Módulo IV. Fundamentos Teóricos y Técnicos

5/8/2018 Módulo IV. Fundamentos Teóricos y Técnicos - slidepdf.com

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Diploma de Especialización ProfesionalUniversitario en Servicios de Prevención,

Extinción de Incendios y Salvamento.MÓDULO IV: FUNDAMENTOS TEORICOS Y

TECNICOS

Jose Miguel Basset

Ingeniero Técnico en Química Industrial. Oficial del ConsorcioProvincial de Bomberos de Valencia

Adela Mauri y Jorge Verdú

Profesores Titulares Química Analítica. Universitat de Valencia

Juan Miguel Suay Belenguer

Ingeniero Industrial. Jefe de Sección de Innovación Tecnológicas delConsorcio Provincial de Alicante



ISBN: 84-96586-00-6 - 978-84-96586-00-0Depósito Legal: v-4185-2005© Los autoresComposición - compaginación: General Asde, S.A.®Imprime: Alfa Delta Digital S.L.Editorial: Alfa Delta Digital S.L.C/ Albocacer, 25 - 46020 Valencia (España)Printed in SpainReservados todos los derechos.

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DIPLOMA EPU SERVICIOS DE PREVENCIÓN, EXTINCIÓN DE INCENDIOS Y SALVAMENTO.MÓDULO IV: FUNDAMENTOS TEORICOS Y TECNICOS

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SUMARIO:

LA NATURALEZA DEL FUEGO. DINAMICA Y EVOLUCION DE LOS INCENDIOS. HUMOS YGASES DE COMBUSTION. EFECTOS EXPLOSIVOS, FLASHOVER Y BACKDRAUGHT............ ...... 6

1 NATURALEZA DEL FUEGO ............................................................... .......................................................... 6 1.1 DEFINICIONES BÁSICAS Y PROPIEDADES........................................................................ 6 1.2 REACCIONES QUÍMICAS: ENDOTÉRMICAS, EXOTÉRMICAS Y OXIDACIÓN............. 7 1.3 COMBUSTION................................................................................... ......................................................... 7 1.4 TEMPERATURAS DE IGNICIÓN Y AUTOIGNICIÓN................... ......................................................... 9

2 GASES DE COMBUSTIÓN ............................................................... ....................................... 10

2.1 EL PROCESO DE INCENDIO ........................................................... ....................................................... 10 2.2 AGENTES PASIVOS ................................................................ .............................................................. .. 10 2.3 TIPOS DE LLAMA...................... ..................................................................... ......................................... 11

2.3.1 LLAMAS DE DIFUSIÓN................. ................................................................ ................................... 11 2.3.2 LLAMAS PREMEZCLADAS................................................................................................... ............ 12

2.4 PIROLISIS .......................................................... ................................................................. ...................... 13 2.5 GASES DE INCENDIO ............................................................. .............................................................. .. 14 2.6 LÍMITES DE INFLAMABILIDAD.................. ................................................................ ......................... 14

2.6.1 LÍMITE INFERIOR DE INFLAMABILIDAD................................. .................................................... 14 2.6.2 LÍMITE SUPERIOR DE INFLAMABILIDAD............ ..................................................................... ... 15 2.6.3 RANGO DE INFLAMABILIDAD......................................................... .............................................. 16 2.6.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RANGO DE INFLAMABILIDAD .......................................... 17

3 DINÁMICA Y EVOLUCIÓN DE INCENDIOS........................................................... ................................ 18

3.1 DESARROLLO DE INCENDIOS ....................................................... ...................................................... 18 3.2 MECANISMOS DE PROPAGACIÓN ........................................................ .............................................. 19 3.3 FASES DEL DESARROLLO DEL INCENDIO EN UN RECINTO CERRADO...................................... 20 3.4 FACTORES DE INFLUENCIA......................... ................................................................ ........................ 24

4 FENÓMENOS ASOCIADOS AL DESARROLLO DE INCENDIOS EN RECINTOS CERRADOS .... 25

4.1 FLASHOVER ...................................................... ................................................................ ...................... 26 4.2 BACKDRAUGHT/BACKDRAFT ............................................................... ............................................. 26 4.3 EXPLOSIONES DE GASES DE INCENDIO............................................... ............................................. 27 4.4 SEÑALES Y SÍNTOMAS........................................................ ................................................................. . 29

5 TÉCNICAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS ..................................................................... ..................... 31

5.1 ATAQUE INDIRECTO ...................................................................... ....................................................... 34 5.2 ATAQUE DIRECTO............................................................................. ..................................................... 35 5.3 ENFRIAMIENTO DE LOS GASES DEL INCENDIO................................................................... ........... 36 5.4 MÉTODO DE ATAQUE OFENSIVO ............................................................. .......................................... 40

6 CONSIDERACIONES FINALES .............................................................. .................................................... 45 ANEXO TÉCNICO............................................................................................ ................................................. 49

SUSTANCIAS EXTINTORAS E INSTALACIONES..................................................................................... 58

1.- INTRODUCCIÓN............................................................... ............................................................... ........... 58

2.- CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS ......................................................... ............................................... 62

3.- AGENTES EXTINTORES.................................................................... ....................................................... 62

3.1.- AGUA....................................................... ............................................................... ................................ 62

3.2.- ESPUMA ........................................................... ................................................................ ...................... 65 3.3.- POLVO EXTINTOR................................................................ .............................................................. .. 68 3.4.- ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2).............................. ................................................................ ........... 70




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3.5.- HALONES......................................................... ................................................................ ...................... 71 3.6.- GASES HALOGENADOS...................................................... ............................................................... . 74 3.7.- GASES INERTES.................... ..................................................................... ........................................... 74 3.8.- ELECCIÓN DEL AGENTE EXTINTOR................................................................ ................................ 75

4.- EXTINTORES DE INCENDIO PORTÁTILES............................................................... .......................... 76 4.1.- EMPLAZAMIENTO DE LOS EXTINTORES................................................................... ..................... 80 4.2.- VERIFICACIÓN Y MANTENIMIENTO ............................................................. .................................. 81 4.3.- NORMAS DE UTILIZACIÓN .......................................................... ...................................................... 83

5.- INSTALACIONES FIJAS EN LOS EDIFICIOS............................................................................ ........... 83

5.1.- BOCAS DE INCENDIO EQUIPADAS (BIE) ....................................................... .................................. 84 5.2.- SISTEMAS DE DETECCIÓN Y DE ALARMA DE INCENDIO ........................................................... 85 5.3.- SISTEMAS DE EXTINCIÓN AUTOMÁTICA ............................................................ .......................... 86 5.4.- COLUMNAS SECAS.............................................................. ............................................................... . 87 5.5.- HIDRANTES............................................................ .................................................................... ........... 87 5.6.- ASCENSOR DE EMERGENCIA................. ................................................................ ........................... 88

6.- BIBLIOGRAFÍA ............................................................ ................................................................... ............ 89 HIDRÁULICA APLICADA A BOMBEROS..................................................... .............................................. 90

1 INTRODUCCIÓN ............................................................... ................................................................. ........... 90

2 CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA................................................ ............................................... 90

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS. DENSIDAD. VISCOSIDAD ......................................................... ........... 90 2.2 PRESIÓN ...................................................... ............................................................... ................................. 91

2.2.1 Definición de presión estática absoluta y manométrica...... ............................................................... 92 2.2.2 Barómetros y manómetros................... ..................................................................... .......................... 92 2.2.3 Presión dinámica. Altura de velocidad.............................................................................. ................. 94

2.3 HIDRODINÁMICA .............................................................. ............................................................... ............ 95 2.4 CAUDAL. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD ............................................................ ........................................... 97 2.5 ECUACIÓN DE BERNOULLI.......................................................... ................................................................ . 99 2.6 ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA................................................................ ......................................... 102 2.7 ECUACIÓN DE DESCARGA ........................................................... ............................................................... 104

3 BOMBAS CENTRÍFUGAS .......................................................... ................................................................ 105

3.1 ELEMENTOS Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA .......................................... 107 3.2 CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA BOMBA............................................................... ............................... 112 3.3 ALTURA DE ASPIRACIÓN. CAVITACIÓN ............................................................ ......................................... 113 3.4 MOTOBOMBAS. ELECTROBOMBAS. TURBOBOMBA................................................................ .................... 115 3.5 MECANISMOS DE CEBADO .......................................................... ............................................................... 116

4 INSTALACIONES HIDRAULICAS DE BOMBEROS....................................................................... ...... 118

4.1 I NSTALACIÓN BÁSICA ....................................................... ............................................................... .......... 118 4.1.1 Mangueras, mangotes y elementos auxiliares ....................................................................... ........... 119 4.1.2 Instalaciones de ataque y alimentación...................... ...................................................................... 120

4.2 LANZAS....................................................... ............................................................... ............................... 123 4.2.1 Lanza selectora de caudal y automática............................................................................ ............... 124 4.2.2 Monitores y lanza formadora de cortina ..................................................................... ..................... 125 4.2.3 Reacción y alcance de una lanza.... ............................................................................ ...................... 126

4.3 PÉRDIDAS DE CARGA ........................................................ ............................................................... .......... 128 4.4 PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN ................................................................ .................... 134 4.5 GOLPE DE ARIETE ............................................................. ............................................................... .......... 136 4.6 DOSIFICADORES Y GENERADORES DE ESPUMA ........................................................... ............................... 138

5 CÁLCULOS DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS DE BOMBEROS .............................................. 140 5.1 EJEMPLOS DE CÁLCULOS DE INSTALACIONES ............................................................. ............................... 141




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APÉNDICE: CONCEPTOS BÁSICOS DE FÍSICA .................................................................. ................... 147

A1.-R ÁPIDEZ, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN ........................................................... ......................................... 147 A2.- FUERZA, TRABAJO, ENERGÍA MECÁNICA Y POTENCIA.......................................................... .................... 148

A2.1.- Fuerza................................................................. .................................................................... ........ 148

A2.2.- Trabajo. Energía cinética y potencial........................................................... .................................. 150 A2.3.- Principio de conservación de la energía ....................................................................... ................. 152 A2.4.- principio de conservación de la energía............................................................. ............................ 152




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LA NATURALEZA DEL FUEGO. DINAMICA YEVOLUCION DE LOS INCENDIOS. HUMOS Y GASESDE COMBUSTION. EFECTOS EXPLOSIVOS,FLASHOVER Y BACKDRAUGHT

Jose Miguel Basset

1 NATURALEZA DEL FUEGO

El fuego es un proceso de combustión que se caracteriza por la emisión de calor y que ademásviene acompañado por la aparición de humo, llamas y/o brasas. Este proceso químico,también viene acompañado de una serie de efectos físicos como son la emisión de luz, y loscambios en el estado de agregación de las materias involucradas en el proceso.

Antes de entrar a analizar en profundidad la naturaleza del fuego, vamos a establecer una seriede definiciones que nos van a resultar útiles a lo largo de nuestra exposición.

1.1 DEFINICIONES BÁSICAS Y PROPIEDADES

Para alcanzar un adecuado grado de comprensión acerca del proceso que tiene lugar cuando el fuego se desarrolla, vamos a establecer una serie de definiciones y de

propiedades acerca de la materia en general:

Átomos: Son las partículas más elementales en la composición química de los

materiales. Las sustancias que se componen de un solo tipo de átomos sedenominan elementos. Los átomos se componen de un núcleo central compacto,alrededor del cual se mueven los electrones (unidades de materia cargadasnegativamente) en orbitales. Los núcleos se componen de protones (unidades demateria cargadas positivamente) y neutrones (los cuales poseen masa pero nocarga).

Moléculas: Se denominan así a las agrupaciones de átomos combinados en proporciones fijas. Las sustancias compuestas por moleculas que contienen dos omás tipos de átomos diferentes se denominan compuestos.

Formula química: La formula química indica el número de átomos de los

diferentes elementos que componen la molécula. Por ejemplo la formula del propano es C3H8. donde C indica los átomos de carbono y H los de hidrógeno.

Peso molecular: Indica el peso de una molécula expresado en gramos.

Densidad relativa: Es la relación entre el peso de una sustancia sólida o líquida yel peso de un volumen igual de agua. El valor de la densidad del agua se establececomo la unidad.

Densidad relativa de un gas: Es la relación entre el peso de un gas y el peso unvolumen de igual de aire seco a la misma temperatura y presión. También se

puede expresar como la relación entre el peso molecular del gas divido por 29,

siendo este valor el del peso molecular de la composición del aire.




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Presión de vapor: Es una medida del grado de volatilidad de las sustancias. La presión de vapor es la presión de equilibrio de un líquido o un sólido a unatemperatura dada. Se mide en Pascales (Pa), y la unidad usual es el kiloPascal(kPa). Las tablas de valores de la presión de vapor, se miden normalmente a una

temperatura de +20°C. Temperatura de ebullición: Es la temperatura (°C) a la que una sustancia se

transforma del estado líquido a estado gaseoso. En el punto de ebullición, la presión de vapor de la sustancia y la presión ambiente son iguales (normalmentees igual a la presión atmosférica es 101,3 kPa).

Pirolisis: Consiste en proceso de descomposición química o cualquier otraconversión química donde materiales compuestos se transforman en simples por efecto del calor. La palabra deriva del Griego “piro” = fuego y “lisis” = romper.

1.2 REACCIONES QUÍMICAS: ENDOTÉRMICAS, EXOTÉRMICAS YOXIDACIÓN

Se entiende por reacción química cuando dos materias interaccionan entre sí dando comoresultado productos con propiedades diferentes a los que originalmente formaron parte del

proceso, pudiendo o no generar o absorber energía durante la duración del proceso.

Dentro de las reacciones químicas existen varios tipos, y en concreto las que nos interesandesde el punto de vista del desarrollo de incendios son las reacciones químicas de carácter endotérmico, las de carácter exotérmico y las de oxidación.

1.2.1 Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas

El calor de reacción, es la cantidad de energía absorbida o liberada cuando una reacciónquímica tiene lugar. En las reacciones endotérmicas, las nuevas sustancias generadascontienen más energía que las materias reaccionantes, de manera que en estos casos se precisauna absorción de energía para que esta se produzca. En las reacciones exotérmicas, se generannuevas sustancias las cuales contienen menos energía que las materias reaccionantes, demanera que en este tipo de reacciones se desprende energía. En general, la energía puedeadoptar diferentes formas, pero en los procesos químicos lo habitual es que se manifieste enforma de absorción o desprendimiento de calor.

1.2.2 Reacciones de oxidación

En los procesos de incendio, las reacciones que tienen lugar son reacciones de oxidaciónexotérmicas. Este tipo de reacciones son complejas y no se conocen en su totalidad, sinembargo podemos hacer algunas consideraciones de carácter general.

Para que una reacción de oxidación tenga lugar, deben estar presentes un materialcombustible (combustible) y un agente oxidante. Los combustibles forman parte un grannúmero de materiales los cuales, debido a sus propiedades químicas, pueden ser oxidados

para generar especies estables, tales como dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).

1.3 COMBUSTION

La combustión, se define como una reacción química exotérmica de oxidación auto-mantenida en la cual intervienen materiales combustibles y generalmente el oxígeno del aire,




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que es quién actúa como agente oxidante. Como resultado del proceso, se obtiene undesprendimiento de calor y en la mayoría de los casos de luz. La combustión generalmentedesprende el suficiente calor como para que los materiales combustibles adyacentes alcancensu temperatura de ignición.

Para que un proceso de combustión tenga lugar, es preciso que se den tres condiciones básicas:

Suficiente cantidad de material combustible disponible. Debe existir algún materialsusceptible de arder y que sea capaz de reaccionar con el oxígeno del aire con elconsiguiente desarrollo de calor. La cantidad de gases inflamables (generadosdesde el principio, o como producto de la pirolisis) debe ser la suficiente para quela ignición ocurra. Los gases emitidos por los materiales combustibles sólidos por efecto de la pirolisis son inflamables.

Suficiente cantidad de oxígeno disponible. Las limitaciones volumétricas, propiasdel recinto donde se produzca el incendio, con el tiempo pueden reducir lacantidad de oxigeno disponible ya que este se consume en el proceso del incendio.El oxígeno es un constituyente básico del aire (21%). Además del oxígeno, el airese compone de Nitrógeno (78%), dióxido de carbono (0,03%) y gases nobles(0,97%). La concentración mínima de oxígeno necesaria – en una mezcla deoxígeno y nitrógeno – para mantener una combustión con llama de un material

bajo situaciones estándar se denomina índice de oxígeno, el cual se mide en porcentaje de O2 contenido.

Una temperatura suficientemente alta. Para alcanzar el nivel necesario de energía,

en la mayoría de los casos se necesita una fuente de energía externa. Latemperatura necesaria para que un sólido entre en combustión, se denominatemperatura crítica. Generalmente, la temperatura en la superficie de una materiasólida debe ser del orden de 300 a 400ºC para que ocurra la ignición utilizando unallama piloto.

Basados en la velocidad a la que puede tener lugar la combustión podemos clasificarlas entres tipos diferentes: combustión sin llama, combustión con llama y combustiones rápidas(explosiones)

Combustión sin llama: Solo ocurre en materiales combustibles sólidos, es relativamentelenta en comparación con la combustión con llama. Puede tener lugar en la superficie o en el

interior de materiales combustibles porosos cuando estos no se encuentran en el mismo estadoque el agente oxidante, por ejemplo cuando el combustible es un sólido y el agente oxidanteun gas. También se puede deber a una temperatura baja, pero es la composición química delmaterial combustible la que origina que el incendio genere brasa y no produzca llamas. Por ejemplo la brasa de un cigarrillo, que después de haberse encendido tan solo presenta brasa.Otro caso importante es el aislante de las paredes en el interior de los tabiques, si se le aportael suficiente oxígeno acabará en una combustión con llama. Otro ejemplo es el de lacombustión del poliuretano, el cual genera gases amarillos y blancos – los cuales son tóxicos-.En este tipo de incendios a menudo se observa que parte del poliuretano se carboniza, dejandoalquitrán y otras sustancias ricas en carbón. Por lo general una combustión sin llama producegrandes cantidades de productos de pirolisis los cuales no se oxidan a la vez.




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Combustión con llama: Este es el tipo de combustión que estamos acostumbrados a ver – incendios con presencia de llamas- . Como mencionamos anteriormente, solo la fase gaseosaarde en este tipo de combustiones.

A diferencia que en el caso anterior, este tipo de combustión se puede dar tanto encombustibles gaseosos, líquidos o sólidos.

