesgos de explosin.

Comburente: (agente oxidante), es un agente que puede oxidar a un combustible y alhacerlo esto se reduce a s mismo. En este proceso el agente oxidante obtiene electro-nes tomndolos del combustible, por ejemplo: oxgeno y ozono (tomados del aire),

halgenos, cidos (ntrico y sulfrico) xidos de metales pesados, nitratos, cloratos,percloratos, perxidos, cromatos, dicromatos, etc. Desde el punto de vista del incendioel oxgeno del aire es el comburente principal, pues en casi exclusivamente todos los

siniestros, el aire es el agente que alimenta el fuego. A pesar de que el oxgeno juegaun papel muy importante en el desarrollo de un incendio, cabe destacar ciertos elemen-tos como el calcio y el aluminio que pueden quemar en una atmsfera de nitrgeno que

ordinariamente es inerte.

Temperatura de ignicin: esta propiedad es la mnima temperatura a que una sustancia(slida o lquida) debe ser calentada para iniciar una combustin que se sostenga por

s misma independiente de las fuentes externas de calor.

Reaccin en cadena o qumica: la eliminacin del este cuarto factor significa intervenirun proceso qumico y por consiguiente habr una extincin qumica, aunque adems

pueda estar presente una extincin fsica. Esta reaccin est compuesta por una varie-dad de fragmentos moleculares como los radicales libres, hidrgeno libre, carbn libre,conocidos como especies activas.


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TRIANGULO DEL FUEGO

As como existen diferentes modelos para explicar fenmenos fsicos, existe un modelo

geomtrico: "el tringulo del fuego", propuesto fundamentalmente para explicar los mecanismosde accin sobre el fuego de los distintos elementos extintores. Entonces el fuego se representacon un tringulo en que cada lado figura un Factor.

El fuego se extingue si se destruye el tringulo, elimindolo o acortando alguno de sus la-dos. El calor puede ser eliminado por enfriamiento, el oxgeno por exclusin del aire y el combus-tible lquido por su remocin o bien evitando su evaporacin.

TETRAEDRO DEL FUEGO

Las investigaciones realizadas durante los ltimos 25-30 aos han descubierto que detrs

del frente de llama existe una serie de especies activas (ver reaccin qumica) que son las res-ponsables de las reacciones qumicas que se producen en dicho frente. Por consiguiente la nuevarepresentacin es agregar al tringulo una cuarta cara que ser la Reaccin qumica o en cadena,

formndose el tetraedro.

CARACTERISTICAS QUE PRESENTAN LOS SOLIDOS AL QUEMARSE


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La principal caracterstica es que todos ellos dejan residuos slidos al quemarse (ceniza)de alto contenido de carbono. Los metales al quemarse dejan un xido de metal, pues durante lacombustin ha perdido todo el carbono que contena. Las sustancias que normalmente se encuen-

tran en estado slido mantienen una combustin de masa, elevndose la temperatura de la mismaen toda la superficie a medida que el fuego se extiende hacia el ncleo. La tcnica principal deextincin es la de refrigerar la masa incandescente.

COMO SE QUEMAN LOS LIQUIDOS

El esquema muestra la forma en que se desencadena el mecanismo de la combustin de

un lquido inflamable que forma una llama difusa, pero tiene la misma validez para combustiblesslidos en la que los vapores son destilados de ellos. Al encender la batea que contiene hidrocar-buro, el vapor que se encuentra en equilibrio con el lquido, es rpidamente consumido en la zona

de las llamas, siendo reemplazado por la generacin creciente de nuevas cantidades de vaporcombustible. El intenso calor radiante negro proviene de las llamas acelera el proceso de produc-cin de vapor y por ende de la combustin. Dicho calor, adem s de acelerar la produccin de va-

por, genera una variedad de fragmentos moleculares de menor peso molecular, radicales libres,hidrgeno libre, carbn libre, etc., conocidas como especies activas. Estas especies activas re-accionan en la zona de quemado (llamas) produciendo una serie de reacciones en cadena. Los

distintos vapores empiezan a arder en sus lmites superior de inflamabilidad cuando slo ha pene-trado por difusin la cantidad de aire necesaria a travs de la zona de llama. A medida que estosvapores atraviesan la zona de llama encuentran ms aire que difunde con mayor facilidad y por

consiguiente continan ardiendo hasta alcanzar su lmite inferior de inflamabilidad en los bordesexteriores de la zona de llama, lugar donde existe la mxima cantidad tolerable de aire para con-diciones de combustin. Las molculas ms fciles de oxidar queman primero y a medida que se

prolonga la combustin se oxidan las dems restantes. El proceso es tal que una serie de etapassucesivas las uniones C-H del hidrocarburo son reemplazadas por uniones H-O y C-O las que continanhasta la combustin final en una serie de reacciones conocidas como Hidroxidacin. En dichas reaccio-

nes el hidrxido es tanto formado como consumido, siendo los responsables de la ramificacin de lacadena. El carbn sigue slo una combustin superficial, sin llama y con una energa cintica de reac-cin muy lenta pasando gran parte de la zona de llama como negra de humo.