Combustiones con llama en gases: las moléculas de los gases tienen la facultad de moverselibremente. Si aumentamos la temperatura, estas se moverán más rápidamente aún, lo cual setraduce en un aumento del volumen/presión del gas. En un incendio esto se traduce en que lasmoléculas colisionan violentamente provocando la ruptura de las mismas. Para que unincendio se inicie y se mantenga es necesario disponer de concentraciones determinadas deoxígeno y de gases combustibles, si estas proporciones no se alcanzan, la combustiónsimplemente no se producirá.

Combustiones con llama en líquidos: Como resulta evidente, por lo expuesto anteriormente,

los líquidos no arden por sí mismos, son los gases generados sobre la superficie del líquidolos que lo hacen, dependiendo la cantidad de gases emitidos de su presión de vapor. Latemperatura en este caso debe ser lo suficientemente alta para que se produzca gas en lasuficiente cantidad como para que se produzca la inflamación. A esta temperatura, especifica

para cada líquido, se le denomina temperatura de ignición.

Combustiones con llama en sólidos: al igual que los líquidos, los sólidos no arden por símismos. Deben ser como en el caso anterior convertidos en gases para que ardan.

Combustiones rápidas (explosiones): Este tipo de reacciones son más rápidas que lascombustiones con llama y van acompañadas de otros efectos peligrosos, como es la liberaciónde presión. Normalmente pensamos que solo los explosivos son capaces de reaccionar de esta

manera, pero existen muchas otras sustancias que en algunas condiciones pueden explotar – por ejemplo los gases inflamables-.

Podemos clasificar las explosiones en dos clases: deflagraciones y detonaciones.

La deflagración es una reacción cuya velocidad de reacción va desde 1 m/s a la velocidad delsonido. Cuando la velocidad de la reacción es mayor que la del sonido se considerandetonaciones.

1.4 TEMPERATURAS DE IGNICIÓN Y AUTOIGNICIÓN

La temperatura de ignición es la mínima temperatura (en °C) a la cual una sustanciainflamable emite los suficientes vapores en el aire, los cuales en presencia de una llama

pueden inflamarse. En los procesos de combustión los gases generados por las sustanciasinflamables tanto sólidas como líquidas deben alcanzar esta temperatura para poder comenzar el proceso de combustión. Además de la temperatura de ignición debemos hacer mención a latemperatura de auto-ignición la cual es la mínima temperatura (en °C) requerida para que unamezcla combustible/aire se inflame, sin necesidad de que exista una llama o cualquier otrafuente de ignición presente.

Desde el punto de vista de los procesos de combustión estas temperaturas son importantes, yaque marcan la posibilidad de que los materiales afectados por el proceso ardan o no, asímismo también regulan la posibilidad de que ciertos fenómenos asociados a los procesos de

incendio puedan tener lugar, tales como inflamaciones súbitas del tipo flashover, por ejemplo.




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2 GASES DE COMBUSTIÓNDe lo expuesto en el apartado anterior, podemos intuir que para que el proceso de combustióntenga lugar, debemos disponer de la materia en su estado gaseoso. En el caso de un incendio

las especies gaseosas procedentes de la descomposición o del cambio de estado (según elestado de agregación de los materiales combustibles) las tenemos presentes en el humogenerado por el incendio, el cual, por lo general viene acompañado de partículas de carbón noquemado y de diferentes especies gaseosas. Estos gases junto con la cantidad de airedisponible y las diferentes condiciones que se dan en los recintos donde potencialmente puedegenerarse un incendio van a definir el proceso y la dinámica del mismo.

2.1 EL PROCESO DE INCENDIO

En este proceso, las moléculas que componen los materiales combustibles, deben adquirir una

gran velocidad para que la colisión entre ellas sea lo suficiente violenta como para romperlasen átomos y/o radicales libres (los radicales libres, son partes – trozos - de molécula cargadoseléctricamente), esto es un requisito previo para que tengan lugar este tipo de reacciones.

En el proceso de la combustión tienen lugar varios procesos, donde algunos de ellos requierenenergía y otros la desprenden. En primer lugar, las moléculas – tanto las del combustiblecomo las de oxígeno – deben alcanzar una velocidad lo suficientemente alta como para quelas la colisión entre ellas sea lo suficientemente violenta para que un segundo proceso tengalugar. Este segundo proceso consiste en la división o escisión de las moléculas que hancolisionado en átomos y/o radicales libres. Ambos procesos requieren energía. Un tercer

proceso afecta a estos átomos y/o radicales libres convirtiéndolos en nuevas moléculas. Esteúltimo proceso, que genera nuevos enlaces entre los átomos creados, conlleva el

desprendimiento de energía en forma de luz y calor.Los tres procesos a los que hemos hecho referencia no conducen por ellos mismos a un fuegoque puede mantenerse por si mismo mediante una reacción en cadena. Tal reacción es elresultado de un cuarto tipo de colisión molecular: entre los átomos/radicales simplesoriginados y nuevas moléculas de combustible y/o oxígeno. Las nuevas moléculas decombustible y/o oxígeno se dividen por sí mismas en átomos/radicales adicionales, los cualesa su vez vuelven a colisionar con nuevas moléculas de combustible y/o oxígeno repitiéndoseeste proceso hasta que el combustible o el oxígeno se agotan.

De lo expuesto, se evidencia que el nivel de temperatura afecta directamente a la velocidad delas moléculas – tiene una gran influencia en que un incendio ocurra o no y la velocidad conque se desarrolle -.

2.2 AGENTES PASIVOS

Tal y como hemos descrito, se requiere que el combustible y el oxígeno estén presentes paraque, con la aportación de la energía necesaria en cada caso, la combustión ocurra. Sinembargo, existen una serie de agentes presentes durante el proceso que si bien no actúan deforma directa su presencia va a influir en el mismo. A estos agentes se les denomina "agentes

pasivos" de la combustión.

Los agentes pasivos, como comúnmente se les denomina, están presentes en cualquier proceso de combustión y no toman parte en la reacción química del proceso, pero su presencia




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afectará al comportamiento del incendio ya que absorberán o robarán parte de la energía queeste necesita para evolucionar.

Ejemplos de Agentes Pasivos son:

Gases no InflamablesDióxido de carbono y vapor de agua,

producto de la propia combustión

Hollín Partículas de carbón no quemadas

AguaEn función de la temperatura y humedad,

presente en los materiales combustibles

NitrógenoComponente del aire (79%) que no reaccionaen el proceso de combustión

2.3 TIPOS DE LLAMA

El efecto más importante de un incendio, son las llamas. La apariencia de la llama producida por la combustión de una sustancia puede facilitar información acerca de la eficacia(rendimiento) del proceso de combustión. En general se establecen dos tipos de llama: lasllamas de difusión y las premezcladas.

2.3.1 LLAMAS DE DIFUSIÓNSon el tipo de llamas más común en un recinto cerrado. Este tipo de llamas tiene lugar cuandoel combustible y el oxígeno se encuentran el uno con el otro. En este caso, el combustible y eloxígeno no se han mezclado de forma previa antes de su ignición (ambos se encuentranseparados, por lo general el combustible formando una bolsa gaseosa inmersa en aire). En estecaso lo que ocurre es una mezcla por difusión molecular del oxígeno en la superficie delvolumen de gas de combustible, lo cual es un proceso relativamente lento, aún cuando lavelocidad del proceso aumente por las elevadas temperaturas. Las llamas de difusión por logeneral son amarillas debido a la incandescencia del carbón que se forma en el proceso.

Un ejemplo típico es el de un quemador Bunsen cuando la apertura del aire está cerrada , lo

que resulta en una llama lenta, brillante y lacia. Lo mismo, por ejemplo, ocurre con la llama




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de una vela. Se estima que el rendimiento en el proceso de combustión de una vela es de un25%.

2.3.2 LLAMAS PREMEZCLADASEste tipo de llamas se dan cuando el combustible y el oxígeno se han mezclado previamente yla mezcla se encuentra dentro del rango de inflamabilidad antes de que la combustión se

produzca. Este tipo de llamas en el transcurso de un incendio en un recinto cerrado puedendarse cuando por ejemplo se produce un backdraught (ver sección de fenómenos asociados aldesarrollo de incendios).

Si volvemos a nuestro quemador Bunsen, descrito anteriormente, y en esta ocasión abrimos el paso de aire lentamente, esto permite al oxígeno y al combustible mezclarse de forma previaantes de que ocurra la combustión aumentando considerablemente la eficacia de la misma, locual se demuestra por el color, temperatura y velocidad de la llama.




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2.4 PIROLISIS

Anteriormente hemos definido lo que significa pirolisis, todas las sustancias, si se les aplicacalor, se descompondrán desde su estado sólido o líquido al estado vapor. Por tanto si unasustancia inflamable, que se encuentre como sólido o líquido se calienta, esta emitirá gases

inflamables y cuando se den las condiciones de concentración y temperatura adecuadas estosgases se inflamarán.

El contenido y estructura (pintura, madera, plásticos, productos textiles, etc.) incluidos en unrecinto, producirán gases inflamables debidos a la pirolisis, los cuales aumentaran suconcentración en la medida en que la temperatura aumente.

El proceso de pirolisis, puede tener lugar a partir de los 80 ºC. La pirolisis de la madera tienelugar entre los 150 - 200 ºC.

LLAMAS PREMEZCLADAS

Gases mezclados antes de la ignición

Por consiguiente arden limpiamente

Llama más caliente la cual puede distinguirse por:

El color de la Llama (azul)

Mayor ruido

Mayor velocidad de deflagración

Llama más estable pero más difícil de delimitar su borde debido a lo borroso de su perfil

Mayor eficacia de la combustión

LLAMAS DE DIFUSION

Gases no mezclados antes de la ignición

Por consiguiente no arden limpiamente

Llama más fría la cual puede distinguirse por:

El color de la Llama (naranja / rojo)

Menor ruido

Menor velocidad de deflagración

Perfil de la llama definido

Menor eficacia de la combustión




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2.5 GASES DE INCENDIO

Cuando se habla de los productos de la combustión se está haciendo referencia a los gases y partículas sólidas producto de la combustión. En el proceso de la combustión son los gases

producto de la descomposición/ruptura de los materiales combustibles, los que nos van ainteresar, pudiendo encontrar diferentes composiciones de los mismos y donde por lo generalvamos a encontrar subproductos de la combustión, y agentes pasivos, los cuales sin pretender extensivos podemos esquematizar en la siguiente tabla:

GASES NO INFLAMABLESPrincipalmente dióxido de carbono y vapor de agua

GASES INFLAMABLES

Debidos a la pirolisis y combustión

incompleta, incluido el monóxido de carbono

AIREFundamentalmente Nitrógeno (79%) yOxígeno (21%)

2.6 LÍMITES DE INFLAMABILIDAD

El análisis de la inflamabilidad de los gases procedentes de la pirolisis debe considerarsecomo el de cualquier otro gas inflamable, sin embargo, existe un factor que diferenciaclaramente unos de otros, mientras los gases de pirolisis están compuestos por una mezcla dediferentes gases que son función de los materiales que intervienen en el proceso y de las

propias condiciones del incendio (cantidad de oxígeno presente, temperatura, etc.), el resto delos gases inflamables con los que estamos acostumbrados a trabajar suelen ser gases decomposición simple, es decir, de un solo componente (butano, propano, etc.).

Precisamente esta característica, hace que al aplicar los criterios de inflamabilidad de un gassimple a los gases de incendio se haga difícil, por no decir imposible, establecer donde seencuentran sus límites así como el resto de características que definen su comportamiento.

Así pues, resulta difícil determinar con exactitud tanto los limites de inflamabilidad de estosgases como su propio rango, el cual, además, se ve influenciado en el caso de un incendio por la temperatura y la concentración de oxígeno, pudiendo incluso no presentar inflamabilidad sila temperatura no es lo suficientemente elevada y el valor de la mezcla ideal es alto. Sinembargo, no por ello, dejan de comportarse como gases inflamables y consecuentemente de

poseer un rango de inflamabilidad.

Vamos a analizar en que consisten estos límites y como varían en función de las condicionesdel incendio.

2.6.1 LÍMITE INFERIOR DE INFLAMABILIDAD

Se define como límite inferior de inflamabilidad (LII) la mínima concentración a la cual ungas mezclado con aire puede arder. Por debajo del límite inferior de inflamabilidad, laconcentración de vapores en aire es demasiado baja para permitir la combustión del producto.




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2.6.2 LÍMITE SUPERIOR DE INFLAMABILIDAD

Se define como límite superior de inflamabilidad (LSI) a la máxima concentración a la cual degas mezclada con el aire un gas mezclado con aire puede arder. Por encima del límite superior

de inflamabilidad, la concentración de vapores en aire es demasiado alta para permitir lacombustión del producto.

Si representásemos de forma gráfica la curva del efecto del incendio sobre la concentración decombustible, obtendríamos algo similar a lo representado en la figura

MÁS OXÍGENO MENOS OXÍGENO

ENERGÍA/ INTENSIDAD

0 2 4 10

LII MI LSI

COMBUSTIBLE % de PROPANO EN AIRE




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2.6.3 RANGO DE INFLAMABILIDAD

Entre las valores comprendidos entre el L.I.I. y el L.S.I. existe toda una gama deconcentraciones de gas que en la medida en que se combinan con el oxígeno del aire son

inflamables, a esta gama o rango de concentraciones se le denomina Rango de Inflamabilidad.Para cada gas, o mezcla de gases, existe una cierta concentración que es exactamente lanecesaria para que su combinación con el oxígeno produzca una reacción al 100% efectiva ode rendimiento total, en este punto es donde mayor y más notable se hace la intensidad conque se da el efecto de la ignición, y se le denomina punto de Mezcla Ideal (M.I.).

Es aquí donde la mezcla combustible/aire arde a la perfección, mientras que en los límites lohace con cierta dificultad.

A continuación se presenta una tabla donde se pueden apreciar los valores de inflamabilidadde algunos gases:

Producto Límite Inferior Mezcla Ideal Límite Superior

Acetato de etilo

Acetileno

Acetona

Amoniaco

Benceno

ButanoEtano

Etanol

Gasolina

Hidrogeno

Metano

Metanol

Monóxido de Carbono

Pentano

PropanoTolueno

2.2

2.0

2.0

15.0

1.4

1.83.0

3.0

0.7

4.0

5.0

6.0

12.0

1.4

2.01.2

4.0

7.4

4.8

21.0

2.6

3.05.4

6.0

1.6

28.8

9.0

12.0

28.8

2.4

4.02.2

11.4

80.0

13.0

27.0

7.0

9.012.5

19.0

7.0

76.0

15.0

37.0

74.0

7.8

10.07.0




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2.6.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RANGO DE

INFLAMABILIDAD

Fundamentalmente son dos los factores que influyen en el rango de inflamabilidad: Temperatura.

Concentración de oxígeno.

Efecto de la Temperatura: este efecto esespecialmente importante, ya que la temperaturainfluye tanto sobre el combustible como sobre elcomburente, de tal forma que el aumento de estaactúa sobre dos parámetros, el aporte de energíacalorífica al combustible, mediante el cual este seaproxima a los valores correspondientes a latemperatura de inflamación del material y enconsecuencia cantidades insignificantes de este

pueden resultar inflamables, y la disminución delefecto refrigerante del aire excedente en el recinto.

De esta manera cuando la temperatura aumenta el rango de inflamabilidad se modificatendiendo a desplazar el valor del L.I.I. hacia el valor cero en la misma proporción en quetiende a desplazar el valor del L.S.I. hacía valores más elevados con lo cual el rango deinflamabilidad se amplía. Según datos experimentales, por cada 100º de aumento de latemperatura, los límites de inflamabilidad se ven afectados en un 8%, de tal manera que laconcentración mínima para alcanzar el LII será un 8% menor mientras que la concentración

requerida para alcanzar el LSI será un 8% mayor.Efecto de la Concentración de Oxígeno: a diferencia de la temperatura, la variación en laconcentración de oxígeno afecta a los límites de inflamabilidad de forma distinta, y laimplicación es clara, si hemos definido la mezcla ideal como la cantidad de combustible queun volumen concreto de aire puede quemar, si el volumen de oxígeno contenido en el mismose reduce, lógicamente la cantidad de combustible que pueda arder será menor, es decir elvalor de la mezcla ideal se reduce.

Este efecto influye de manera distinta a los dos límites. Por una parte en el L.I.I. la mezclaapenas es combustible, debido principalmente al efecto refrigerante del aire circundante en

exceso, si el contenido de oxígeno en el airees normal o bajo, apenas va a influir en elinicio de la combustión ya que lasconcentraciones de oxígeno en las

proximidades de este límite están en exceso,todo se limitará a que una cantidad mínimade oxígeno esté presente para que la pequeñacantidad de combustible existente comience aarder.

Desde el punto de vista del L.S.I., el descensode la concentración de oxígeno provocará un

descenso del valor de la mezcla ideal de forma lineal, es decir contra menor sea la cantidad deoxígeno disponible más descenderá el valor de la mezcla ideal y en consecuencia el descenso




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del L.S.I. será aún más rápido, de tal forma que cuando la mezcla ideal y el L.S.I. coincidancon el L.I.I., no se producirá la inflamación, expresado en otros términos, la saturación oexceso de combustible producido por el incendio cuando existe una carencia de oxígeno,alcanzará antes los valores superiores en el rango que si la cantidad de oxígeno es la

normalmente requerida.

3 DINÁMICA Y EVOLUCIÓN DE INCENDIOSPara que un incendio se desarrolle y evolucione más allá del material donde se inicia, el calor liberado por el proceso de combustión debe ser transmitido más allá de dicho material haciafuentes de combustible adicionales. En la primera etapa de un incendio, el calor aumenta ygenera un cojín de gases calientes – también llamado pluma de incendio en diferentesmanuales –

3.1 DESARROLLO DE INCENDIOS

Cuando un incendio transcurre en un espacio abierto (en el exterior o en un gran edificio), elcojín de gases crece sin ningún impedimento, y se alimenta de aire en la medida que crece.Precisamente porque este aire aportado al cojín está más frío que los gases del incendio, estaacción tiene un efecto refrigerante en los gases generados por el incendio. La propagación delincendio en un área abierta se debe en origen a la energía calorífica que se transmite desde elcojín de gases a los combustibles cercanos. La propagación del incendio en exteriores puedeaumentar por la acción del viento y la inclinación del terreno que facilita el precalentamientode los combustibles por exposición.

El desarrollo de incendios en recintos cerrados es mucho más complejo que los declarados enespacios abiertos. A los efectos de esta explicación, consideraremos como recinto cerrado auna habitación o espacio cerrado en el interior de un edificio. Se define como incendio deinterior al incendio que transcurre en un espacio como el definido. El crecimiento y desarrollode un incendio de interior está controlado principalmente por la disponibilidad de combustibley de oxígeno, esto se traduce en dos posibilidades de evolución de un incendio: cuando elincendio se encuentra “controlado por el combustible” y cuando el incendio se encuentra“controlado por la ventilación”.

Cuando un incendio se encuentra controlado por el combustible, la cantidad de calor liberadoviene determinada por la cantidad de combustible que está participando en el proceso de

combustión. En tales casos, la disponibilidad de oxígeno es suficiente para todo elcombustible que en ese momento se encuentra involucrado en el proceso, y por ello es lacantidad de combustible la que limita la velocidad de crecimiento del incendio – podemosdecir que la cantidad de oxígeno es “ilimitada” -. Durante las etapas iniciales del incendio,este está a menudo controlado por el combustible.

Cuando un incendio se encuentra controlado por ventilación, es la cantidad de oxígenodisponible en el recinto – por ejemplo en función del tamaño de las aberturas - la queestablece la cantidad de calor liberado, ya que en este caso, se dispone de gran cantidad dematerial combustible en el proceso de combustión y literalmente no se dispone de suficienteaporte de aire para quemar todos los gases la velocidad a la que se están produciendo.

Durante un incendio controlado por ventilación predominará una combustión incompleta y parte de la combustión se desarrollará en el exterior de la habitación incendiada.




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3.2 MECANISMOS DE PROPAGACIÓN

La transferencia de calor determina la ignición, el incendio y la extinción de los materialescombustibles en la mayoría de los incendios. Normalmente se reconocen tres formas o

mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación.En un incendio se suelen dar varios de estos mecanismos de forma simultanea provocando la

propagación del incendio.

Conducción: Se conoce como el mecanismo de transmisión mediante el cual el calor setransfiere por contacto directo de un cuerpo a otro. La cantidad de energía caloríficatransferida por conducción a través de un cuerpo en un tiempo determinado es función de ladiferencia de temperatura y de la capacidad de conducir el calor entre los dos cuerposimplicados.

Convección: la transmisión de calor por convección implica la transferencia de calor a travésde un medio – puede tratarse de un medio gaseoso o líquido -. De esta manera, el calor

generado por una estufa se distribuye a lo largo de una habitación inicialmente calentando elaire en contacto con la estufa por conducción; el movimiento circulatorio de este airecalentado a través de la habitación a objetos distantes transfiere el calor por convección. Elaire caliente se expande y asciende, por esta razón, el calor transferido por conducción amenudo se produce en dirección ascendente, aunque las corrientes de aire pueden transportar el calor por convección en cualquier dirección.

Radiación: La transmisión de calor por radiación es la forma en que la energía viaja a travésdel espacio o a través de los materiales como ondas electromagnéticas, como la luz, las ondasde radio o los rayos X. En el vacío, todas las ondas de energía radiante se desplazan a lamisma velocidad de la luz. Al alcanzar un cuerpo, esta es absorbida, reflejada o transmitida.

La llama de una vela es un ejemplo común de radiación. El aire calentado por la llamaasciende mientras que el aire frío se desplaza hacia la vela para proporcionar más oxígeno a lallama, manteniendo el proceso de la combustión. Si colocamos la mano frente a la llama,experimentaremos sensación de calor. Esta energía se denomina calor radiante o radiación.




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3.3 FASES DEL DESARROLLO DEL INCENDIO EN UN RECINTOCERRADO

En los últimos tiempos, los investigadores han decidido describir los incendios que sedesarrollan en recintos cerrados en términos de etapas o fases que se suceden en la medida enque el incendio se desarrolla. Estas fases son las siguientes:

Ignición

Crecimiento

Flashover

Incendio totalmente desarrollado

Decrecimiento

La figura siguiente muestra el desarrollo de un incendio de interior en función del tiempo y latemperatura.

Debe entenderse que las fases representadas tratan de describir el complejo mecanismomediante el cual se desarrolla el incendio sin que se actúe sobre él, es decir, que se desarrollalibremente. La ignición y desarrollo de un incendio en el interior de un recinto constituye un

proceso muy complejo y en él influyen numerosas variables. Consecuentemente, no todos los

incendios pueden desarrollarse a través de cada una de las etapas descritas. Lo que el gráficointenta describir es la representación de un incendio como un suceso dinámico cuyocrecimiento y desarrollo depende de múltiples factores.

IGNICIÓN

La ignición describe el periodo donde todos los elementos capaces de iniciar el incendiocomienzan a interaccionar. El acto físico de la ignición puede ser provocado (mediante unachispa o llama) o no provocado (cuando un material alcanza su temperatura de ignición comoresultado del auto-calentamiento) tal como sucede en una combustión espontánea. En este

punto, el incendio es pequeño y generalmente se restringe al material (combustible) que se




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incendia en primer lugar. Todos los incendios – en espacios abiertos o en recintos cerrados-ocurren como resultado de algún tipo de ignición.

CRECIMIENTOPoco después de la ignición, comienza a formarse un cojín de gases de incendio sobre elcombustible incendiado. En la medida en que el cojín se desarrolla, comienza la succión oentrada de aire desde los espacios circundantes hacia el interior de la columna de gases. Elcrecimiento inicial es similar al de un incendio que transcurre en el exterior, en un espacio noconfinado, y su crecimiento está en función del combustible que ha comenzado arder en

primer lugar. No obstante, a diferencia de un incendio no confinado, el cojín de gases en unrecinto cerrado se ve rápidamente afectado por la distancia al techo y las paredes del recinto.El primer factor de influencia es la cantidad de aire que se incorpora a la columna de gases.Dado que el aire está más frío que los gases calientes procedentes del incendio, el aire ejerce

un efecto refrigerante en las temperaturas del interior del cojín. La ubicación de la fuente decombustible en relación con las paredes del recinto determina la cantidad de aire que seintroduce y en consecuencia el grado de enfriamiento que tiene lugar. Fuentes de combustiblecercanas a las paredes implican un menor aporte de aire y por consiguiente unas mayorestemperaturas en las columnas de gases. Fuentes de combustibles en las esquinas todavíalimitan más la entrada de aire en la columna de humo y es donde se consiguen mayorestemperaturas. Este factor afecta significativamente las temperaturas en el desarrollo de lascapas calientes de gases que se encuentran sobre el incendio. Como el volumen de gasescalientes aumenta, estos comienzan a propagarse hacia el exterior del recinto cuando alcanzanel nivel del techo. Los gases continúan dispersándose hasta que alcanzan las paredes delrecinto. La profundidad de la capa de gases comienza entonces a aumentar.

La temperatura en el recinto durante este periodo depende de la cantidad del calor por conducción en el techo y paredes del recinto así como del flujo calórico procedente de losgases que se sitúan en la parte superior, la ubicación del foco del incendio inicial y de lacantidad de aire que entra. Las investigaciones muestran que la temperatura de los gasesdisminuye conforme aumenta la distancia a la línea central de la columna de gases. La figuramuestra la pluma generada en un incendio de interior tipo y los factores que afectan eldesarrollo de la temperatura de la capa de gases calientes.

La etapa de crecimiento continua si se dispone de suficiente combustible y oxígeno. Los

incendios en interiores en la etapa de crecimiento están generalmente controlados por el




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combustible. En la medida que el incendio crece, aumenta la temperatura en todo el recinto, aligual que lo hace la temperatura de la capa de gas a nivel del techo.

Si la cantidad de aire aportado al incendio no es la suficiente (incendio controlado por ventilación) los gases calientes (pero por debajo de la temperatura de autoinflamación)saldrán al exterior provocando, según las condiciones, una elevación del plano neutro, y laentrada de aire limpio a través de la zona de presión negativa únicamente como consecuenciade la liberación de presión en la zona de presión positiva, cuando este aire alcance el foco olos focos de ignición el efecto se traduce en un nuevo aumento de la cantidad de gases de

pirolisis y de la presión en el recinto, un descenso nuevamente de la cantidad de oxigeno y laliberación de gases enriquecidos de incendio al exterior a través de la vía de entrada de aire.

Una vez alcanzado este punto, el proceso descrito no cesará, al contrario tenderá a reiterarsede forma que el ciclo establecido se irá repitiendo de forma sucesiva generando lo queconocemos como pulsaciones (o respiración) del incendio, estas acrecentarán su intensidad enla medida en que los valores de temperatura dentro del recinto aumenten como consecuencia

de las aportaciones energéticas procedentes de las combustiones que se generan, lo que provoca a su vez que la cantidad de aire que entra cada vez sea mayor.

FLASHOVER

El fenómeno conocido como Flashover consiste en la transición entre las etapas de unincendio en fase de crecimiento a la de incendio totalmente desarrollado. Durante la etapa deflashover, las condiciones en el recinto cambian muy rápidamente, siendo esta laconsecuencia que más claramente marca esta etapa. Estos cambios se producen en la medidaen que el incendio pasa de estar controlado por la combustión de los materiales que han

comenzado a arder en primer lugar (incendio controlado por combustible) hasta que este seextiende a todas las superficies de los materiales combustibles que se encuentran dentro delrecinto. La capa de gases calientes que se desarrolla a nivel del techo durante la etapa decrecimiento provoca la incidencia de calor radiante sobre los materiales combustibles alejadosdel foco inicial del incendio, tal como se muestra en la figura.

Por lo general, la energía radiante desde la capa de gases calientes excede los 20 Kw/m 2

cuando se produce el flashover. Este calor radiante es el que da origen a la pirolisis de losmateriales combustibles que se encuentran en el interior del recinto.

Mediante la energía radiante procedente del cojín de gases generados durante esta etapa estos

elevan su temperatura hasta alcanzar la de ignición.




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A pesar de que los científicos definen el flashover de diferentes formas, la mayoría basan sudefinición (momento en el cual comienza a producirse) basados en la temperatura del recinto,y como consecuencia de la cual resulta la ignición simultanea e incluso la auto-ignición detodos los combustibles contenidos en el mismo.

Aunque el fenómeno no se asocia una temperatura exacta, este suele darse en un rangocomprendido entre los 483º C y 649º C. Este rango se corresponde con la temperatura deauto-inflamación (609º C) del monóxido de carbono (CO), uno de los gases más comunesobtenidos como resultado de la pirolisis.

Justo antes de que tenga lugar el flashover, se suceden diferentes fenómenos dentro delrecinto incendiado: Las temperaturas aumentan rápidamente, los combustibles adicionales enel recinto se ven envueltos en el proceso, y todos ellos emanan gases combustibles comoresultado de la pirolisis. Cuando el flashover ocurre, los materiales combustibles en el recintoy los gases generados por la pirolisis se incendian. El resultado es un incendio totalmentedesarrollado en el recinto.

El calor liberado por una habitación totalmente incendiada en la fase de flashover puedealcanzar valores que superan los 10.000 Kw.

Los ocupantes que no hayan escapado de un recinto antes de que se produzca el flashover probablemente no sobrevivirán. Los bomberos que se encuentren en un recinto cerradocuando se produce un flashover se encuentran en una situación de extremo peligro aunque seencuentren equipados con su Equipo de Protección Personal.

INCENDIO TOTALMENTE DESARROLLADO

La etapa de incendio totalmente desarrollado tiene lugar cuando todos los materialescombustibles en el recinto se encuentran incendiados.

Durante este periodo de tiempo, todos los combustibles incendiados en el interior del recintoestán liberando la máxima cantidad de calor posible generándose grandes cantidades de gasesde incendio. El calor liberado y el volumen de gases de incendio producidos dependen delnúmero y tamaño de las aberturas de ventilación en el recinto.

En esta etapa, el incendio frecuentemente ya se encuentra controlado por ventilación, y es por ello que se generan grandes cantidades de gases no quemados.

Durante esta etapa, los gases de incendio no quemados es probable que comiencen a fluir desde el recinto donde se esta desarrollando el incendio hacia espacios adyacentes u otros

recintos. Estos gases se inflaman si entran en espacios donde el aire es más abundante y si seencuentran a las temperaturas de inflamación o auto-inflamación.




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DECRECIMIENTO

En la medida en que el fuego consume el combustible disponible, la cantidad de calor

liberado comienza a disminuir.Una vez el incendio vuelve a estar controlado por el combustible, la cantidad de calor liberadodisminuye, y la temperatura dentro del recinto comienza a descender. La cantidad de restosardiendo (rescoldos) pueden, sin embargo, generar temperaturas moderadamente altas en elrecinto durante algún tiempo.

3.4 FACTORES DE INFLUENCIA

Para que un incendio se desarrolle desde la etapa de ignición hasta la de decrecimiento, sonvarios los factores que afectan a su comportamiento y desarrollo en el interior del recinto:

Tamaño, número y distribución de los huecos (aberturas) de ventilación.

Volumen del recinto.

Propiedades térmicas de los cerramientos del recinto.

Altura del techo del recinto.

Tamaño, composición y localización de las fuentes de combustible que se incendianen primer lugar.

Disponibilidad y ubicación de fuentes de combustible adicionales (combustiblesobjetivos del incendio).

Para que un incendio se desarrolle, debe existir suficiente aporte de aire para mantener lacombustión en la etapa de ignición. El tamaño y número de los huecos de ventilación en unrecinto determinan si el incendio se desarrollará o no en su interior. El tamaño del recinto suforma y la altura del techo determinan si se formará una capa de gases calientes significativa.

La ubicación de la fuente de combustible inicial es también muy importante en el desarrollode la capa de gases calientes. Los cojines generados por fuentes de combustible en el centrode un recinto toman más cantidad de aire y se enfrían más que aquellas que se encuentran

contra las paredes o esquinas del recinto.De los factores de influencia expuestos cabe destacar el papel fundamental que adoptan en lavelocidad con que el incendio se desarrolla en el recinto, las propiedades térmicas de loscerramientos, o lo que es lo mismo su capacidad de transmitir calor y la altura del techo delrecinto.

Capacidad de la Estructura de Transmitir Calor: va a determinar la cantidad decalor que se puede concentrar para contribuir a la velocidad de desarrollo del incendioy la que se va a disipar al ambiente exterior.

Altura del techo del recinto: Los techos juegan un papel no menos importante en la

velocidad de propagación del incendio, de tal forma que los techos bajos van afavorecer una propagación mucho más rápida que los techos altos, ya que en los primeros, la llama alcanza rápidamente el techo propagándose rápidamente a lo largo




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de él, suministrando de esta forma la energía de radiación necesaria para que loselementos combustibles contenidos en el recinto alcancen en menos tiempo la energíade activación necesaria y contribuir así a la rápida evolución del incendio.

Si las llamas no llegan al techo, la cantidad calor radiado es menor y la evolución delincendio queda condicionada por la proximidad de los materiales al foco de ignición.

Podemos decir, y este es un factor importante a la hora de evaluar la fase delincendio donde nos encontramos, que el momento crítico o de transición del incendiollega precisamente cuando las llamas alcanzan el techo, ya que como hemos dicho elvalor de la energía radiante aumenta de forma considerable.

4 FENÓMENOS ASOCIADOS AL DESARROLLO DEINCENDIOS EN RECINTOS CERRADOSEn la sección anterior hemos tratado en profundidad las etapas que forman parte deldesarrollo de un incendio en un recinto cerrado, y se ha hecho especial hincapié en lo queconsiste el fenómeno conocido como flashover. Sin embargo, como conclusión lógica a todo

lo expuesto hasta el momento, cabe la siguiente reflexión:Si la evolución de un incendio va a estar determinada por las condiciones en que elcombustible y el comburente se combinan en función de los parámetros expuestos, cabeesperar, que cada incendio se va a desarrollar de forma diferente y por lo tanto podemosencontrarnos con tantas situaciones distintas, como escenarios seamos capaces de imaginar.

En realidad esto es cierto, cada incendio va a evolucionar de forma diferente, enconsecuencia, resultaría absurdo el planteamiento de infinitos escenarios con el fin de dar explicación a cada uno de ellos.

En la actualidad, se distinguen tres tipos de escenarios, como los más habituales que se pueden producir en el incendio de un recinto cerrado, y estos se basan en los tipos de

fenómenos en que el incendio puede derivar, estos fenómenos asociados al desarrollo de




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incendios en recintos cerrados se conocen como: Flashover, Backdraught – o más conocidocomo backdraft, en inglés americano – y explosiones de gases de incendio.

4.1 FLASHOVER Hemos definido flashover en la sección donde hablamos de las etapas de un incendio, sinembargo se debe remarcar el hecho de que cuando el flashover se produce marca unincremento drástico en las condiciones del incendio debido al confinamiento de la habitación.Si en un incendio se alcanzan las condiciones de flashover, esto implica siempre que elincendio alcanzará su etapa de totalmente desarrollado en la cual todo el combustible que seencuentra dentro del recinto participa en el mismo y la temperatura aumenta. Puede darse elcaso de que en el recinto no todos los gases generados ardan, debido a que la cantidad de airedisponible está limitada. Para ser más precisos, diremos que un incendio que se está viendolimitado por la cantidad de aire aportado es un incendio “controlado por ventilación”. Cuando

se alcanza esta situación, la producción de CO junto con el resto de productos de combustiónque componen el humo y la energía desprendida alcanzan sus máximos valores. Así mismo, laconcentración de oxígeno en la capa de humo se hace prácticamente cero. El periodo deflashover marca la transición en la cual el desarrollo del incendio que previamente estabasiendo controlado por los materiales combustibles pasa a continuación a estar controlado por las condiciones de ventilación, las cuales dependen del recinto y de la geometría del edificio.

Además de todo lo descrito, debemos incidir en que en un incendio solo llegaremos a estaetapa si se dispone de la suficiente cantidad de aire para que todo el proceso descrito tengalugar, lo cual no implica necesariamente que todo el gas combustible generado puedaquemarse.

Finalmente, y a pesar de toda la controversia que la denominación del término flashover hagenerado con el paso del tiempo, debemos decir que es el único término - a diferencia de losde Backdraught/backdraft, explosiones de gases de incendio, rollover, etc.. - recogido por lanorma ISO 8421-8 de 1990 (International Standards Organization), donde se define como:

"TRANSICIÓN RÁPIDA AL ESTADO DONDE TODAS LAS SUPERFICIES DE LOS MATERIALES CONTENIDOS EN UN COMPARTIMENTO SE VEN INVOLUCRADOS EN UN INCENDIO".

Con lo que al menos, en este caso, se cuenta con una definición aceptada a nivel internacional,la cual ha puesto punto final a un discusión en el mundo científico prolongada en el tiempo.

4.2 BACKDRAUGHT/BACKDRAFT

Cuando un incendio se encuentra controlado por ventilación puede producirse un backdraft.En algunos casos el backdraft puede ser muy violento debido a una inflamación muy rápidade los gases del incendio en un recinto – tan rápidos que no hay tiempo de reaccionar -. Por consiguiente es muy importante ser capaz de identificar los signos que indiquen que esto

puede ocurrir.