CARACTERISTICAS DE LA COMBUSTION DE GASES

Los gases son fluidos aeriformes ylas caractersticas de su combustin est sujeta a lasmismas condiciones que los vapores de los lquidos inflamables. Los gases slo entran en com-


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bustin cuando se hallan dentro de ciertos lmites de composicin de la mezcla aire-gas. Estossiempre arden con llama y en caso de que su concentracin con oxgeno o aire supere el lmiteinferior de inflamabilidad (especfico para cada gas) ste se encender o explotar, dependiendo

esto ultimo de la presin de la mezcla y del tamao del recinto donde se halle contenida la mezcla.El tipo de combustin que produce es completa, dejando residuos como el dixido de carbonoms agua y adems producen prcticamente nada de humo. Arden en toda su masa.

COMO INTERVIENE EL OXIGENO EN UNA COMBUSTION

El oxgeno del aire interviene como el principal comburente, pues es casi exclusivamenteen todos los sectores, el oxgeno el que alimenta al fuego. Este comburente interviene en la com-

bustin oxidando a un combustible en cualquier estado de agregacin que se encuentre, este pro-ceso lo realiza tomando electrones del combustible (agente reductor) que reduce al oxidante (O2)a travs de la entrega de electrones. Al realizarse una combustin, si sta se produce con des-

prendimiento de luz y calor es debido a que nos hallamos ante la presencia del oxgeno que oxidaal combustible, quien se reducir para lograr esa combustin.

DIFERENCIA ENTRE OXIGENO AIRE Y OZONOLa composicin del aire puro en volumen es de 78,055 % de N2, 20,939 % de 02y 0,933 %

de Argn y 0,031 % de Dixido de Carbono. Si nos encontramos ante una combustin en presen-

cia de aire, las sustancias tomarn el oxgeno solamente para combustionar, actuando los demscomponentes como diluyentes en especial el nitrgeno, que absorbe parte del calor desprendidode la combustin. Si tomamos ahora el oxgeno puro obtenido en laboratorio, las sustancias que

arden en l lo hacen con gran brillo, lo que indica que la combustin es mucho ms violenta antesu presencia. Esto se debe a que estamos delante de un oxidante complejo. EN 1785 Van Marunobserv que el aire prximo a una mquina elctrica en funcionamiento, adquiere un olor elctri-

co y empaa el mercurio. En 1840 prob Schonbein que el olor se debe a un gas peculiar, al quese le llam Ozono (del griego ozo, huelo) producido tambin por la oxidacin lenta del fsforo. Seencuentran indicios de ozono en el aire, hay pruebas espectroscpicas de la existencia de ozono

en la capa ms alta de la atmsfera donde se forma por los rayos ultravioletas sobre el oxgeno. Siest presente en el aire en cantidades mayores de un volumen en 20.000, el ozono es penetrantey peligroso. El ozono no debe estar en contacto con materias orgnicas puesto que puede explo-

tar. Es adems un poderoso oxidante. La cantidad necesaria para percibir el olor a ozono es de2ppm.

DEFINICIONES

REACCION: Accin recproca entre dos o ms elementos por la cual se forma otra u otrassustancias distintas a las primitivas.

Qumicamente es un proceso que convierte unas sustancias en otras mediante redisposi-cin de sus tomos. Cuando arde un combustible, ste y el oxgeno del aire son los reaccionantes

y el dixido de carbono y el agua son los productos finales de la reaccin. Tomamos este ejemplocomo ideal de una combustin completa.

OXIDACION 0 REACCIONES DE OXIDACION: Las reacciones de oxidacin que se pro-ducen en el fuego son exatrmicas, es decir uno de los productos de reaccin es el calor. Para

que una reaccin de oxidacin tenga lugar, un material combustible y un agente oxidante debenestar presentes. Puede decirse que todo compuesto que consista principalmente en carbono ehidrgeno puede ser oxidado. Los materiales orgnicos slidos, lquidos y gaseosos contienen

gran porcentaje de carbono e hidrgeno. El ms comn agente oxidante es el oxgeno del aire.

IGNICION: Accin y efecto de estar un cuerpo encendido cuando es combustible, es decir


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se enciende y luego sigue en combustin independientemente de la causa que origin la ignicin.Ej.: cuando encendemos un mechero de gas en el laboratorio. Se sigue quemando solo, auncuando retiremos el fsforo o elemento que usamos para su encendido.

COMBUSTION: Accin y efecto de arder o quemar. Combinacin de un combustible y uncomburente con difundimiento de calor y luz.

CALOR: Manifestacin fsica capaz de elevar la temperatura de los cuerpos, dilatar los me-

tales y que llega a fundir slidos, evaporar a los lquidos, transmitindose de unos a otros. Segnlas modernas teoras fsicas es una energa que se produce por una serie de vibraciones de lamateria, superiores en nmero a la del sonido e inferiores a las de la luz.

TEMPERATURA: Manifestacin del grado mayor o menor de calor que tienen los cuerpos.Fsicamente la temperatura de un sistema mide el vigor del movimiento de todos los tomos ymolculas del mismo. Es una medida de energa del movimiento de los tomos y molculas.

La temperatura de un cuerpo es una medida de su estado relativo de calor o fro. Para lamedida de la temperatura tenemos que hacer uso de alguna propiedad fsica medible, que nosmanifieste la variedad de aquella.

Cualquier instrumento utilizado para medir la temperatura se denomina Termmetro.

Se utilizan varios sistemas. La variacin de la longitud de una barra, la variacin del volu-men de un lquido, la resistencia o variacin de calor de un filamento metlico.

EL MAS CORRIENTE: La variacin de volumen de un lquido encerrado en un recipiente.Son los termmetros de alcohol o mercurio (metal que se encuentra fundido a temperatura am-biente).

ESCALAS TERMOMETRICAS: Se utilizan prcticamente dos escalas. La Centgrada y laFahrenheit. Para definir la escala se eligen dos temperaturas llamadas puntos fijos. Asegurandolos valores arbitrarios a cada uno de ellos Uno de los puntos de referencia, el inferior es el punto

de fusin del hielo; el otro el superior, es el punto de ebullicin del agua a la presin de unaatmsfera.

RELACION ENTRE LAS ESCALAS CENTIGRADAS Y FAHRENHEIT

ENERGIA: Fsicamente se la define como causa capaz de convertirse en trabajo. Esa defi-

nicin no alcanza a hacer comprender totalmente el concepto de Energa.

Las propiedades fsicas y qumicas de una sustancia estn dadas por el tipo, nmero y re-lacin de las unidades energticas de los tomos de la sustancia. Por ello se considera que lamateria o sustancia est compuesta enteramente por Energa. Ya sea absorcin o liberacin E =m x C2


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CALENTAMIENTO: Comunicar calor a un cuerpo de modo que aumente su temperatura.

RELACIONES ENTRE LO DEFINIDO Y EL PROCESO DE COMBUSTION

La combustin puede describirse como la oxidacin rpidamente efectuada por accin deloxgeno sobre un elemento o sustancia, con desprendimiento de calor y luz. Se trata simplemente

de una Reaccin con liberacin de Energa, que se manifiesta a partir de la Ignicin del combusti-ble y con desprendimiento de calor, por tratarse de una Reaccin Exotrmica, con calentamiento yaumento de temperatura.

LA UNIDAD DE CALOR ES LA CALORIA. CALORIA/GRAMO

Es la cantidad de calor requerido para elevar en un grado antigrado la cantidad de un gra-mo de agua (tomado entre 14,5 % C y 15,5 % C). La unidad trmica butanica BTU, es la cantidad

de calor necesaria para elevar en un grado Fahrenheit, la cantidad de una libra de agua (medida a60 F) l B T U= 252 CALORIAS.

Supongamos dos recipientes, uno de los cuales contiene una pequea y el otro una gran

cantidad de agua. Si lo colocamos sobre mecheros de gas idnticos y los calentamos durante elmismo tiempo, es evidente que la temperatura de la pequea cantidad de agua se habr elevadoms que la de la grande. Calor es una medida de cantidad y temperatura, una medida de intensi-

dad.

CALOR ESPECIFICO: De una sustancia es el nmero de caloras necesarias para elevaren un l C de la temperatura de 1 gr. de sustancia. Si tomamos en B T U es el nmero o cantidad

de B T U para elevar en 1 F una libra de sustancia. El calor especfico es un dato importante atomar en cuenta en la proteccin contra incendios. Nos indica la cantidad de calor necesario paraelevar la temperatura a un punto peligroso o conocer la cantidad de calor necesario que debe ser

eliminada para enfriar una sustancia a una temperatura fuera de peligro. Una de las causas que elagua sea un buen extintor, es que su calor especfico es mayor que el de las dems sustancias

CALOR LATENTE: Cuando una sustancia pasa de slida a lquida absorbe calor lo mismo

cuando pasa de lquido a gas. En el pasaje inverso el calor absorbido se desprende. El calor laten-te es la cantidad de calor absorbida o liberada por una sustancia en el pasaje de slido, lquido,gas. Se miden en caloras o B T U. El alto calor de evaporacin del agua es otra razn para su

efectividad como agente extintor. 1 Kg. de agua absorbe 539 Kg. para su evaporacin. Los caloreslatentes de las substancias ms comunes son substancialmente menores que el del agua.