Un backdraft puede ser definido de la siguiente manera: En un incendio que esté siendocontrolado por ventilación, por ejemplo, porque no se ha podido llegar al punto de transición




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entre flashover e incendio totalmente desarrollado debido a la insuficiente ventilación a travésde las aberturas, genera una situación donde se generado muchos gases no quemados en lahabitación incendiada. Cuando una puerta, ventana o cualquier otra vía de entrada de aire esabierta, este es succionado hacia el interior de la habitación. Este aire introducido se mezcla

con los gases del incendio dando lugar a un premezcla en algún lugar de la habitación -generalmente en la parte inferior del cojín de gases donde las turbulencias son más acusadas -.La ubicación de la fuente de ignición juega un papel crucial en este momento, ya que va adeterminar la cantidad de gases que se van a mezclar con el aire entrante antes de que ocurrala ignición. En el momento de la ignición se producen llamas de difusión y premezcladas. Enla zona de premezcla la llama de premezcla se propaga rápidamente. Tras la aparición de estallama, los productos calientes de la pirolisis son empujados y mezclados con la capa quecontiene más aire, generando una llama de difusión. La rápida combustión genera un aumentode la temperatura y la consecuente expansión de los gases en la habitación incendiada, lo cual

provoca que los gases que no se han inflamado sean expulsados fuera de la habitación dondefinalmente se inflaman – generalmente formando una bola de fuego -, ya que en el exterior suele haber disponibilidad de aire. Un backdraft puede acabar haciendo que una habitaciónincendiada alcance el estado de incendio totalmente desarrollado, pero algunas veces lahabitación simplemente queda vacía de gases de incendio y solo permanecen en su interior

pequeños focos de incendio.

4.3 EXPLOSIONES DE GASES DE INCENDIO

En casos extremos, puede darse una premezcla muy buena del aire con los gases de incendioexistentes, lógicamente, esto suele darse en las zonas exteriores a la propia habitaciónincendiada, donde las condiciones de turbulencias en los gases de incendio y las presiones

pueden favorecer esta situación, en este caso se puede producir lo que se denomina como unaexplosión de gases de incendio la cual trae aparejado un potente incremento de la presión.Este fenómeno, afortunadamente, es poco probable.

Aunque queda claro que flashover y backdraught son dos fenómenos diferentes, existenademás situaciones donde pueden ocurrir igniciones de gases de incendio en el interior de

compartimentos. Estos "eventos" adicionales pueden no ajustarse necesariamente a cualquierade las definiciones anteriores pero presentaran un desenlace similar en términos de

Desarrollo del Incendio en Compartimentos VentiladosDesarrollo del Incendio en Compartimentos sin suficiente Ventilación

Tiempo

Pulsaciones

Ventilación Límitada

Flashover

T e m p e r a t u r a

BACKDRAUGHT




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propagación rápida del incendio. Es importante para los bomberos tener un conocimiento básico de todas las situaciones que pueden llevar a tales igniciones bajo condiciones variablesen las que una estructura se ve afectada por un incendio.

La formación de llamas de tamaño variable de gases de incendio puede ocurrir en elinterior de un edificio. Éstas pueden existir en el propio compartimento incendiado, oen los compartimentos adyacentes, vestíbulos de entrada y corredores. También

pueden trasladarse a cierta distancia de la fuente de ignición a través de huecosestructurales o falsos techos. El “aporte de aire y/o una fuente de calor no es unrequisito para la ignición” de estos gases, los cuales ya han alcanzado un estado de

pre-mezcla, simplemente esperando una fuente de ignición. Si en este punto apareceuna fuente de ignición, entonces la deflagración resultante se parecerá a un

backdraught pero en términos reales, lo que ocurre es una explosión de humo o gasesde incendio.

Puede ocurrir una ignición extensa de gases de incendio calentados en el lugar dondeestos se mezclan con el aire, en la salida del recinto. Esto puede tener lugar en una puerta o ventana y el fuego resultante puede provocar un retroceso de la llama hacia elinterior del compartimento a través de las capas de gas, algo similar a un retroceso dellama en un quemador Bunsen.

Aunque puede ser difícil diferenciar entre explosión de gases de incendio y backdraught,existen tres factores fundamentales que hacen que las explosiones de gases de incendio seandiferentes:

Conducción

El calor puede trasladarse del recinto incendiado a otros compartimentos. Esto puedeocasionar que otros materiales se descompongan y produzcan pirolisis en el interior de otros compartimentos, los cuales no están afectados por el propio incendio.

Filtración

Puede producirse una filtración de gases de incendio desde el recinto incendiado através de diferentes huecos, cavidades y conductos a otros compartimentos, los cuales

pueden incrementarse con el paso del tiempo.

Tipo de Construcción

Las características de los diferentes tipos de construcción influenciaran la posibilidadde que se produzca una explosión de gases de incendio, no solo debido a la filtraciónreferida anteriormente, sino también por combustiones lentas causadas por el calor radiante del incendio. Estas combustiones lentas pueden estar confinadas en el interior,

por ejemplo, de paneles tipo sándwich, si no se detectan, se permitirá la formación degases de incendio incontrolados.

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Pág. 29

4.4 SEÑALES Y SÍNTOMAS

Existen una serie de “señales” y “síntomas” que nos pueden ayudar a “diagnosticar” la posibilidad de que tenga lugar cualquiera de los fenómenos antes descritos. Para ello bastará

con aprender a efectuar un análisis “rápido” de los conceptos que hemos utilizado hasta elmomento.

De esta forma, la detección comienza antes de introducirse en el recinto siniestrado, así si enla entrada al propio incendio, nos encontramos con un recinto abierto con poca cantidad dehumo y un frente de llamas desarrollándose libremente podremos decir que estamos ante unincendio en pleno desarrollo, aquí podremos decir que el incendio se desarrolla en las

proximidades del Límite Inferior de Inflamabilidad, ya que los gases de incendio estaránardiendo en la medida en que se producen, sin dar lugar a mezclas inflamables ricas encombustible.

Si nos encontramos con que por los huecos de puertas o ventanas, vemos que columnas de

humo denso formando grandes volutas se inflaman al contacto con el aire exterior, podremosdeducir que el incendio se encuentra en una etapa donde el aporte de aire al incendio esinsuficiente como para alcanzar el estado de incendio totalmente desarrollado, pero sí con lasuficiente temperatura como para que en el exterior (donde se dispone de la suficientecantidad de aire) los gases se inflamen por el efecto que provocan las llamas procedentes delfoco de incendio y que se trasladan por la inter-fase (cojín de gases que salen y aire que entra)del plano neutro.

Finalmente si estas volutas son significativas, no se inflaman al contacto con el aire yobservamos pulsaciones a través de orificios o rendijas, debemos tener en cuenta la

posibilidad de que ocurra un backdraught.Sin embargo, podemos encontrarnos con que estos síntomas externos no son claramentevisibles y accedamos al recinto, en este caso debemos saber que en el proceso de incendio,nos encontramos con que las propias llamas están compuestas por gases inflamados, de loscuales el que se encuentra en una mayor proporción es el nitrógeno (aproximadamente un64%), generándose una estratificación de gases en el cojín debida a la diferencia de densidadde las distintas especies gaseosas presentes, en general los gases de incendio son menosdensos que los del exterior ya que 1 m3 de aire pesa 1,2 Kg., mientras que la misma cantidadde llamas puede pesar unos 0,3 Kg.

Estos factores tienen su importancia ya que en el cojín de gases superior se establecen

diferentes zonas de calor como consecuencia de los diferentes gases que lo componen, lo que por otra parte evidencia la existencia de zonas de flujo laminar a diferentes temperaturas.




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Debido a este hecho los sonidos se amortiguan (al igual que ocurre con el forro del capó delos coches) haciéndose patente una sensación de silencio debido a que las ondas sonoras serompen o amortiguan al atravesar las capas de diferente densidad.

Los síntomas que preceden a un flashover, en este caso, son precisamente la amortiguacióndel ruido crepitante del incendio, lo cual da una sensación de falsa seguridad al bombero quese encuentra en el interior del recinto, seguido de un aumento súbito de la temperatura.

En resumen podemos concluir lo siguiente:

Antes de entrar en un compartimento los bomberos necesitan decidir si es seguro entraro no.




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Los siguientes signos indican el desarrollo de un flashover:

INCENDIO VENTILADO CALOR RADIANTE DOLOROSO DOTACIONES FORZADAS A PERMANECER AGACHADAS POR LAS ALTAS

TEMPERATURAS SUPERFICIES CALIENTES LLAMAS A NIVEL DEL TECHO DESCENSO DEL PLANO NEUTRO INCREMENTO EN LA VELOCIDAD DE PIROLISIS INCREMENTO DE LA TURBULENCIA EN EL PLANO NEUTRO*

*Un aumento en la velocidad y/o turbulencia de los gases indica que la situación evoluciona

rápidamente hacia Flashover. Puede observarse un Efecto Ondular de los gases.

Los bomberos necesitan reconocer las condiciones donde se puede presentar una situación de backdraught. El factor más importante para determinarlo es conocer la HISTORIA DELINCENDIO, como por ejemplo saber cuánto tiempo lleva el incendio en marcha, o que tipode materiales estaban involucrados en el mismo.

Los siguientes signos indican la posibilidad de que se produzca un Backdraught:

INCENDIO CON VENTILACIÓN LIMITADA O SIN VENTILACIÓN HUMO NEGRO ESPESO, AMARILLO Y/O FRIO LLAMAS AZULES PUERTAS Y VENTANAS CALIENTES VENTANAS ENEGRECIDAS DE HOLLÍN AUSENCIA DE LLAMAS VISIBLES AIRE SIENDO ARRASTRADO (SUCCIONADO) HACIA EL INTERIOR (RUIDO

DE SILBIDO) PULSACIONES DE HUMO a través de pequeños huecos en las entradas.

5 TÉCNICAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOSHemos definido el origen y evolución de un fenómeno natural como es el desarrollo de unincendio en las condiciones que se pueden dar en un recinto cerrado.

Si se analizan los factores que lo controlan vemos que se hace difícil intentar definir todas las posibilidades a través de las cuales puede evolucionar el fenómeno, y consecuentemente todaslas acciones que podemos adoptar para su control, este conocimiento solo es posibleadquirirlo con el suficiente entrenamiento y con la propia experiencia adquirida en losdiferentes servicios en los que se ha participado (acabamos de definir el principio de queningún incendio se parece a otro).




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Sin embargo lo que sí podemos hacer es definir unas pautas de actuación que podemos aplicar en todos ellos y que creo que en la medida en que se respeten y se pongan en práctica nos

pueden ayudar servicio tras servicio a tener un mayor nivel de eficacia en nuestrasintervenciones.

Cuando un incendio se desarrolla en el interior de un compartimento aparecen dos capasseparadas.

La capa superior contendrá los productos del incendio (gases de incendio) y la capa inferior

contendrá el aire remanente en la habitación. A la línea de separación imaginaria de estas doscapas se le denomina plano neutro.

A medida que el incendio se desarrolla la presión en la capa superior aumentará debido alaumento de la temperatura y a la producción de gases desde la fuente de ignición y por efectode la pirolisis.

En la capa inferior la presión decrecerá ya que el aire remanente en el compartimento estásiendo utilizado y arrastrado hacía el incendio.




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Extinción con Agua

El agua es un medio ideal de extinción ya que esta se encuentra disponible en abundancia ycuando se aplica a un incendio esta incide sobre todos los lados del triángulo del fuego, es

decir:

Reduce la concentración deCOMBUSTIBLE

La rápida conversión del agua a vapor y su expansión,diluye los gases inflamables. Además reduce la

producción de gases inflamables por efecto de la pirolisis, ya que se reduce el calor. La expansión del aguaa vapor empuja al exterior algunos de los gasesexistentes.

Reduce el CALOR Absorbe el calor cuando el agua líquida se convierte en

vapor.

Reduce la concentración deOXÍGENO

El vapor limita la cantidad de oxígeno que llega alincendio sofocándolo.

Cuando el agua se transforma en vapor, esta expande su volumen a razón de 1:1700 veces a latemperatura de 100 ºC. Si la temperatura aumenta a 450 ºC el vapor duplicará su expansión,es decir, 1:3500.

En la siguiente tabla podemos observar como aumenta la expansión del vapor de agua enfunción de la temperatura

El 80 % de la energía de los incendios será absorbida por la transformación del agua delestado líquido a estado vapor.

Así por ejemplo, si aplicamos un litro de agua a un incendio y la temperatura final resultantees de 450 ºC, esta tomará el 80% del calor ya que producirá 3500 litros de vapor.




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TÉCNICAS DE EXTINCIÓN

Una intervención bien realizada supone evitar que se den episodios de flashover o backdraught.

La forma de conseguir pasa por la combinación de dos acciones, por una parte se deberá hacer disminuir la temperatura de los gases calientes mediante la técnica adecuada de aplicación deagua y por otra sacar a la mezcla de su rango de inflamabilidad mediante la dilución de losgases de incendio mediante el vapor de agua generado. Posteriormente se extinguirán losfocos de ignición.

Cuando se introduce una partícula, o dicho con mayor propiedad, cuando se introduce un flujode partículas en el seno de un cojín de gases calientes inflamados, la diferencia detemperaturas entre las partículas que componen dicho flujo y la de las llamas, provocan quealrededor de cada una de estas partículas se genere un espacio de extinción, al menos mientrasestas no igualan su temperatura con la de las llamas. A este efecto se le denomina efecto

Devy.De esta manera, cuando se extingue una llama con polvo químico, alrededor de cada partículade polvo se forma una zona de aproximadamente 1 mm de espesor donde no existecombustión, la suma de todos estos espacios “sin llama” acaba por extinguirla, por supuestocon independencia del efecto inhibidor de la reacción de combustión que provoca laincorporación del polvo químico al proceso de combustión.

Si se pudiesen obtener gotas de agua lo suficientemente pequeñas y compactas entre sí en elinterior de la llama, ésta también se extinguiría.

Para conseguirlo, la cantidad de gotas necesarias serán función de la temperatura de los gasesincendiados y de la cantidad de flujo de los mismos.

Teóricamente, según cálculos empíricos realizados, se necesitarían unos 200 millones degotas de agua por metro cúbico de llama para su extinción según el efecto descrito. Si lasgotas de agua se mueven rápidamente entre las llamas, estas enfriarán un volumen mayor.Según Krister Gilselsson y Mats Rosander este efecto comienza a notarse cuando las gotas deagua adquieren un diámetro cercano a los 0,3 mm. lo que equivaldría a unos 2,83 litros deagua.

Las diferentes técnicas de extinción las podemos agrupar en las siguientes:

Ataque IndirectoAtaque DirectoEnfriamiento de los gases del incendio

5.1 ATAQUE INDIRECTO

Esta técnica es desarrollada durante la segunda guerra mundial, donde se aplicaba con notableeficacia en los incendios que se declaraban en los buques de guerra. Su efectividad, sencillezy seguridad para los efectivos de intervención la hicieron convertirse en la técnica por excelencia en este tipo de incendios. Sin embargo para el caso de edificios deben tenerse en

cuanta también otros parámetros.




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Intención

El principio de esta técnica consiste en generar una gran cantidad de vapor de agua, para

conseguir esto se dirige el agua al interior del compartimento intentando que esta impactecontra los cerramientos y superficies calientes, con el fin de producir la mayor cantidad devapor posible y crear una sobre presión, la cual desplazará hacia el exterior el aire y sofocaráel incendio.

Este método debe utilizarse solamentedesde el exterior del recinto, cuandono existen víctimas en el interior delcompartimento.

ProcedimientoSe utiliza agua pulverizada con el conoen posición de abertura media dirigidaa la parte superior y circundante delfuego. La lanza debe moverse enforma circular de forma que se asegurela máxima cobertura.

EfectoSe consigue un doble efecto, por una parte enfriar y por otra diluir los gases del incendio.Enfriar la estructura del compartimento. Por otra parte las grandes cantidades de vapor

producido ejercen un efecto de sofocación sobre el incendio. El plano neutro desciende, con laconsecuente reducción de la visibilidad y el empeoramiento de las condiciones de seguridad para los bomberos y las víctimas.

Solo debe ser aplicado desde el exterior del compartimento debido a las grandes cantidades devapor a alta temperatura que se producen.

5.2 ATAQUE DIRECTO

IntenciónCon esta técnica se pretende extinguir directamente el/los foco/os de ignición.Resulta útil en los incendios que seencuentran en su etapa inicial, cuando elincendio es exterior o para rematar elincendio una vez controlado.

Se aplica directamente sobre el lugar donde se encuentra el foco del incendio.

ProcedimientoSe aplica chorro/niebla con ajuste del cono en un ángulo mínimo dirigido directamente al foco

del incendio.




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EfectoExtinción del fuego. Posibles daños causados por el agua. Entrada de aire en el

compartimento por efecto Venturi, lo cual puede provocar el incremento del incendio si no seutiliza correctamente.

Se generan una condiciones muy severas tanto para los bomberos como para las posiblesvíctimas atrapadas en el interior.

5.3 ENFRIAMIENTO DE LOS GASES DEL INCENDIO

El uso de la técnica de enfriamiento de los gases del incendio, también denominada por

algunos autores como técnica tridimensional (3D) o agua-niebla, supone atacar directamente ala fase gaseosa del incendio, es un método relativamente reciente e innovador que se empezóa desarrollar a principio de los años 80 en Suecia y que en el momento actual se encuentraampliamente adoptado en todo el mundo.

Debe quedar claro que tales aplicaciones se utilizan -no (solamente) para la extinción delincendio- principalmente para "asegurar" la vía de penetración al incendio y reducir laprobabilidad de que se produzcan episodios de flashover-backdraught y/o Explosionesde Gases de Incendio.

Esta técnica no ha sido diseñada para reemplazar los métodos de ataque "directo" o

“indirecto” al incendio utilizando el agua en la forma descrita anteriormente, sino queconstituye una técnica por sí misma. Esta debe aplicarse conjuntamente con las expuestasanteriormente para obtener su finalidad, que en definitiva es la de incrementar la seguridad yefectividad de los equipos de bomberos.

La técnica de "Enfriamiento de Gases", cuando se utiliza como una herramienta de extinciónde incendios, consiste en colocar el agua pulverizada directamente en los gases de incendiocalientes o incendiados, utilizando proyecciones cortas y rápidas de forma que permitancontrolar la cantidad de agua necesaria de la forma más controlada posible en la zona desobrepresión.