CALOR TRANSFERIDO: La transferencia de calor es responsable del comienzo y extin-

cin de la mayora de los incendios. El calor es transferido de tres maneras diferentes: 1 conduc-cin; 2 radiacin; 3 conveccin.

CONDUCCION: Por conduccin, el calor de un cuerpo es transferido a otro por contacto

directo o a travs de la intervencin de un slido, lquido o gas como medio de conduccin delcalor como por ejemplo una cuchara de t conduce el calor a la mano. La cantidad de calor trans-ferido depende de la conductividad trmica de los materiales a travs de los cuales el calor est

pasando y el rea y grosor del camino de conduccin.

La velocidad de transferencia del calor a travs de cualquier material est en relacin di-recta con la diferencia de temperatura entre los puntos de entrada y salida. No hay transferencia

por conduccin a travs del vaco perfecto. Los slidos son mejores conductores del calor que losgases, de manera que los mejores aisladores comerciales consisten en pequeas partculas ofibras de substancias slidas entre ellas llenos de aire. La transmisin del calor no puede ser

completamente detenida por ningn material aislador de calor.

El flujo de calor no es como el flujo de agua que pueda ser detenido por una barrera slida.


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Los materiales aisladores de calor tienen baja conductividad de calor; el calor fluye a travs deellos lentamente pero ninguna cantidad de material aislador puede detener completamente el ca-lor. Este hecho debe ser recordado al planear la proteccin contra el fuego en cocinas, chimeneas

y otras fuentes de calor que podran encender objetos combustibles cercanos.

El llenar el espacio entre el origen del calor y el combustible con aislador puede no ser su-ficiente para prever la ignicin, sin interesar la cantidad de aislador intermedio. Si la velocidad de

conduccin a travs del aislador es ms grande que la velocidad de disipacin del calor en el ma-terial combustible, la temperatura de ste ltimo puede aumentar hasta el punto de ignicin Si elcalor contina por un tipo suficiente fluyendo a travs del aislador y no escapa por ningn lado

aumentar considerablemente la temperatura pudiendo producir un incendio al provocarse el en-cendido del material combustible.

Por esta razn siempre deber haber un espacio o alguna manera de eliminar el calor no

dejando todo ese trabajo confiado al aislador.

Han ocurrido incendios por la transmisin del calor a travs de paredes de cemento duran-te perodos relativamente extensos de tiempo.

RADIACION:Por radiacin, el calor se transfiere a otro cuerpo en forma de rayos calricosa travs del espacio intermedio, de manera semejante a los rayos luminosos. As llega a nosotros

el calor del sol. Las radiaciones calricas pueden pasar libremente a travs del vaco y an dealgunos gases de molcula simtrica como el hidrgeno, oxgeno y nitrgeno principalmente; co-mo el aire contiene estos tres gases, principalmente los dos ltimos, no absorbe calor, a menosque contenga vapor de agua, anhdrido carbnico, monxido de carbono, anhdrido sulfuroso,

hidrocarburos u otros contaminantes. En general, excepto en atmsferas cerradas el total de ra-diaciones absorbidas es insignificante.

Como la luz, los rayos calricos se desplazan a travs del espacio en lnea recta, hasta

que encuentran en su camino un objeto opaco, donde son absorbidos prosiguiendo su efecto porconduccin. Como la luz, son reflejados por las superficies brillantes y pasan a travs del vidrio.

Las radiaciones calricas pueden tener dos procesos de propagacin: las de un horno se

transmiten a la pared, y la pared, a su turno cuando su calor sea mayorque el de los objetos cir-cundantes se la transmitir a ellos.

Los rayos de una fuente calrica se expanden en todas direcciones. El objeto ms alejado

de la fuente calrica ser el que menos calor recibir.

El calor de un objeto expuesto a una radiacin depende de la temperatura absorbida de lafuente expuesto a una radiacin y la temperatura absorbida de la fuente puntual de radiacin y la

temperatura absoluta del cuerpo, variando inversamente el calor absorbido en relacin con el cua-drado de la distancia que separa la fuente del objeto.

Cuando el rea de radiacin es muy grande en relacin con la distancia, como ser el de un

edificio en llamas prximo a otro separado por un pasaje, pequeas variaciones en la distancia noinfluyen en el resultado.

Otros factores que afectan la transferencia de calor por radiacin son el color, composicin

y caracterstica de la superficie del objeto. Superficies opacas y obscuras irradian o absorben elcalor ms rpidamente que las lisas y brillantes.

La radiacin calrica se halla en el rojo o infrarrojo del espectro de la escala del espectro

luminoso y es generalmente similar a la luz solar, difieren de algo en sus propiedades de absor-cin y refraccin a causa de su mayor longitud de onda. Como el calor es detenido por cualquiercampo opaco, una hoja delgada de metal o papel constituir temporariamente una proteccin co-

ntra el calor pero ordinariamente el vidrio no lo detiene. El agua tiene casi las mismas propiedadesabsortivas que el vidrio, de manera que, si una capa delgada de agua sobre un vidrio tieneaproximadamente el grosor de ste, el monto de calor absorbido ser el doble. En todo caso, no


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detendr el rayo calrico.

La absorcin neta de calor depende de la diferencia de temperatura entre la fuente de ca-lor y el objeto expuesto y la velocidad de incremento de temperatura del objeto expuesto se hace

progresivamente ms lenta a medida que se van aproximando ambas temperaturas a un mismonivel.

CONVECCION: El calor es transferido por un medio circulante, ya sea un gas o un lquido.

As, el calor generado en un horno calienta el aire por conduccin; la circulacin del aire calentadoa travs de la habitacin hacia los objetos distantes es calor transferido por conveccin; el calor alos objetos se transfiere por conduccin. El aire caliente se expande y eleva y es por ello que el

calentamiento por conveccin ocurre generalmente hacia arriba, a menos que las corrientes deaire lo lleven en otras direcciones (igual se transmite calor).

Cuando todas las condiciones son conocidas, se pueden hacer clculos cuantitativos del

calor transmitido por conduccin, radiacin y conveccin, pero en los incendios hay tantos factoresdesconocidos, que estos clculos son imposibles.

FUENTES DE ENERGIA CALORICA: Como la prevencin y extincin de incendios de-

pende del control de la energa calrica, es importante estar familiarizado con los ms comunesmedios por los cuales puede producirse.

ENERGIA QUIMICA CALORICA: Las reacciones de oxidacin siempre producen calor y

son las fuentes ms importantes en cuanto concierne a la proteccin contra incendios.

CALOR DE COMBUSTION:Calor de combustin de una substancia es la cantidad de ca-lor que pierde durante sucombustin completa. El calor de combustin, generalmente referido a la

capacidad calorfica de los combustibles, depende de la clase, nmero y disposicin de los to-mos la molcula. Es comnmente expresado en BTU/lb. o g. cal/g. En el caso de los combustiblesgaseosos, las capacidades calorficas estn dadas en cal/cm3. La capacidad calorfica no de la

intensidad del fuego pues sta depende de la velocidad con que el combustible arde.

Es importante en la proteccin contra el fuego saber que el calor se puede producir en oxi-daciones parciales, lo cual ocurre en casi todos los incendios accidentales. Para casi todos los

compuestos de Carbono e Hidrgeno o Carbono, Hidrgeno y Oxgeno (que incluyen substancias

vegetales, petrleo y derivados), el calor de oxidacin, ya sea completo o parcial, depende deloxgeno consumido. Para sta clase de substancias comunes, como ser, madera, algodn, az-

car, aceites, ya sean vegetales o minerales, el calor de oxidacin es de alrededor de 5.339 cal. porlitro de oxgeno consumido, sin considerar el calor producido por la combustin completa de lasubstancia. Por ello, el calor producido ya sea en un incendio o una oxidacin espontnea, es limi-

tado en cada caso por el oxgeno suministrado. Sin tener en cuenta la naturaleza del combustible,su disposicin o estado de oxidacin, la intensidad del fuego es siempre controlada por la veloci-dad del aire suministrado, es decir, por la velocidad con que llega el oxgeno al lugar de la oxida-

cin.

CALENTAMIENTO ESPONTANEO: Es el proceso de incremento de la temperatura de unobjeto sin tomar calor de los objetos circundantes. El calentamiento espontneo de un material

hasta su temperatura de ignicin termina en la ignicin o combustin espontnea del material. Las

causas fundamentales de que esto ocurra son muy pocas pero las condiciones bajo las cualesestos factores fundamentales pueden actuar son muchas y variadas pudiendo provocar situacio-

nes peligrosas.

Prcticamente todas las substancias orgnicas capaces de combinarse con el oxgeno seoxidarn a una temperatura crtica con desarrollo de calor. La velocidad de oxidacin a temperatu-

ra normal es generalmente muy lenta y el calor que se forma es rpidamente transferido, con elresultado que el material que se est oxidando no aumenta su temperatura. No es igual para to-dos los combustibles pues hay reacciones que se producen a temperatura normal.

Por ejemplo: la oxidacin del polvo de circonio en aire genera calor ms rpidamente que


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el que puede ser disipado, con resultado de una ignicin espontnea.

Para permitir la oxidacin debe suministrarse suficiente aire, pero no tanto come para queel calor sea disipado por conveccin tan rpidamente como se forme. Un trapo aceitado que po-

dra calentarse espontneamente en el fondo de un canasto de basura no lo har en la cuerda dela ropa dondeel aire disipara rpidamente el calor generado espontneamente.