La consecuencia, será la incorporación de un flujo de gotas de aguas que se moverán en elseno de los gases calientes y/o inflamados de manera que en su trayectoria hasta evaporarsegenerarán "zonas de extinción" y de contracción de los gases haciendo que el plano neutro seeleve.

La aplicación de esta técnica implica un control bastante riguroso de la cantidad de aguaaplicada, ya que pequeños excesos pueden provocar grandes cantidades de vapor (mayorescuanto mayor sea la temperatura).

El efecto que se consigue de esta forma es el del enfriamiento de la masa gaseosa caliente y por consiguiente su contracción.

Si la cantidad de agua aplicada es la correcta la contracción que se producirá en los gasescalientes será mucho mayor que la expansión producida por el vapor del agua aplicada, y




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de esta forma el resultado final será la contracción del volumen de final de gases (gasescalientes enfriados más el vapor de agua) frente al que había inicialmente (gases calientessolamente).De esta forma quedará libre el espacio que queda delante de los bomberos que manejan la

lanza. Esta maniobra, de hecho, genera una presión negativa en el interior del compartimentoincendiado y los bomberos no se ven afectados por las quemaduras que provoca la expansióndel vapor a altas temperaturas. Además también se incrementan las probabilidades desupervivencia de las víctimas que se puedan encontrar en otros compartimentos.

Para conseguir este efecto, es necesario el uso de lanzas específicas mediante las cuales se puede controlar el caudal y el ángulo de salida del agua. La idea es conseguir un cono de aguaajustado al volumen de la masa de gases calientes y combinar el caudal y la presión en bombade manera que el tamaño de la gota oscile alrededor de los 0.3 mm de diámetro.

De no mantener estos parámetros, las gotas de agua podrán ser demasiado ligeras, con lo cualno serán capaces de moverse en el seno de la masa gaseosa antes de evaporarse, o incluso no

podrán alcanzar la misma. O por el contrario ser demasiado pesadas, con lo que las gotasentrarán en la masa gaseosa y caerán al suelo nuevamente con lo cual no se evaporan

perdiéndose así un elevado porcentaje de su capacidad de restar energía al incendio.

Así mismo la lanza debe ser manipulada de una forma determinada, generando “pulsaciones”de agua de manera que se llegue a conseguir de forma adecuada el efecto antes descrito.

Básicamente existen tres "técnicas de pulsaciones" diferentes:

Pulsaciones cortasPulsaciones largasPulsaciones largas con barrido

Pulsaciones cortas

ProcedimientoSe debe ajustar una posición del

cono de la lanza donde obtengamosel ángulo suficiente para abarcar elmayor volumen posible de gasescalientes/llamas.

Efectuar pulsaciones cortas,dirigidas directamente sobre losgases del incendio en la zona desobrepresión.

Podemos fijar un caudal de lanza próximo a los 100 l/min.

Efecto




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Enfriar y diluir los gases inflamables y por consiguiente prevenir que los gases de incendioalcancen su temperatura de auto-ignición. Este tipo de pulsaciones es práctico cuando la cargade fuego es pequeña y se quiere aprovechar al máximo el efecto de absorción de energía alevaporarse el agua. También permite un control mayor del agua aplicada.

La aplicación de pulsaciones cortas sobre un volumen relativamente grande de gases calienteso de llamas comporta un gran esfuerzo por parte del bombero, ya que se deben realizar conmucha rapidez y muy seguidas ya el caudal de agua proyectado en cada una de ellas es

pequeño. En estos casos resulta más aconsejable alargar la pulsación con el fin de introducir un flujo mayor de agua en el cojín de gases.

Pulsaciones largas

Procedimiento

Como hemos comentado en elapartado anterior, con estas pulsaciones conseguimos introducir un caudal mayor de agua en el cojínde gases clientes o llamas. La

posición a adoptar en el cono de lalanza será, al igual que en el casoanterior, el necesario para abarcar elmayor volumen posible de gasesclientes.

Ya que el requerimiento de caudalen este caso es mayor podemos optar

por mantener el de 100 l/min. Tener en cuenta que estamos aumentandoel tiempo de la pulsación y por tanto introduciendo más cantidad de agua. O bien pasar uncaudal mayor si fuese necesario.

En este caso podemos optar en reducir el ángulo del cono, con lo cual el alcance será mayor y por consiguiente mantenernos a mayor distancia. O por el contrario, aumentar el tamaño delcono, con lo que conseguiremos abarcar un mayor volumen de gases calientes, perodeberemos acortar la distancia al frente de llamas para poder llegar a él con el agua.

En consecuencia la radiación recibida por el bombero, también aumentará.Ajustar el tiempo de la pulsación, dependiendo de la respuesta de los gases calientes al ser atacados. Mientras se observe que los gases se contraen y la visibilidad aumenta podemosseguir con la pulsación, cuando se genere vapor y el plano neutro comience a descender deberemos parar. Dirigir el agua directamente sobre la zona de sobre presión a los gasesincendiados.

Si observamos que con este tipo de pulsaciones, no conseguimos el efecto deseado, es decir,elevar y mantener el plano neutro y la visibilidad, y tampoco nos vemos sobrecogidos por grandes nubes de vapor de agua, es un indicativo de que el flujo de gases calientes o llamas alque nos enfrentamos requiere de un mayor caudal.

También puede ser un indicativo de que estamos tratando con un volumen de gases calientesmuy grande y en consecuencia el caudal de agua requerido es mayor, en estos caso podemos




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optar por efectuar pulsaciones más largas intentado “barrer” todo el volumen de gasescalientes o llamas.

EfectoEnfriar y diluir las llamas en combustión, permitiendo además a los bomberos penetrar en elinterior del compartimento.

Pulsación larga con barrido

ProcedimientoEn este caso, tratamos de conseguir un caudal de agua adecuado a la cantidad de fuego o degases calientes presentes en el recinto donde estamos intentando penetrar.

En este caso intentaremos utilizar un ángulo para el cono de la lanza que nos permita llegar

sin problemas al cojín de gases o llamas. Podemos mantener el caudal en unos 150 a 200l/min. O incluso pasar a una posición cercana a los 300 l/min.

Al igual que con las pulsaciones largas, dirigir el chorro directamente sobre la zona de sobre presión a los gases incendiados moviendo la lanza en forma que podamos “barrer” todo elvolumen de gases calientes o llamas, intentando proyectar la mayor cantidad de posible degotas de agua en el seno de los gases calientes, ya que cuando hablamos de grandes volumnesde gases calientes se precisan de grandes caudales para neutralizarlos, es decir, enfriarlos ysacarlos fuera de rango para evitar que se incendien.

EfectoEn este caso, habrá que estar muy atento a la evolución del incendio. Si se observa queefectuado este tipo de aplicaciones la intensidad del incendio disminuye, continuaremos asíhasta ir alcanzando el control. Si a pesar de ello el incendio no remite, deberemos plantearnosla posibilidad de utilizar caudales de agua aún mayores o incluso retirarse a una zona segura.

Utilización efectiva del agua

Para efectuar de la forma más eficiente posible el enfriamiento de los gases de incendio, es preciso disponer de una lanza adecuada que proporcione el tipo de niebla (agua pulverizada)adecuado y ser capaz de suministrar un caudal aproximado de 300 l/m.

La proyección a los gases calientes se realiza mediante pulsaciones, tal como se ha expuesto.De esta manera, la evaporación del agua aplicada provoca una contracción de los gasesinflamados o calientes con la consiguiente elevación del plano neutro.

Dicha contracción se debe al descenso de la temperatura provocado en los gases de incendio.Cuando la cantidad de agua utilizada y la forma en que se aplica son las correctas, el efectoglobal es el de una contracción. El volumen inicial de gases de incendio se contraerá, mientrasque el agua aplicada se vaporizará. Si la maniobra es correcta, entonces el volumen totoal degases en el recinto, es decir, el volumen de los gases de incendio contraídos más el del vapor de agua generado, será inferior al volumen inicial de los gases calientes.

Con el fin de mantener estos parámetros estables, en la extinción de un incendio los

buceadores de humo deben mantener un delicado equilibrio entre las cantidad de aguaaplicada y el volumen final del conjunto de gases en el recinto, con el fin de mantener al




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mínimo la cantidad de vapor producido pero aportando el agua suficiente para extinguir elincendio.

Un gran exceso de agua daría lugar a grandes cantidades de vapor, haciendo que el planoneutro descienda, empeorando así las condiciones para los bomberos, ya que se reduce elcampo de visión y quedan expuestos a un “aumento de la temperatura aparente” comoconsecuencia de la fuerte corriente de vapor de agua sobrecalentado (a más de 100ºC) que

penetra sin dificultad en el interior del equipo de protección individual.

Para enfriar la máxima cantidad de gases con la mínima cantidad de agua, el tamaño de lasgotas desde la lanza deben mantenerse tan pequeño como sea posible, y así aumentar lasuperficie del agua disponible para enfriar.

Estas gotas aplicadas en pulsaciones cortas asegurará un enfriamiento rápido a medida queestas atraviesan los gases calientes produciendo la mínima cantidad de vapor. Así mismo, seaseguran unas condiciones en el interior del compartimento lo más confortables posibles.

También permitirá tener un control más eficaz sobre el posible exceso de vapor de agua, yaque será posible dejar de aplicar agua cuando el exceso no sea demasiado grande, en casocontrario, no será posible corregir con tanta eficacia.

Además de la cantidad de agua utilizada, el lugar donde esta se coloca es importante también.Si el agua que aplicamos cae sobre el piso porque no llegamos a los gases calientes, no estásiendo efectiva, por consiguiente el agua debe aplicarse en el interior de la capa de gasescalientes donde se aprovechará en su mayor parte.

Conseguir el nivel de técnica adecuado en el uso de la lanza, es una cuestión de familiarizarsecon ella y de entrenamiento. En general las primeras veces estas maniobras no resultansencillas, por lo que es necesario practicar con asiduidad.

En general la experiencia y la práctica en extinción de incendios en maniobras controladas, permitirán al bombero utilizar la técnica más adecuada en función de las circunstancias particulares de cada situación de incendio.

Los factores que determinan el caudal necesario de la lanza son:

EL TAMAÑO DEL COMPARTIMENTO LA NECESIDAD DE RESCATAR VÍCTIMAS TIPO Y TAMAÑO DE LA LANZA EL CONTENIDO DEL COMPARTIMENTO LA EXTENSION DEL INCENDIO

5.4 MÉTODO DE ATAQUE OFENSIVO

Este método se desarrolló a principios de los años 80 en los servicios de extinción deincendios en Suecia. Su precursor, el ingeniero de fuego Sueco Krister Giselsson, puso todosu empeño en diseñar tanto la primera lanza de caudal regulable capaz de conseguir el tamañonecesario de las gotas de agua, como en definir la actuación que los bomberos debían seguir

en el interior de un recinto incendiado.




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Este método de extinción es el resultado de la aplicación práctica de los conceptos previosteóricos establecidos anteriormente. De tal manera que se combinan las técnicas de extinciónantes descritas en un orden establecido

Se aplica en recintos donde existen gases de combustión originados por un incendio. Suimplementación va más allá de la mera forma en que debemos proyectar el agua.

El método consiste en un aprovechamiento integral tanto de las técnicas de extincióndescritas como de los efectos físicos derivados del uso adecuado del agua.

Para ello se establece un procedimiento articulado en cinco acciones. Del correcto desempeñode las mismas dependerá el éxito en la intervención. De la observación y del rigurososeguimiento del procedimiento por parte de la dotación dependerá que la intervención severifique de forma rápida y eficaz.

La técnica consiste en un método agresivo hacia los gases del incendio, recordemos que éstos podían ser de alto contenido energético o normal, y los podíamos encontrar inflamados o sin

inflamar, dentro o fuera de su rango de inflamabilidad, dependiendo de la forma en que elincendio haya evolucionado.

Como consideración previa, se debe matizar que en toda intervención debe establecerse conanterioridad un procedimiento mediante el cual se establezca el número de bomberos que vana intervenir, y las tareas que cada uno de ellos realizará. También es conveniente dar nombrea estos procedimientos con el fin de optimizar el tiempo de intervención y sobre todo lacoordinación.

Otro de los problemas con que nos vamos a encontrar es el del tipo de instalación a utilizar para la aplicación de esta técnica.

Como se ha dicho, este método se desarrolla en Suecia, en la década de los 80 se utilizabanlíneas de manguera de 1,5 pulgadas, es decir, de 38 mm de diámetro, y bombas de baja presión, lo que les permitía alcanzar sin problemas caudales comprendidos entre los 100 y los300 l/min.

Según su estándar, estos debían ser los requerimientos mínimos para introducirse en unincendio de interior. En la actualidad, han aumentado su diámetro de manga hasta los 42 mmy siguen utilizando bombas de baja presión.

En nuestro país, este tema es uno de los más polémicos, ya que nuestros diámetros demanguera son de 25, 45 y 70 mm.

Si se quiere mantener este estándar nos vemos obligados a desembocar en las siguientes

opciones:

Instalación con baja presión y mangueras de 45 mm de diámetro, con lo cual debemosasegurar una presión en punta de lanza de 8 bares y regular el caudal de la lanza en la

posición más apropiada a la carga de fuego a que se enfrenten los bomberos. De estamanera siempre dispondremos de ese caudal máximo de 300 l/min. e incluso mayor yaque podremos llegar hasta los 475 l/min. con una abertura de cono adecuada al frenteque se desea cubrir.

El segundo tipo de instalación que se puede tratar de efectuar, es con una línea de 25mm de diámetro y utilizar alta presión, con una lanza adecuada para trabajar en estascondiciones.




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Aquí los requerimientos de bomba suelen estar entre los 25 y 30 bar de presión paraque en la posición de 115 l/min., podamos obtener un caudal próximo a los 300 l/min.(nunca superior a los 240 l/min.), la abertura del cono será la misma que en el casoanterior.

Como se puede deducir de la lectura anterior, la polémica queda sobre la mesa, ya que el usode líneas de 25 mm para ataque de incendios a interiores, está más que extendida en nuestro

país. Sin embargo, tampoco se nos debe escapar que en determinadas circunstancias estamostrabajando en precario, en cuanto a caudales se refiere.

Además, si estamos planificando un ataque en un edificio de altura, las enormes perdidas decarga que se generan en una línea de 25 en alta presión, pueden llegar a jugarnos una mala

pasada a la hora de intervenir.

En cualquier caso, en función de la situación, deberá ser el mando de la unidad deintervención quién decida, en base a su valoración de la situación, el tipo de instalación a

llevar a cabo.Establecidos estos parámetros iniciales podemos resumir en 5 pasos el método de ataqueofensivo:

Como consideración previa, y tal como se ha expuesto, el mando a cargo de la unidad deintervención, debe efectuar una “lectura del recinto/edificio” previa a la entrada de los

bomberos desde la cual identifique los factores descritos anteriormente de tal forma que elequipo de intervención pueda tener una idea aproximada de la fase del desarrollo del incendioen que éste se encuentra.

1. Asegurar la entrada/salida al recinto:El binomio de bomberos queva a introducirse en el recinto,debe de observar la cantidad dehumos, el color, la densidad yla forma en que los gases deincendio se desarrollan en elexterior a través de las puertasy ventanas, pues este es unindicador del estado de la

temperatura y concentración delos gases.

De esta forma, se dispondrá de una idea aproximada en cuanto a la posibilidad de queel incendio evolucione hacia un episodio de backdraught al abrir la puerta y que losgases evolucionen desde el límite superior de inflamabilidad hacia el rango deinflamabilidad, o en general cualquier otro de los fenómenos que hemos descrito. Paraevitarlo, se “aseguran” el acceso y salida del personal, mediante la proyección deagua pulverizada sobre la puerta y los gases que ya se encuentren en el exterior enfriándolos.

Cuando los dos acceden al interior del recinto, en el lugar por donde penetran debe

permanecer otro miembro del equipo de ataque para asegurar que los gases que




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saldrán al exterior no se auto-inflamen y observar su evolución con el fin de hacer salir al equipo del interior o reforzarlo en caso de ser necesario.

Utilizar la protección de puertas y paredes, permaneciendo siempre agachados.

Recordar que las paredes son más resistentes que las puertas y darán una mayorprotección antes de entrar, por tanto cuando sea posible utilizar las paredes comoprotección antes que las puertas.

2. Control de temperatura:

Tras la penetración del binomio, debe tenerse la precaución de restringir en la medidade lo posible la entrada de aire al recinto, con el fin de evitar el aporte de oxígeno alincendio, y proceder inmediatamente a proyectar agua en la zona de presión positiva

para enfriar y diluir los gases del incendio, a esta operación se le denomina “control

de temperatura” .

Esto se consigue ajustando la apertura de la puerta de manera que quién quede en esa posición puede abrir o restringir el paso de aire en función de la necesidades. Tambiéncon esta acción se consigue tener una idea de cuál es el volumen de gases calientes quese tiene sobre la dotación de intervención.

Esta acción se efectúa sobrelos gases que nosencontramos nada más entrar en el recinto, mediante

pulsaciones cortas y rápidas

tal y como se ha expuestoanteriormente, si el agua

proyectada se gasifica deforma rápida, significa quetenemos altas temperaturasde los gases de combustión ydebemos actuar rápidamenterefrescando y diluyendo estosgases, si es preciso mediante pulsaciones algo más largas aunque no menos frecuentes.




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3. Ataque ofensivo a los gases del incendio/ llamas:

En la medida en que se avanza, se deben efectuar pulsaciones de agua con el fin deenfriar y diluir los gases de combustión, cuando nos encontremos con el frente dellamas donde los gases decombustión se encuentran ensu pleno desarrollo,actuaremos de forma“ofensiva” aumentando elefecto de las pulsaciones,

prolongando si es preciso eltiempo de la pulsación yreduciendo el tiempo entre

ellas, teniendo en cuenta queno debemos aplicar máscantidad de agua de lanecesaria, ya que de locontrario romperíamos elequilibrio entre los volúmenes de gases generados, provocando un fuerte incrementode la cantidad de vapor de agua el cual a una temperatura superior a los 100º Cocuparía la mayor parte del volumen del recinto provocando quemaduras mucho másgraves que las que el propio incendio generaría por efecto del calor radiante yanulando así mismo el efecto deseado de enfriamiento y aumento de visibilidad comoconsecuencia de la contracción de los gases de combustión.

4. Pintar paredes:

Si persistimos en el ataque a los gases de combustión, finalmente conseguiremoscortar el avance de propagación del incendio de tal forma que solo quedará activo elfoco primario del incendio y el efecto de destilación de los materiales próximos a él enestado de pirolisis como consecuencia de la inercia térmica que todavía sigueacompañando al proceso.