Las substancias sujetas a la oxidacin darn en presencia del aire productos de oxidacin

parcial que actuarn luego como catalizador para la oxidacin total.

Por ejemplo: el aceite de oliva que ha sido expuesto al aire y se ha vuelto rancio se oxidara ms velocidad que el aceite fresco y puro no expuesto. El calor adicionalpuede iniciar un calen-

tamiento espontneo en algunos combustibles que no sufren este fenmeno a temperaturas ordi-narias. En estas instancias el pre-calentamiento incrementa la velocidad de oxidacin lo suficiente,de manera que el calor producido no es lo suficientemente rpido en cuanto a su eliminacin. El

calentamiento espontneo de la goma-espuma despus de ser precalentada en un desecador hasido la causa de muchos incendios, en la realidad el precalentamiento no es debido a un deseca-dor sino a que el objeto de goma-espuma puede estar ubicado junto a una fuente de calor.

La ropa de algodn, considerada fuera de peligro a temperaturas normales, an en condi-ciones favorables de oxidacin, expuesta a la luz y la humedad, en presencia de un catalizador,

como la lana de acero, se puede oxidar a una velocidad peligrosa cuando es precalentada 200grados sobre lo normal.

Una causa comn de calentamiento de los granos es causada por la oxidacin provocadapor una bacteria. Como la mayora de las bacterias no pueden vivir a temperaturas muy por sobre

los 70 a 78 C, se deduce que el calentamiento de los productos de agricultura a su temperaturade ignicin se debe (o puede deberse) a la oxidacin iniciada por el precalentamiento provocadopor las bacterias.

La humedad contenida por los productos de agricultura tiene una influencia definida sobrelos riesgos de un calentamiento espontneo. La avena hmeda o mal curada produce el calor enlos galpones donde se almacena. La experiencia ha indicado que este calentamiento puede pro-

ducir la ignicin en un perodo de dos a seis semanas, despus de haber sido almacenada. Laalfalfa que ha sido expuesta a la lluvia y luego almacenada en depsitos o parvas es muy suscep-tible de calentarse espontneamente. Las semillas almacenadas en depsitos o silos originan loque se conoce como fuego de los silos donde los granos prximos a la pared del silo son com-primidos debindose a ello la condensacin de la humedad en la parte interna del depsito origi-nando el auto-calentamiento de los granos. Otros productos susceptibles de un calentamiento

espontneo son los que contienen un gran porcentaje de aceites oxidables como semillas de ma-z, de lino y de arroz.

CALOR DE DESCOMPOSICION: Calor de descomposicin es el calor liberado por des-

composicin de un compuesto endotrmico. Por ejemplo: los compuestos que requieren una de-terminada cantidad de calor para formarse, calor que luego se liberar en la descomposicin. Co-mo la mayora de los compuestos qumicos se producen por reacciones exotrmicas, el calor de

descomposicin no es generalmente observable. Los compuestos exotrmicos son frecuentemen-te inestables. Cuando la descomposicin es llevada a cabo por calentamiento por sobre la tempe-

ratura crtica, la descomposicin contina con liberacin de calor. El nitrato de celulosa es bienconocido por su tendencia a descomponerse con liberacin de cantidades peligrosas de calor.

La accin qumica responsable de los efectos de muchos explosivos comerciales y milita-res es la descomposicin rpida de compuestos endotrmicos.

CALOR DE SOLUCION: Calor de solucin es el calor absorbido o perdido cuando unasubstancia es disuelta en un lquido. A pesar que la mayora de los compuestos pierden calorcuando son disueltos algunos slidos y lquidos y todos los gases el calor de una solucin. La can-

tidad de calor, generalmente, no es suficiente para lograr un efecto en la proteccin contra el fue-


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go. En el caso de algunas substancias qumicas, tales como el cido sulfrico concentrado, la can-tidad de calor de solucin hace que sea peligrosa su disolucin en agua. Las substancias que re-accionan as con el agua no son combustibles pero el calor liberado puede ser suficiente para en-

cender un objeto cercano.

CALOR DE ENERGIA ELECTRICA: El calor de energa elctrica se produce cuando lacorriente fluye a travs de un conductor o cuando salta una chispa entre dos electrodos.

CALOR DE RESISTENCIA: Siempre que la corriente fluye a travs de un conductor unaparte de la energa aparece como calor debindose esto a la resistencia del conductor determina-da por su estructura atmica.La velocidad con que se genera el calor es proporcional a la resis-

tencia y el cuadrado de la corriente. Como la temperatura de un conductor resulta de la velocidadcon que el calor se disipa, un cable pelado conducir ms electricidad que un cable corriente ais-lado sin calentamientos peligrosos y un cable solo puede llevar ms corriente que un grupo de

cables estrechamente unidos.

El calor generado por lmparas incandescentes o infrarrojas se debe a la resistencia de losfilamentos en dichas lmparas. En las lmparas incandescentes o las de filamentos de temperatu-

ras de color blanco, se usa para los filamentos material de muy alto punto de fusin y la destruc-cin de los filamentos por oxidacin se evita mediante elusode bulbos en los cuales se ha hechoel vaco (se evita as la presencia de oxgeno). Los filamentos de lmparas infrarrojas operan a

ms baja temperatura (calor rojo) y los reflectores a lmparas infrarrojas son dorados porque eloro (dorado) es el mejor reflector de los rayos infrarrojos.

CALOR DE INDUCCION: Cuando un conductor est sujeto a un campo magntico fluc-

tuante o alternado o cuando un conductor acta a lo largo de las lneas de fuerza de un campomagntico, aparecen diferencias de potenciales en el conductor, que resultan en el fluir de la co-rriente como calor de resistencia en el conductor. Para potenciales que cambian rpidamente o

potenciales alternados, la energa adicional gastada aparece como calor debido a la distorsinmecnica y elctrica de las molculas de su estructura y a los cambios de polaridad. Este ltimotipo de calentamiento aumenta con el aumento de la frecuencia de alternacin.

Una forma conveniente de calentamiento por induccin es la obtenida por el pasaje de unacorriente alterna de alta frecuencia a travs de un cable de espiral arrollado alrededor del objeto

que se desee calentar.La corriente alterna que pasa a travs de un cable puede conducir, por induccin corriente

a otro paralelo. Si el cable en el cual la corriente es inducida no tiene una capacidad de trasladode corriente adecuada, la corriente inducida originar en l un determinado calor de resistencia.

En este ejemplo, el calentamiento es debido principalmente a la resistencia del fluir y slo en unpequeo grado a la friccin molecular.

CALENTAMIENTO DIELECTRICO: Como todos los aisladores no lo son en forma perfec-

ta, siempre hay un flujo de corriente cuando los aisladores estn sujetos a un voltaje substancial.Este fluir se conoce como corriente de escape y es generalmente poco importante desde el puntode vista de lageneracin de calor. A veces si el material es deficiente, la corriente de escape pue-

de sobrepasar los lmites apropiados resultando as el calentamiento del aislador con el conse-cuente deterioro del material y su posterior inutilizacin. El calor provocado por la distorsin mole-

cular no es de importancia en las corrientes inducidas, pero puede ser importante en la corrientealterna, especialmente si es de alta frecuencia. Si un material no conductor es colocado entre losdiscos de un condensador, el material se calentar con el pasaje de corriente a su travs.

CALOR DE ARCO: Cuando un circuito elctrico es interrumpido, se produce un arco vol-

taico. La temperatura en los arcos es muy grande y el calor liberado puede ser suficiente paraencender combustibles o materiales inflamables vecinos. En algunos casos el arco puede fundir elconductor, se requiere de un circuito elctrico, como margen de seguridad, que si se produce un

arco debido a una interrupcin accidental, no liberar tanta energa como para encender la atms-fera en la cual el circuito est ubicado.


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CALENTAMIENTO ELECTRO-ESTATICO: La electricidad esttica (llamada a veces elec-tricidad de friccin) es una carga elctrica que se acumula en las superficies de los materiales quehan estado juntos y luego se han separado. Una superficie se carga positivamente y la otra nega-

tivamente. Si las substancias no estn unidas, pueden, eventualmente, cargarse suficientementecomo para que salte una chispa. Los arcos estticos son generalmente de corta duracin y noproducen suficiente calor como para encender combustibles como el papel. Algunos son capaces

de encender vapores o gases inflamables.CALOR GENERADO POR UN RELAMPAGO: El relmpago es la descarga de la carga

elctrica de una nube con la carga opuesta de otra nube o la tierra; ste ltimo puede generar

altas temperaturas en cualquier material provocando en muchos casos su encendido.

CALOR DE FRICCI0N:Calor de friccin es la energa mecnica usada en vencer la resis-tencia de la friccin. Cualquier friccin genera calor. El peligro depende de la cantidad de energa

mecnica transformada en calor y la velocidad a la cual es generada.

CALOR DE ENERGIA MECANICA: El calor de energa mecnica es responsable de unnmero significatorio de incendios por ao.

CALOR DE COMPRESION: Calor de compresin es el calor liberado cuando el gas escomprimido. La causa de que la temperatura de un gas aumenta cuando es comprimido ha halla-

do aplicacin prctica en los motores diesel, donde el calor de compresin elimina la necesidad deun sistema de encendido. El aire es primero comprimido en un cilindro, despus de lo cual el ga-soil es inyectado con el aire comprimido vaporizado. El calor liberado cuando el aire es comprimi-do es suficiente para encender la mezcla gas-oil-aire vaporizado.