En este punto se procede a“pintar paredes” , lo cualconsiste en aplicar un caudalmuy pequeño de agua en lassuperficies calientes (como si seestuviese pintando) de tal formaque el proceso de pirolisis seinterrumpa.

ProcedimientoAplicar agua a chorro pleno, es decir, con el cono al mínimo. Utilizar un caudal de

agua pequeño, dependiendo de la penetración requerida. Dirigir el agua hacía las zonasaltas de tal manera que esta se descuelgue hacía abajo.




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EfectoEvitamos la pirólisis de los materiales en combustión detrás del recorrido de accesohacía el foco/s del incendio y en la misma habitación donde se ha producido elincendio. De esta forma evitamos la posibilidad de que una vez controlados los gases

calientes o las llamas se produzcan acumulaciones de gases por pirólisis, que nos puedan generar una inflamación posterior

5. Ataque directo:

Una vez detenido el proceso de pirolisis y por consiguiente deacumulación de gases, se

procede a finalizar la extinciónmediante el “ ataque directo” al

foco primario del incendio, paralo cual no es necesario actuar con un caudal excesivo, sino elmínimo necesario paraconseguir enfriar y cortar deforma definitiva el proceso deincendio.

Si se sigue la secuencia que se acaba de definir, se está asegurando que la intervención de launidad sea segura, bajo el punto de vista de evitar que el incendio pueda superar su capacidadde ataque y en caso contrario de disponer de la suficiente cantidad de agua para protección.

6 CONSIDERACIONES FINALES

Cuando los bomberos se encuentran en el interior de un compartimento deben considerar siempre las tres opciones siguientes:

Mantener la posición

Desplazarse hacia adelante

Retirarse

Proteger su posición utilizando el enfriamiento de gases.

Atacar los gases de incendio utilizando enfriamiento degases con pulsaciones cortas o largas o con barridos.

Si las condiciones se complican, retroceder protegiéndose así mismos utilizando enfriamiento de gases y atacar desdela puerta de acceso o utilizar mangueras de gran diámetro.

Los bomberos deben intentar utilizar la mínima cantidad de agua y de la forma más efectiva posible, asegurándose de que el plano neutro se mantenga tan elevado como sea posible,aunque enfriando y diluyendo la mayor cantidad posible de gases de incendio en la zona de

sobrepresión.




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Si el método de enfriamiento de gases se aplica correctamente entonces los gases de incendiose diluirán y enfriaran lo suficiente para mantenerlos alejados de su rango de inflamabilidad.

Utilizando la técnica de pintar para "PINTAR" las superficies calientes con agua enfriará las

superficies e impedirá la producción de más gases de incendio inflamables generados por la pirolisis.

Procedimientos de Acceso

Utilizar la protección de puertas y paredes, permaneciendo siempre agachados.

Recordar que las paredes son más resistentes que las puertas y darán una mayorprotección antes de entrar, por tanto cuando sea posible utilizar las paredes comoprotección antes que las puertas.

Procedimiento de Entrada y Apertura.

Antes de que los bomberos atraviesen la entrada del compartimento deben asegurar que se ha efectuado una buena evaluación de las condiciones externas, observando lossignos y síntomas de flashover y backdraught.

Evaluar de qué forma abre la puerta y asegurarse de que los bomberos se encuentranen el lado seguro en el caso de que se produzca una deflagración súbita, de maneraque el desplazamiento de la puerta no les produzca lesiones.

Utilizando la lanza con un ajuste para agua pulverizada con chorro cerrado, proyectar una pequeña cantidad de agua en el hueco entre la apertura de la puerta el marco. Si

hay un compartimento adyacente, pasillo o corredor, esta acción evitará que los gasesde incendio calientes se inflamen cuando se pongan en contacto con el aire fresco.

Una vez abierta la puerta, asegurarse de que tienen el control de la puerta en todomomento, los bomberos deben hacer una rápida evaluación del interior delcompartimento, observando las condiciones, disposición de la habitación y cualquier víctima en las proximidades. Si los bomberos se encuentran disponibles para entrar,entonces bien con pulsaciones largas o cortas dependiendo de la situación que se les

presente, deben dirigirse hacia el interior del compartimento, cerrando la puerta tan pronto como sea posible después de haber entrado.

Esta acción debe repetirse tantas veces como sea necesario hasta que pueda efectuarse

la entrada en el compartimento. Al entrar en el compartimento, los bomberos deben estar pendientes de observar los

gases de incendio en todo momento mientras se alejan del umbral de la puerta. Debehacerse un control de la temperatura mediante "pulsaciones cortas" dirigidas sobre suscabezas para controlar la temperatura de los gases calientes.

Debe seguirse inmediatamente proyectando agua mediante más pulsaciones en la zonade sobrepresión utilizando pulsaciones cortas o largas en la medida que lascondiciones lo requieran.

Cada pulsación debe dirigirse a diferentes posiciones dentro de la zona de

sobrepresión, de esta manera se obtiene el máximo efecto de enfriamiento de los gasesde incendio utilizando la menor cantidad de agua, aunque evitando en la medida de lo posible una “acción de barrido”.




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El bombero que maneja la lanza debe encontrar un fino equilibrio aplicando lacantidad de agua nebulizada adecuada en la zona de sobrepresión evitando excederseen la cantidad. Esto solo puede obtenerse analizando y observando cada situación en laque se vea envuelto.

Este procedimiento debe repetirse permitiendo de esta manera el avance de los bomberos hacía el interior del compartimento.

Si existe una zona clara de visibilidad bajo el plano neutro cerca del suelo, esta debemantenerse aplicando pulsaciones sobre los gases de incendio calientes y al mismotiempo evitando el contacto del agua, por ejemplo, con superficies calientes las cuales

producirán vapor.

Esta zona puede entonces utilizarse para la localización del fuego y de cualquier victima que se puedan encontrar en el interior del compartimento.

Manteniendo el “equilibrio térmico” de esta manera, y enfriando y diluyendo los gases

del incendio en la zona de sobre presión, el compartimento se tornará notablementerefrigerado y se reducirá considerablemente la posibilidad de ignición de los gases deincendio.

Algunos bomberos Europeos, especialmente los Suecos, prefieren cerrar parcialmente la puerta del compartimento detrás de ellos cuando entran (ellos denominan esta operación“anti-ventilación”). El motivo de tal acción es el de mantener el “control del aire”, haciendodisminuir la cantidad de aire que alimenta el incendio. La dotación de bomberos evaluaráconstantemente las condiciones en el interior del compartimento y tendrá en cuenta cualquier efecto que el tamaño de abertura tenga sobre el desarrollo del incendio. Esta abertura puedeaumentarse o disminuirse en cualquier etapa de las operaciones de extinción para inducir condiciones tales como:

1. La altura de la interfase de la capa de humo;2. La cantidad de calor radiante procedente del techo;3. La intensidad del fuego;4. La dirección de la pluma de incendio a nivel del techo;5. La temperatura en el interior del compartimento.

Control de Temperatura

Los bomberos deben llevar a cabo un control de la temperatura a continuación de su entradaen el compartimento.

Se dirige una pulsación corta directamente sobre la cabeza de los bomberos en la zona de presión positiva, mirando y escuchando cualquier signo del agua volviendo a caer sobre ellos,esto indicará si el área inmediatamente sobre ellos está lo suficientemente fría para seguir avanzando hacia el interior del compartimento.

Desplazamiento Entre Compartimentos

Cuando los bomberos entran en un edificio, deben asegurar que el fuego del compartimento

hacia el que se están desplazando no encenderá los gases de incendio que llenan elcompartimento desde el que ellos se están desplazando (vía de escape).




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Esto se puede conseguir mediante:

1. Enfriando y diluyendo (manteniendo así los gases fuera de su rango de auto ignición)2. Ventilando los gases de incendio al exterior.

Observación de los Gases de Incendio

Cuando los bomberos se encuentran en el interior de un compartimento deben mantener uncontrol constante de sus alrededores, particularmente de los gases de incendio a nivel deltecho:

El jefe de equipo verificará la parte superior y la frontal.Los otros miembros del equipo verificaran la parte superior y la trasera.

La comunicación constante entre el equipo es esencial para asegurar un desplazamientoseguro y progresivo a través del compartimento.

Consideraciones en Incidentes

1. Observar el edificio teniendo en cuenta tamaño, tipo de construcción y posiblescontenidos.

2. Buscar posibles signos y síntomas de Flashover o Backdraught.

3. Controlar los ajustes de la instalación.

4. Considerar diámetros de mangas más grandes si se considera necesario.5. Disponer una manga de 45 mm cargada manteniéndola como línea de seguridad

6. Utilizar correctamente el procedimiento de entrada tal como se describióanteriormente.

7. Nada más entrar en el compartimento efectuar el control de temperatura.

8. Asegurar la posición utilizando el enfriamiento de los gases, avanzar cuando se hayaasegurado, utilizando las técnicas de enfriamiento de gases apropiadas.

9. Observar los gases del incendio a nivel del techo, enfrente, por encima y por detrás entodo momento.

10. Asegurar una comunicación constante con todos los miembros del equipo.

11. Proceder al avance a través del compartimento aplicando los principios descritos enlos puntos 8 a 10.

12. Pintar con agua la base del incendio utilizando el método directo. Enfriar todas lassuperficies para prevenir que se desprendan gases. Si las condiciones empeoran,entonces los bomberos deben retirarse, observando el fuego conforme se retiran y auto

protegiéndose mediante el enfriamiento de gases.

13. Cuando se rescaten víctimas, el método de enfriamiento de gases se utiliza paramantener el plano neutro tan alto como sea posible, por consiguiente incrementandosus cambios para sobrevivir a los gases de incendio y a las quemaduras por vapor.




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14. Cuando existe más de un compartimento afectado por el incendio, los bomberos debenutilizar los procedimientos descritos anteriormente cuando se desplazan a través decada compartimento. Deben asegurarse de que un compartimento es seguro antes deentrar en el compartimento siguiente, aplicando los principios descritos en los puntos 2

a 10.

Finalmente, debemos decir que el método descrito para la extinción de incendios, no es elúnico método a aplicar. En la actualidad las técnicas de ventilación forzada o máscomúnmente conocidos como Ventilación con Presión Positiva, se están desarrollando engran medida, y dado que, como hemos visto, uno de los factores que inciden directamente enel desarrollo del incendio es precisamente la ventilación, esta técnica pasará a ser otra de lasopciones de trabajo de que podemos disponer a la hora de atacar un incendio, además laaplicación de esta técnica mediante la adecuada formación del personal, resulta muy eficaz

para evitar las situaciones de flashover o backdraught.

En cualquier caso, lo cierto es que para el control de incendios, es necesario haber estado encontacto con las situaciones reales que se producen durante la evolución del incendio asícomo haber practicado lo suficiente el modo de controlarlos, no se debe caer en el error deque la técnica es simple y con unas cuantas pulsaciones tenemos un incendio bajo control,

ANEXO TÉCNICO

Este documento está especialmente destinado adocumentar algunos de los aspectos técnicos descritos

en el presente tema




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Desarrollo de Incendios

El desarrollo de incendios desde el punto de vista del análisis de su evolución depende de dosfactores esenciales:

Tipo de material

Cantidad de oxígeno que puede ser aportada

Para calcular los parámetros que rigen la evolución de un incendio debemos introducir unaserie de conceptos que se definen como sigue:

Efecto Térmico

Se define el efecto térmico como el efecto de la potencia calorífica que un determinado material

provoca en un recinto cuando entra en combustión, cualitativamente se pretende determinar la potencia que un material es capaz de desarrollar por efecto de la combustión:

WatiosSegundo

Julios

Tiempo

da DesarrollaEnergía

Para definir de forma cuantitativa este efecto son necesarias dos expresiones:

cc H mq

..

Dónde:

cq.

Potencia de la combustión (Cantidad de lo que se puede quemar por

unidad de tiempo) en W ó Mw.

Rendimiento de la combustión (su valor oscila entre 0,6 – 0,7).

.

m Pérdida de masa en Kg/s, o lo que es lo mismo la masa de gases de pirolisis que se desprenden de la superficie del combustible y queconsecuentemente participa en la combustión. Este factor define laIntensidad de la Combustión.

c H Cantidad de energía desprendida al consumirse un kg. de material en Mj/Kg.




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La segunda expresión viene dada por la siguiente ecuación:

c f c H m Aq "..

Dónde:

f A Área del combustible en m2.

".

m Pérdida de masa por unidad de tiempo y superficie kg/m2.s.

Definidas las ecuaciones que nos permiten determinar el efecto térmico de una combustión, podemos pasar al análisis de las expresiones que determinan el comportamiento del incendio en base a los dosgrandes parámetros que lo delimitan, como son la cantidad de oxígeno disponible y la cantidad degases de incendio desprendidos.

En la primera fase del desarrollo de un incendio el efecto térmico que se produce está controlado por el combustible, ya que es el factor que se encuentra en “minoría” en el proceso, y el que por tanto va amarcar la cantidad de reacción química que se va a producir, pudiéndose considerar la cantidad deoxígeno como infinita, en esta fase el valor del efecto térmico es el ya visto por la expresión:

cc H mq

..

Si el incendio continúa, el efecto térmico que se va generando empieza a ser función del oxígeno quequede presente en el recinto, ya que este se va consumiendo y tan solo dispondremos del que penetre através de las aberturas, en este momento el efecto térmico depende de la cantidad de oxígeno que

puede entrar en el recinto incendiado y se calcula mediante la expresión:

h Aq c 1500máx

.

Dónde:

h A Índice de ventilación.

A = i A = Sumatorio de las áreas de la abertura en m2.

h =i

ii

A

Ah

= Altura promedio de las aberturas en m.




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Esta es una expresión empírica mediante la cual observamos que a mayor índice de abertura, mayor será el efecto térmico ya que la cantidad de oxígeno que penetra en el recinto es mayor.

Debe entenderse, no obstante, que esta expresión está diseñada para un 100% de rendimiento en lacombustión, lo cual no se da nunca en la realidad.

Para saber cuál va a ser realmente el desarrollo que va a seguir un incendio se calculan las curvascorrespondientes a ambas expresiones y la de menor valor (puede ser cualquiera de las dos,dependiendo de los casos) es la que nos indica la evolución del incendio.

Cálculo de la fase de Incendio Generalizado

Si recordamos la curva de desarrollo de incendios vemos que existe una momento marcado por el punto crítico donde pasamos a la fase de incendio desarrollado o de flashover, es posible calcular, enfunción del material y las condiciones estructurales del

recinto, cual es la potencia o efecto térmico necesario para que este se produzca, así como elrango de temperaturas necesarias para ello.

Las expresiones que nos permiten llegar a estos cálculos son las siguientes:

Para que se produzca el Flashover, es necesario disponer de una cantidad mínima de energía, esta se puede calcular mediante la expresión:

h A AQ TOT 3788,7.

Dónde :

.

Q Efecto mínimo en Kw. para que se produzca el Flashover.

h A Índice de ventilación.

ATOT = Área total del recinto.

La cantidad de aire máxima que puede entrar en el recinto viene dada por la expresión:

FLASH

TEMPERATURA

TIEMPO




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h Am INmáx 5,0.

Se puede considerar que un combustible sólido precisa de 6 Kg. de aire por cada Kg. decombustible en su combustión, así pues tendremos que el valor de la pérdida de masa ocaudal masa será:

h Ah A

mb 09,06

5,0.

Mediante el cálculo de.

bm , podemos conocer si el material que existe en el recinto va a ser suficiente

para generar la potencia calorífica requerida para que se produzca el flashover, mientras IN m.

, nos permite saber si entrará el aire suficiente.

El efecto será pues:

cbb H mQ ..

Mediante el cálculo de.

bQ sabremos si podemos alcanzar el valor calculado para.

Q

Conocido el valor de.

bQ podemos entonces calcular la temperatura crítica en el cojín de gases

para que se produzca el flashover, mediante la siguiente expresión:

0

3

12.

85,6 T h Ah A

QT

k TOT

bg

Dónde:

gT Temperatura que deseamos conocer en ºC.

.

bQ Efecto térmico necesario en Kw.

h A Índice de ventilación en m5/2.

ATOT = Área total del recinto en m2.

0T Temperatura inicial en ºC.




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t

C K h

p

k

Índice de transmisión de calor del cojín de gases a la estructura en

Kw/m2 ºC.

Donde a su vez:

K = Índice de transmisión de calor de la estructura en W/m ºK.

Densidad del material de construcción en Kg/m3.

pC Capacitividad del material (Cantidad de energía que se puede acumular).

t = Tiempo en segundos.

El valor de la potencia del efecto térmico de radiación se desglosa del valor total delefecto mediante un balance de energía.

Los valores promedios así obtenidos son los indicados de 12 a 20 Kw/m2 y de 500 a 650ºC.

Criterios de Inflamabilidad

La forma de establecer los límites de inflamabilidad para los diferentes gases inflamables

existentes, se verifica mediante una serie de ensayos normalizados, de forma que a través deesta serie de ensayos se calculan los valores para cada combustible que establecen tanto suslímites de inflamabilidad, como su temperatura de ignición y auto-ignición.

Sin embargo en el caso de un incendio, estos factores se ven alterados por las condiciones delentorno que rigen en el recinto incendiado, de forma que estos parámetros se vennotablemente alterados. Es altamente importante el efecto de la temperatura en los gases deincendio, ya que el aumento de esta amplía el valor del rango de inflamabilidad. Se calculaque un aumento de unos 100 º C en la temperatura, puede provocar un aumento en el límitesuperior de inflamabilidad del orden del 8% y un descenso del límite inferior de otro tanto.Podemos utilizar las ecuaciones de Burgess-Wheeler para el cálculo de límites de

inflamabilidad de vapores de hidrocarburos a temperaturas distantes de la temperaturaambiente:

L.I.I.(t) = L.I.I.(25º C) [1- 0,75 (t -25) / (- comb H )]

L.S.I.(t) = L.S.I.(25º C) [1+ 0,75 (t -25) / (- comb H )]

Donde t es la temperatura en grados centígrados y - comb H el calor estándar de combustión

(inferior en este caso), en Kcal/mol.

En cuanto a la medida en que la concentración de oxigeno modifica los límites deinflamabilidad, diremos que en el L.I.I. apenas existe variación debido a que a lasconcentraciones en dicho limite el oxígeno está en exceso, sin embargo el límite superior




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suele aumentar considerablemente al aumentar la concentración de oxígeno. Por ejemplo parael propano el L.S.I. pasa de ser el 9,5% a ser del 55% de ser calculado en oxígeno en lugar deen aire, mientras que el L.I.I. varía del 2,1% al 2,3%.

Por otra parte, es especialmente difícil el cálculo matemático con precisión de los límites deinflamabilidad para mezclas de gases, como es el caso de los gases de incendio, de hecho, seencuentran pocas fórmulas que permitan dichos cálculos. Sin embargo puede calcularse el valor delL.I.I. mediante la ecuación de Le Chatelier:

).../,(

1...

ii

mezcla I I LcombY

I I L

Donde combiY , es la fracción molar de cada uno de los componentes inflamables que componen la

mezcla y L.I.I. su límite inferior de inflamabilidad, expresado también como fracción molar. Sianalizamos pues esta expresión, vemos que una mezcla puede estar dentro de los límites deinflamabilidad, aunque cada uno de los componentes de forma individual lo esté por debajo. Noobstante se debe matizar que esta es una expresión empírica con numerosas excepciones y por consiguiente se debe ser muy crítico a la hora de aplicarla.

Efecto del Incendio

Mediante esta expresión se quiere dar a entender, el efecto mecánico que produce el aumento

de presión que provoca la ignición de la masa de gases combustibles cuando entran enignición.

Plano Neutro

Cuando un incendio se desarrolla en un recinto cerrado, se establecen unos gradientes de presión en el interior del mismo que básicamente establecen dos zonas claramentediferenciadas: una de presión positiva situada en la parte superior del recinto y otra de presiónnegativa situada en la parte inferior, la interfase entre ambas zonas se denomina plano neutrotal y como se muestra en la figura.




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Las distintas etapas por las que atraviesa el incendio, hacen que las zonas de presión cambiensu tamaño y por consiguiente provocan un desplazamiento del plano neutro.

En la medida en que el incendio se desarrolla el plano de presión positiva aumenta, haciendodisminuir el volumen del plano de presión negativa pudiendo desplazar la resultante del planoneutro por debajo del nivel del suelo en incendios con escasa alimentación de oxígeno.




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Griffiths J.F., Barnard J.A., Flame and Combustion, Blackie Academic & Professional,

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SUSTANCIAS EXTINTORAS E INSTALACIONES Adela Mauri Aucejo y Jorge Verdú Andrés

1.- INTRODUCCIÓNEs evidente que los primeros humanos no tenían industria química, ni tampoco

un laboratorio de química. Pero a su alrededor, aunque no sabían interpretarlas, se producíanreacciones químicas que pronto aprovecharían en su beneficio. Así, el incendio causado por una tormenta o la descomposición de los alimentos que recolectaban o cazaban no eran sinotransformaciones de la materia, cambios químicos.

Los conocimientos en el área de las transformaciones fisicoquímicasadquiridos por las civilizaciones de la antigüedad no estuvieron acompañados de una

reflexión teórica, sino de una práctica iluminada por el ensayo-error y, no pocas veces, por lacasualidad. El objetivo de esta práctica era encontrar elementos naturales o bienmodificaciones de éstos por el bien de la comunidad.

Podríamos decir que el primer químico de la historia fue aquel que produjofuego con sus manos al combinar un material combustible como la madera con el oxígeno delaire para producir luz y calor.

En el mismo momento que el hombre descubrióel secreto de encender el fuego, cambió el curso de susupervivencia. El fuego le sirvió para protegerse del frío

invernal, a la entrada de su gruta le defendió de los ataques delos grandes animales que no podía combatir, la carne que se procuraba para alimentarse producía mejor sabor a su paladar tostándola sobre el fuego que comiéndola cruda como hastaentonces, y cuando tuvo el fuego totalmente dominado, atacó alas fieras primitivas con teas llameantes, y si era heridocauterizaba su piel sobre los rescoldos con grandes alaridos dedolor. Este descubrimiento inició toda una serie de

posibilidades y sería, por así decirlo, el embrión de la industriaquímica que poco a poco permitió obtener aleaciones como el

bronce o recipientes de cerámica para la conservación de los

alimentos.

Las cavernas habían sido abandonadas y se habitabaahora en chozas en comunidad. El fuego estaba totalmente dominado por el hombre, pero aveces se volvía contra él, y por ello comenzaron a pensar en el modo de defender susviviendas de la destrucción. Así comenzó, casi en los albores de la humanidad, la luchaorganizada contra el incendio.

En un principio esta lucha se realizaba con agua o arena, pero pronto se dieron cuentade que en ciertos casos el fuego no se apagaba. Los árabes se quedaron fascinados ante lasartes bélicas de los griegos. En el año 670 d.C. los árabes sufrieron una derrota en el sitio de

Constantinopla ante el “fuego griego” (combustión de nafta, azufre y carbón), que no seapagaba con agua y que quemó sus barcos de madera. La formula del “fuego griego”, según la




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tradición, fue preparada por Callinicus, y fue celosamente guardada para asegurar lasuperioridad bélica.

El fuego es una reacción de combustión, que se caracteriza por la emisión de calor

acompañada de humo, de llamas o de ambos. La combustión puede ser con llama oincandescente, según se produzca íntegramente en la fase gaseosa, o en la fase mixta sólidocombustible-gas comburente. La combustión es una reacción redox y, por tanto, para que se

produzca, es necesaria la presencia de un oxidante y de un reductor. El reductor (que se oxida)se denomina combustible, y el oxidante (que se reduce) comburente. Para que la reaccióncomience es necesario, además, una cierta cantidad de energía, que llamaremos energía deactivación. Sin la presencia simultánea de estos tres elementos no es posible obtener fuego.

La energía de activación puede entenderse fácilmente por la teoría del complejoactivado, según la cual las moléculas de reactivos colisionan para formar un complejoactivado, que puede evolucionar avanzando la reacción hacia la formación de productos o

bien, retroceder hacia la formación de reactivos. En la gráfica podemos observar la energía potencial del sistema frente al avance de la reacción. La diferencia de energía entre losreactivos y el complejo activado es la denominada energía de activación (Ea). En una reacciónen diversas etapas existe una energía de activación para cada una de ellas, estando controladala velocidad de reacción por la etapa de mayor Ea.

En cualquier reacción química los reactivos se transforman en productos y se produceun cambio de entalpía (ΔH) debido a la variación existente entre la energía interna dereactivos y productos. Esta variación puede ser de distinto signo dependiendo de que se tratede una reacción exotérmica o endotérmica. Un proceso exotérmico es aquel que desprendecalor (por convenio ΔH<0) y un proceso endotérmico el que absorbe calor (por convenioΔ

H>0).

Avance de la reacción química

Energía

A·B·C

A+B+C

AB+C

Complejo activado

Reactivos

Ea

∆H

Productos


Energía

A·B·C

A+B+C

AB+C

Complejo activado

Reactivos

Ea

∆H

Productos


Energía

A·B·C

A+B+C

AB+C

Complejo activado

Reactivos

Ea

∆H


Energía


Energía

A·B·C

A+B+C

AB+C

Complejo activado

Reactivos

Ea

∆H

Productos

REACTIVOS

PRODUCTOS

PROCESO ENDOTÉRMICO

Reactivos Productos


Energía

REACTIVOS

PRODUCTOS


Reactivos Productos


Energía


Reactivos Productos


Energía


Energía




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Todas las reacciones de combustión sonexotérmicas y, por tanto, se producen con

desprendimiento de calor, es decir, unavariación de entalpía de signo negativo (ΔH<0).

Esquemáticamente a cada uno de loselementos necesarios para que se produzca lareacción de combustión (combustible,comburente y energía de activación) se lesrepresenta como lados de un triángulo, llamadoTRIANGULO DEL FUEGO. Este triángulo

corresponde a la representación de una combustión sin llama o incandescente.

La teoría del Triángulo del Fuego tuvo vigencia durante largo tiempo, pero con eltranscurso de los años fueron surgiendo fenómenos que no pudieron ser explicadossatisfactoriamente por ella. Entre estos fenómenos podemos citar el poder de extinción de lasondas de detonación o la sensibilidad de las llamas a ciertas emanaciones radioactivas. Por loque existe otro factor, "reacción en cadena", que interviene demanera decisiva en el incendio.

Una reacción en cadena es aquella en la que un producto intermedio de reacción reacciona para la formaciónde uno nuevo. Esta reacción en cadena permite la transmisiónde calor de unas partículas a otras del combustible. Si la

reacción en cadena se interrumpe no será posible lacontinuación del incendio. Por ello, esta teoría del Triángulodel Fuego fue modificada teniendo en cuenta los cuatrofactores y se estableció el denominado TETRAEDRO DELFUEGO.

Explicaremos con más detalle qué es una reacción encadena. Para ello imaginaremos la combustión de hidrógeno, es decir, su reacción deoxidación debida a la presencia de oxígeno que genera como producto de reacción agua:

O2HO2H222

Este proceso está controlado por la presencia de unas moléculas y átomos que tienenuna actividad mucho más alta que las moléculas de oxígeno, los radicales libres, que son O•,H• y OH•.

Los radicales libres son químicamente muy activos, ya que se trata de especies muyinestables debido a la presencia de electrones desapareados que tienen gran tendencia aformar enlaces.

Las reacciones en las que intervienen los radicales se pueden separar en etapas:

a) Iniciación: Primero hay unas reacciones de iniciación. En ellas, el choque de unamolécula de combustible y una de oxígeno da como resultado radicales libres.

REACTIVOS

PRODUCTOS

PROCESO EXOTÉRMICOReactivos Productos


Energía

REACTIVOS

PRODUCTOS

PROCESO EXOTÉRMICOReactivos Productos


Energía

Reacciónen cadena

C

o m b u r e n

t e

C o m b u s t i b l

e

Calor

Tetraedro del fuego

Reacciónen cadena

Reacciónen cadena

C

o m b u r e n

t e

C o m b u s t i b l

e

Calor

Tetraedro del fuego




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HHOOH222

2OHOH22

Si hay pocos choques (presión y temperatura bajas, por ejemplo), la mezcla puede permanecer estable, no llegando a la reacción en cadena.

Propagación: Los radicales formados reaccionan para formar más radicales, por lo queempieza la reacción en cadena y se produce la combustión rápida de la mezcla. Estasreacciones pueden ser:

HOHOHH22

OOHOH2

HOHOH2

HOHOHH22

Terminación: Finalmente, cuando va desapareciendo el combustible, los radicales serecombinan para desaparecer, formando moléculas estables, como agua y monóxido o dióxidode carbono, en el caso de que el combustible sea un hidrocarburo, y la combustión finaliza.

OHOHH 2

Según este modelo, para que un incendio se inicie o mantenga hace falta lacoexistencia en el espacio y en el tiempo, con intensidad suficiente, de los cuatro factores queconstituyen el tetraedro. Si se elimina uno de los factores, o se disminuye su intensidadsuficientemente, el fuego se extinguirá y, por tanto, en ello se basan los diferentes agentes deextinción utilizados. Según el factor que se pretenda eliminar o disminuir, el procedimiento ométodo de extinción recibe el nombre de:

Eliminación: Método de extinción que actúa sobre el reductor (combustible).

Sofocación: Método de extinción que actúa sobre el oxidante (comburente).

Enfriamiento: Método de extinción que actúa sobre la energía y por tanto impide quese alcance la energía de activación necesaria.

Inhibición: Método de extinción que actúa impidiendo la reacción en cadena.

Existen muchas variables que pueden influir sobre la elección de un agente extintor ysu forma de aplicación aunque podemos decir que el tipo de fuego resulta decisivo.




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2.- CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS Los fuegos se han clasificado en cuatro tipos de acuerdo con la naturaleza del

combustible, por lo que no prevé una clase particular para los fuegos que representan riesgo

eléctrico.1

Además, esta clasificación es particularmente útil en la lucha contra incendiosempleando extintores.

Clase A: Fuegos de materiales combustibles sólidos comunes, generalmente denaturaleza orgánica, tales como madera, papel, textiles, cauchos y plásticos termoestables.

Clase B.- Fuegos de líquidos inflamables y sólidos licuables como gasolina, petróleo,aceites, grasas, pinturas, barnices, alcohol…

Clase C.- Esta categoría incluye los fuegos de gases inflamables tales como propano, butano, metano…

Clase D.- Fuegos de metales y productos químicos reactivos tales como magnesio,sodio, potasio, circonio, titanio, etc.

Otros factores que será necesario tener en cuenta a la hora de decidir sobre el tipo deagente de extinción son la necesidad de protección frente a otro tipo de riesgos, la velocidadcon que actuará (accionamiento manual o automático), el posible daño a causar por el agenteextintor en las instalaciones…

Por último, en ocasiones el fuego se produce en zonas que existe tensión eléctrica. Enestos casos, hay que tener precauciones especiales en la extinción.

3.- AGENTES EXTINTORES Un agente extintor se puede definir como aquel producto químico que, al ser aplicado

a un incendio, es capaz de extinguirlo actuando sobre uno o más componentes del tetraedrodel fuego, es decir mediante eliminación, sofocación, enfriamiento o inhibición. Suclasificación se puede encontrar en la norma y UNE 23600:1990. A continuacióndescribiremos los diferentes agentes extintores.

3.1.- AGUAEl agua es el agente extintor más conocido y utilizado a lo largo de la historia, siendo

además el más económico y menos contaminante. Sin embargo, no es un agente universal,siendo su utilización peligrosa y contraproducente para algún tipo de fuego, como es el casode los metales reductores que reaccionan violentamente con agua o fuegos en presencia decorriente eléctrica, ya que el agua es un buen conductor.

¿Cómo actúa el agua?

El agua tiene la capacidad de absorber el calor, y por tanto su capacidad de extinguir elfuego sería por enfriamiento, es decir, impidiendo que se alcance la energía de activación

1 UNE-EN 2:1994/A1:2005




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necesaria. Pero además, su evaporación a causa del calor desplaza al oxígeno y, por tanto,impide la combinación del comburente con el combustible, por lo que también actúa mediantesofocación, ya que de alguna manera elimina el oxidante.

El efecto de enfriamiento es generalmente suficiente para el control, la supresión o laextinción del incendio. La inertización se consigue cuando las gotas se evaporan al acercarseal fuego y la expansión del agua en vapor ayuda a disminuir la entrada de oxígeno en la basedel fuego y en el área próxima.

El agua nebulizada generalmente controla, suprime o extingue fuegos de forma rápiday eficiente. La descarga de agua nebulizada sobre un fuego reduce de forma significativa latemperatura alrededor del fuego, y bloquea la radiación producida por el mismo. La nieblaayuda también a arrastrar el humo y otras partículas del aire, y absorbe parte de los gasessolubles, aunque la absorción de gases ácidos en el agua puede conllevar un aumento de lacorrosión.

Es conveniente su aplicación mediante pulverización, ya que incrementa su capacidadde enfriamiento y favorece su evaporación, por lo que se contribuye a los dos mecanismos enlos cuales radica su capacidad de extinción. En algunos casos, concretamente para algunosfuegos de tipo A, es conveniente su aplicación mediante chorro. Los sistemas de aguanebulizada han sido utilizados desde mediados del siglo XIX, y pueden ser conocidos consinónimos como “agua atomizada” o “agua pulverizada”.

Al agua como agente extintor se le adicionan diferentes aditivos con el fin de mejorar su efectividad en la extinción. Estos aditivos son distinto tipo y se pueden clasificar en:

- Humectantes: se trata de sustancias que disminuyen la tensión superficial2 del aguaaumentando así la superficie disponible para la absorción de calor. Muchos de ellos resultantóxicos, corrosivos o inestables por lo que empleo debe estar aprobado en la protección contraincendios.

- Espesantes: tienen como objeto elevar la viscosidad del agua con el fin de favorecer la adherencia y la formación de una capa sobre la superficie del combustible.

- Anticongelantes: simplemente son sustancias que se emplean para disminuir latemperatura de congelación, lo cual es útil en condiciones de clima extremo.

- Inhibidores de la corrosión: se adicionan con el fin de compensar los efectos

negativos que produce la adición al agua de otros aditivos3.

2 En física se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si

fuera una delgada película elástica. A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cadamolécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. La tensión superficial tiene como principal efecto latendencia del líquido a disminuir en lo posible su superficie para un volumen dado, de aquí que un líquido en ausencia degravedad adopte la forma esférica, que es la que tiene menor relación área/volumen. Energéticamente las moléculas situadasen la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será adisminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducciónde área hasta el mínimo posible.

3

Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales comolos molibdatos o fosfatos, o bien entregando sus electrones al medio. Su uso es amplio en el campo de los sistemas deenfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento o calderas.




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- Modificadores de flujo: se adicionan con el fin de reducir la pérdida de carga debidafundamentalmente al flujo turbulento que se produce al circular por una conducción a altavelocidad. Generalmente se trata de polímetros lineales como el polioxietileno, que rebajan laturbulencia, incrementando así el caudal de suministro y la presión en el punto de descarga.

¿Qué fuegos apaga?

Como ya se ha indicado no se trata de un agente extintor universal y en algunos casossu utilización es contraproducente:

- Fuegos clase A: Es aplicable a la extinción de incendios de combustibles sólidosordinarios, aunque en ocasiones es conveniente emplear agua con aditivos para mejorar la

penetración y adherencia.

- Fuegos de clase B: No es un agente eficaz para este tipo de fuegos, aunque puede

mejorar su eficacia mediante el empleo de aditivos. Sí puede resultar adecuado su empleo para el caso de líquidos polares, al actuar por dilución. No obstante, puede emplearse deforma eficaz para la refrigeración del exterior de los recipientes.

- Fuegos de clase C: Es recomendable el empleo de agua pulverizada en el caso decombustibles gaseosos, y también para la refrigeración de los recipientes.

- Fuegos de clase D: No debe utilizarse el agua en ningún caso.

- En presencia de corriente eléctrica: No debe emplearse, al tratarse de un buenconductor de la electricidad.

¿Cómo puede aplicarse?

Existen diversas formas de aplicar el agua para la extinción de un incendio: conextintores portátiles, a partir de las bocas de incendios, con las motobombas o con rociadores.

Los sistemas de agua nebulizada se clasifican habitualmente según tres rangos de presión en el difusor: baja, media y alta presión. Cada uno de ellos tiene unas característicastécnicas y unas ventajas específicas, pero los efectos del agua nebulizada formada respecto alfuego son básicamente los mismos. Los sistemas de agua nebulizada se definen como

aquellos sistemas que utilizan agua en los que, por lo menos, el 90% del volumen de agua sedistribuye en gotas de menos de 1000 m de diámetro. La distribución del tamaño de gotainfluye de forma crítica en el rendimiento del sistema y en la distribución temporal y espacialdel agua nebulizada de cada uno de los difusores. El agua que se utiliza normalmente ensistemas de agua nebulizada debe ser agua muy limpia, libre de sólidos para evitar laobturación de los difusores durante la descarga, sobre todo en el caso de difusores de alta

presión con orificios muy pequeños. Si se utiliza agua de mar, puede ser necesaria unalimpieza y filtrado adicional del agua así como el lavado posterior. Se puede utilizar agua

potable, destilada, desmineralizada y desionizada, teniendo en cuenta la posible necesidad deluso de biocidas.