CALOR DE ENERGIA NUCLEAR: Como su nombre implica, calor de energa nuclear esel calor liberado a los ncleos de los tomos. El ncleo est compuesto por unidades de energamuy unidas por tremendas fuerzas que pueden ser liberadas bombardeando 1los ncleos de los

tomos con partculas de energa. La energa nuclear es liberada en forma de calor, presin y ra-diaciones nucleares. En la fisin nuclear la energa es liberada por separacin de ncleos; en lafusin nuclear la energa es la liberada por la fusin de ncleos. La energa liberada por el bom-

bardeo de ncleos es por lo menos 10 veces ms grande que la liberada en una reaccin qumicacomn. Una explosin nuclear resulta de la liberacin instantnea de gran cantidad de energa

nuclear calrica. El control de una fuente de energa liberada en tiempos de paz tiene igual usoque una usina generadora de energa elctrica.

COMBUSTION CON LLAMAS

Los vapores son destilados, los que bajo las condiciones de radiacin de calor son dis-ociados en molculas simples, hidrgeno libre, radicales libres y carbn libre. Debido a su evolu-cin continua, ellos se desprenden y empiezan a arder a sus lmites superiores de inflamabilidad,

cuando slo suficiente aire ha penetrado por difusin a travs de la zona de la llama. A medidaque estos vapores atraviesan la zona de la llama encuentran ms aire y, por consiguiente, conti-nan quemando hasta que finalmente alcanzan su lmite inferior de inflamabilidad en los bordes

exteriores de la zona de la llama. Las partculas de carbn libre, que dan a la llama su luminosi-

dad, son los componentes ms lentos en quemar y, en la mayora de los casos, no se encuentrapresente suficiente aire para quemar completamente el carbn dando por resultado final una emi-

sin de humo negro.


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COMBUSTION SIN LLAMAS: No es una combustin en el espacio, sino una oxidacin dela superficie. Esta clase de fuego tambin recibe las denominaciones de superficie al rojo, brasa,

incandescencia, etc.

REACCION EN CADENA: La reaccin en cadena de un fuego, es la fragmentacin de mo-lculas formando productos intermedios inestables que se denominan radicales libres. La con-centracin de los radicales libres es el factor determinante de la velocidad de la llama. La vida delhidrxilo radical libre es muy corta, aunque es lo suficiente como para ser de importancia vital para

la combustin de los gases.


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Cuando una batea que contiene un hidrocarburo es encendida, la misma producir unaclsica llama de difusin cuyo mecanismo de combustin se aprecia en la figura. Al encender la

batea se comienza a consumir el vapor en equilibrio con el lquido, el que es reemplazado pornuevo combustible evaporado por el calor radiante negro proveniente de las llamas. La combus-tin contina con un proceso acelerado de produccin de vapor. El intenso calor craquea los vapo-

res producidos en una variedad de fracciones de hidrocarburos de menor peso molecular, frag-mentos moleculares (radicales libres), tales como CH3, CH2, etc; hidrgeno libre y carbn libre.Estos elementos se producen en la regin comprendida entre las llamas y el espejo lquido del

tanque.

Dentro de la zona de quemado ocurren tres tipos de reacciones bsicas: 1) Los radicalesde hidrocarburos se combinan en una serie de etapas sucesivas con el 02 del aire, siendo reem-

plazadas las uniones C-H de dichos radicales por uniones C-C e H-, uniones que continan hastael final de la combustin en una cadena de reacciones conocidas como hidroxilacin.

En dichas reacciones el (OH) in hidrxilo es tanto formado como consumido, siendo el

responsable de la ramificacin de la cadena y de la velocidad de combustin.

2) El hidrgeno libre se oxida en una serie de etapas como se muestra:

2 H2+ O2 2H2O Reaccin condensada

La reaccin en cadena se interpreta as:

H2+ 2 H +

iniciacin

H++ O2 0H- + O =

H2+ O = 0H- + H+

OH- + H2 0H2+ H+

= energa de ignicin

La primera y segunda reaccin son referidas al proceso de ignicin y ambas son endotr-micas, no obstante la 3 y 4 son fuertemente exotrmicas de manera que el efecto total neto es


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exotrmico.

3) El carbn libre sigue un curso de reacciones completamente diferentes. En primer lugarla combustin es estrictamente superficial, sin llamas. La cintica de reaccin es muy lenta, y de-

bido a ello el carbn no quema totalmente pasando gran parte la zona de la llama como negrohumo (El tiempo de residencia en la zona de llama ss insuficiente para una total combustin). Elcarbn puro quema en cuatro etapas:

C + O2 CO2

C +1/2 O2 CO2

CO2+ C 2 CO (endotrmico)

CO +1/2 O2 CO2

La tercera reaccin es fuertemente endotrmica absorbiendo alrededor de ms del 60 % dela energa generada en la segunda reaccin.

química del fuego

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