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La Agencia de Protección para el Medioambiente de Estados Unidos (E.P.A) haestudiado la seguridad para las personas asociada a la descarga de agua nebulizada en áreasocupadas. Concretamente se ha evaluado bajo el programa SNAP (Significant NewAlternatives Policy), cuyos resultados fueron publicados en 1995. La conclusión global fue

que el agua nebulizada que utiliza agua potable es benigna para la naturaleza y no presenta unriesgo toxicológico o fisiológico para los seres humanos, por lo que es segura para su uso enáreas ocupadas. El uso de aditivos o mezclas en los sistemas debería evaluarse caso por caso.

3.2.- ESPUMALa Espuma Química fue utilizada durante algunos años en sistemas de extinción, y se

obtenía por reacción de productos químicos (dos disoluciones: una ácida y la otra básica) queal formar CO2 favorecía la formación de las burbujas de espuma y las propulsaba.

Prácticamente ha dejado de usarse, entre otras causas, por la corrosión que producen sobre losequipos y productos que se aplican, ya que el CO2, al entrar en contacto con el agua, libera protones y, por tanto, la acidifica:

CO2 + H2O HCO3- + H3O+

HCO3- + H2O CO32- + H3O+

La espuma física se puede definir como las burbujas de aire que se producen almezclar en un estado turbulento espumógeno, agua y aire.

La propulsión de espuma se realiza con los mismos medios que para el agua,añadiendo dosificadores (donde se mezcla el agua con el espumógeno) y lanzas o generadoresespeciales (donde se mezcla el espumante con el aire).

Un espumógeno es una mezcla de productos que se añaden al agua con el fin demodificar su tensión superficial y así formar burbujas con mayor facilidad (UNE23603:1983).

El caudal de la lanza, o generador, debe de ser igual o mayor que el del dosificador.

El Coeficiente de Expansión de una espuma es

la relación entre el volumen final de la espuma y elvolumen original de espumante (Espumante =Espumógeno + agua).

En función de su coeficiente de expansión lasespumas se clasifican en espumas de baja expansión,media expansión y alta expansión4. Las aplicacionesson diferentes en función del tipo de expansión.

4 En general, y a modo de orientación, diremos que una espuma de media expansión es aquella en que un litro deespumante mezclado con aire produce alrededor de 150 litros de espuma expandida, y la de alta expansión produce hasta1.000 veces su volumen inicial, aunque, lógicamente estas cifras dependen de diversos factores.




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Las espumas son de baja o nula toxicidad, presentan cierta conductividad eléctrica, pueden ser incompatibles con extintores de polvo, y la mayoría son destruidas por loscombustibles líquidos de tipo polar.

Aunque en realidad se utilizan formulaciones complejas, en función del espumógenoempleado para generar la espuma se obtienen distintos tipos de espuma.

Espumas Proteínicas. Se utilizaron por primera vez en 1937 en Alemania e Inglaterra para sofocar fuegos causados por el petróleo y sus derivados. Están formulados a base de proteínas naturales hidrolizadas (como la de soja) a las que se les añaden estabilizadores einhibidores para resistir la descomposición, evitar la congelación y prevenir la corrosión. Sediluyen en el agua en proporciones de 3% al 6%. No suelen ser compatibles con polvosextintores ni permiten combatir fuegos de disolventes polares. Tienen un color marrón oscuroy un olor fétido.

Espumas Fluoroproteínicas. También son de origen proteínico, se obtienenempleando tensioactivos fluorados. Se emplearon por primera vez en 1965 en Inglaterra.Respecto a los anterioresmejora la fluidez y suresistencia a las altastemperaturas. Con ello semejoran sus condiciones, alhacerse más resistentes las

burbujas a la contaminacióndel líquido. Se suele emplear en las mismas proporciones

que las anteriores. Suelen ser compatibles con los polvosextintores.

Espumas Sintéticas. Se utilizaron por primera vez en la marina americana. Sefabrican combinando productos químicos con el fin de conseguir las mismas propiedades quelas proteínicas, o bien mejorar alguna cualidad en particular.

Forman una película acuosa que recubre más rápidamente aquellas zonas no cubiertas por la espuma, ya que disminuye la viscosidad e incrementa la fluidez. Para su aplicaciónsobre disolventes polares se utilizan formulaciones conteniendo un polisacárido solubilizado.

Se produce por tanto una película polimérica, lo cual incrementa la resistencia.Entre las espumas sintéticas encontramos los AFFF (Aqueous Film Forming Foam),

formadores de película acuosa, y en los cuales se pretende mejorar la “movilidad” de laespuma y los Espumógenos Hidrocarbonatos.

Espumas Antialcohol (AR). Se trata de espumas desarrolladas para evitar sudestrucción por los combustibles polares. Tomando como base el Espumógeno Proteínico, secombina con estereato de zinc o de aluminio para darle a la espuma una menor solubilidad yuna mayor resistencia de la superficie de contacto entre la espuma y el combustible.

PROTEINAS

FLUOROSURFACTANTES

ESPUMÓGENOSFLUOROPROTEÍNICOS

Reduce la tensión superficial.

Alta tolerancia a combustibles

PROTEINAS

FLUOROSURFACTANTES




FLUOROSURFACTANTES







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Así, con la adición de aditivos fluorados a los proteínicos se ganó en resistenciatérmica de la espuma, estabilidad del concentrado en el almacenamiento y fluidez de laespuma. Posteriormente aparecieron los AFFF, con lo que se consiguió aumentar la capacidadextintora de la espuma. Con los AR se consigue solucionar, parcialmente, el efecto de

degradación que los líquidos polares ejercen sobre las espumas y, por último, con losdetergentes se ha conseguido aumentar los índices de expansión y los efectos humectantes.

Para un servicio de extinción, lo ideal sería disponer de un espumógeno que cubrieratodos los campos de aplicación de las espumas de una forma eficaz y totalmente polivalente,

pero esto no es posible.

En la industria, o en cualquier otra actividad donde sea necesario el disponer deespumógeno, lo más lógico sería disponer de uno específico al riesgo a cubrir, pero para losservicios de bomberos, la diversidad de situaciones en las que puede ser necesario el uso deespumas, obliga a tener varios tipos:

Un espumógeno polivalente, de tipo flúor-proteínico, AFFF-AR, sería el másventajoso para la mayoría de las intervenciones en extinción, reuniendo las ventajas de altaresistencia térmica, estabilidad en almacenamiento, formación de película acuosa y formaciónde película polimérica ante la presencia de líquidos polares.

Un espumógeno sintético de alta expansión, se hace necesario para el sellado dederrames, y para la evacuación de gases en espacios confinados.

Un espumógeno de clase AR completaría la gama de productos necesarios para cubrir todos los campos en los que la espuma tiene aplicación.

¿Cómo actúa la espuma?

Al igual que en el caso anterior, la espuma actúa mediante sofocación, aislando elcombustible del comburente e impidiendo la liberación de los vapores combustibles volátiles,y mediante enfriamiento, absorbiendo el calor de la superficie del combustible y de losmateriales adyacentes. También previene la reignición, mediante la supresión de la formaciónde vapores inflamables. Tiene la propiedad de adherirse a las superficies proporcionando ungrado de protección a la exposición de fuegos adyacentes.


Las espumas de baja expansión son recomendables para la extinción de fuegos de tipoB, aunque también pueden ser recomendables para fuegos de tipo A.

Resulta adecuado su empleo para extinguir fuegos líquidos de menor densidad que elagua, para prevenir la ignición de derrames y para extinguir fuegos superficiales encombustibles sólidos. Sin embargo, no resulta eficaz para fuegos de gases ni fuegos de fugas a

presión de líquidos.

No deben emplearse en el caso de materiales que reaccionan con el agua, ni en presencia de tensión eléctrica. Además, hay que tener cuidado con aquellos líquidos que

alcanzan en toda su masa una temperatura superior a la del punto de ebullición del agua, talescomo aceites calientes o asfaltos. Está producida por boquillas o lanzas de diferente calibre, lo




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que permite proyectar la espuma a gran distancia. La espuma de baja expansión es pocosensible a las condiciones atmosféricas, viento o lluvia; es estable y garantiza una coberturaresistente. Es el medio mejor adaptado para la lucha contra los grandes incendios en laindustria petrolera y petroquímica.

En cuanto a las espumas de alta expansión, son adecuadas para la extinción deincendios de clase A y B de bajo aporte calórico, en locales cerrados o difícilmente accesibles.Si existe un gran aporte calórico, la descomposición de la espuma aporta oxígeno. Aunqueson menos conductoras de la electricidad que las anteriores, tampoco deben ser utilizadas en

presencia de tensión eléctrica. La espuma de alta expansión se esparce apenas alcanza elorificio de salida del equipo utilizado.

En cuanto a las de media expansión, tienen características intermedias entre lasanteriores, y se utilizan cuando se requiere una mayor capacidad de recubrimiento que con lasespumas de baja expansión, o bien cuando se requiere mayor capacidad de enfriamiento que

la obtenida con las de alta expansión. La espuma de media expansión puede proyectarse hastaunos diez metros de distancia. Es más sensible a las condiciones climáticas, y su resistencia ala reignición es inferior a la de la espuma de baja expansión. La espuma de media expansiónse utiliza en los casos que requieren cantidades importantes de espuma cuando ladisponibilidad de agua es limitada. Por otro lado, está bien adaptada a la retención de escapesde gases licuados y derrames productos tóxicos.

Cuando se trata de líquidos inflamables miscibles en el agua, sólo son eficaces losespumógenos antialcohol.

3.3.- POLVO EXTINTOR El polvo extintor es un agente químico que se obtiene mezclando diferentes productos

y que se conoce como polvo químico seco, siendo básicamente las sustancias químicasempleadas sales sódicas o potásicas.

Fue empleado por primera vez en Alemania, y su primera patente data del año 1912.Es uno de los Agentes Extintores más rápidos y eficaces que se conocen, siendo ésta su granventaja. Su mayor inconveniente es que no produce enfriamiento, por lo que cuando en unincendio se han alcanzado altas temperaturas puede darse el reencendido, siendo aconsejableenfriar con agua.

La composición básica de los polvos extintores es bicarbonato sódico, bicarbonato potásico, cloruro potásico, dihidrogenofosfato amónico o bicarbonato de urea y potasio uotros metales alcalinos.

Estos productos se mezclan con varios aditivos para mejorar sus características deaislamiento eléctrico, de fluidez y de repulsión al agua. Los aditivos más comúnmenteempleados son estearatos metálicos, fosfato de calcio o siliconas, que recubren las partículasde polvo seco para conferirles fluidez y resistencia a los efectos de endurecimiento yformación de costras por humedad y vibración.

Existen distintos tipos de polvos extintores, de polvo BC (también llamado polvonormal o polvo ordinario) cuya composición es a base de bicarbonatos y sulfatos, polvo ABC




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(o polvo polivalente) cuyo componente básico es el dihidrogenofosfato amónico; las letrasnos indican la clase de fuegos para las que resultan útiles

También hay polvos especiales, desarrollados a partir de formulaciones muy

específicas, y que se encuentran en permanente evolución, debido principalmente a lasnecesidades que se plantean día a día con las nuevas tecnologías, que se utilizan para eltratamiento de fuegos de la Clase D o especiales, como fuegos de zirconio, magnesio, sodio,

potasio, etc. Hay que tener en cuenta que la peligrosidad especial de estos fuegos, tales comoliberación de gases tóxicos, reacciones explosivas, altas temperaturas, etc, requieren de untratamiento particular y especial para estos productos. Hay que destacar que tanto estosagentes extintores como el riesgo de incendios de este tipo se encuentran localizados enindustrias específicas.

¿Cómo actúa?

El método de extinción es evitar la propagación de la reacción en cadena, es decir, por inhibición, y también por sofocación al cubrir el combustible.


En cuanto a su compatibilidad dependiendo del tipo de fuego:

Clase A: el polvo convencional no es capaz de extinguir este tipo de fuegos, aunque si

lo es el polvo polivalente.

Clase B : es muy adecuado el empleo de extintores de polvo.

Clase C: es adecuado el empleo de extintores de polvo.

Clase D: únicamente es recomendable el empleo de polvos especiales.

Pueden utilizarse para fuegos en presencia de tensión eléctrica si el fabricante certificaque ha superado el ensayo dieléctrico normalizado (Norma UNE-EN 3-7:2004+A1:2008).

En la aplicación sobre aquellos equipos o lugares cuya limpieza sea difícil, puede

actuar como abrasivo, y por su poder dieléctrico al utilizarlo sobre equipos delicados, puededañarlos.

Hay que tener en cuenta que el Polvo, aún no siendo tóxico, puede crear problemas ensu utilización al provocar una atmósfera pulverulenta que impide la visión y puede afectar alas vías respiratorias.


Puede emplearse tanto en extintores portátiles, en los que se utiliza el Nitrógeno comoagente impulsor (en ocasiones se emplea CO2), como en sistemas fijos de disparo automático.




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3.4.- ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2)Es un Agente extintor gaseoso que, a temperaturas normales, posee una densidad de

vapor de 1’5: es decir, que es alrededor de un 50% mas pesado que el aire. Es fácilmente

licuable mediante compresión y enfriamiento, por lo que se almacena en fase líquida paraabaratar los costes en las instalaciones. Es incoloro e inodoro, no es tóxico, pero no esrespirable, por lo que puede provocar la muerte por asfixia, al desplazar el oxígeno.

Es incomburente, de tal modo que sustituido un 30% del volumen de aire por CO2, laatmósfera resultante no permite la combustión (estos datos son aproximados y dependen dediversos factores).

Se solidifica parcialmente al ser proyectado (1/3 del CO2 liberado aproximadamente),formando una especie de “copos”, gasificándose las 2/3 partes restantes del CO2 liberado,formando la atmósfera incomburente. Recibe varias denominaciones: CO2- AnhídridoCarbónico- Dióxido de Carbono- Nieve Carbónica.

¿Cómo actúa?

El método de extinción es principalmente por sofocación ya que como hemos indicadodesplaza al oxígeno. En menor medida también actúa por enfriamiento.

¿Qué tipo de fuegos apaga?

Fuegos de clase A: Es aceptable y puede considerarse adecuado en fuegos poco

profundos (profundidad inferior a 6 mm).

Fuegos de clase B: Es aceptable.

Fuegos de clase C: No es adecuado.

Fuegos de clase D: No es adecuado, siendo incluso hasta peligrosa su utilización, ya

que estos productos pueden descomponer el Agente Extintor “alimentando” el

incendio con Carbono y Oxígeno.

Es muy apropiado para extinguir incendios en presencia de tensión eléctrica, y por ser un agente muy “limpio”, es muy recomendado para tratar incendios en aparatos eléctricos oelectrónicos de cierta complejidad.

Debe tenerse en cuenta que pierde efectividad cuando se usa al aire libre, sobre todo siexisten corrientes de aire que puedan dispersar el agente.


Puede emplearse en extintores portátiles, siendo fácilmente distinguibles ya que sonlos únicos que no poseen manómetro de comprobación y su carga se mide al peso, así comosu boquilla en forma de cilindro o cono invertido que posibilita su utilización. También seemplea en sistemas fijos, para aplicaciones localizadas y sistemas automáticos, de inundación




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total o parcial, y para inertización de ambientes peligrosos. En estos casos se prevé un sistemade alarma y un tiempo para posibilitar la evacuación del lugar antes de la descarga.

3.5.- HALONESDurante unos cincuenta años, se utilizaron un grupo de agentes extintores,

comúnmente conocidos con el nombre de halones, fabricados en base a hidrocarburos de bajonúmero de carbonos (metano y etano principalmente), en los que el hidrógeno ha sidosustituido por varios halógenos, principalmente fluor, cloro y bromo, y que extinguen el fuego

principalmente por inhibición, reaccionando químicamente con los radicales libres que sedesprenden de la combustión.

Debido a su capacidad de reaccionar con los radicales libres son compuestos quetambién intervienen en reacciones atmosféricas, contribuyendo a la destrucción de la capa deozono.

El ozono es uno de los componentes principales de la estratosfera (entre 15 y 30 Km)y puede tener una concentración de 10 ppm.

En la estratosfera el ozono se forma y también se destruye. Así, la formación de ozonose debe al mecanismo:

O2 + h1 O + O (1 < 242 nm)

O + O2 + M O3 +M

Siendo M moléculas de compuestos como O2 o N2 que disipan la energía producidaen la reacción.

La producción de ozono depende de la radiación solar, la cantidad de oxigeno presente..., por lo que se forma fundamentalmente en los trópicos y luego se desplaza hacialos polos.

La destrucción del ozono puede esquematizarse del siguiente modo:

O3 + h2 O2 + O (1 = 240-310 nm)

O + O3 + X 2O2 + X (X catalizador)

En ausencia de catalizador la segunda reacción es relativamente lenta. Es decir, queexiste un equilibrio entre la formación y la destrucción del ozono. Sin embargo, si laconcentración del catalizador en la atmósfera aumenta, se acelerará la descomposición delozono. Como catalizadores pueden actuar diversas especies como átomos de Cl, H, Br, omoléculas y radicales libres como NO, CO o OH. Los principales causantes del aumento de laconcentración de estas especies son los clorofluorocarbonados, los radicales OH procedentesde la oxidación del metano y el NO procedente del N2O que es estable en la atmósfera y

puede llegar a la estratosfera y formar NO.

La disminución de la concentración de ozono es lo que se denomina agujero de ozono,y su efecto se traduce en quemaduras cuando la exposición al sol es prolongada, o en un




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aumento del cáncer de piel, la destrucción del fitoplancton, la alteración del sistemainmunológico, lesiones oculares....

Como consecuencia de su influencia en el deterioro del medioambiente, el empleo de

halones está actualmente prohibido. El Reglamento (CE) 2037/2000 (modificado por losreglamentos CE 1804/2003, CE 1005/2009 y UE 744/2010) indica que los sistemas de protección contra incendios y los extintores de incendios que contengan halones deben haber sido retirados. No obstante, se sigue permitiendo su utilización en casos críticos.

Usos críticos de los halones en la Unión Europea:

USOS CRÍTICOS DE LOS HALONES (ANEXO VI, REGLAMENTO (UE) n1 744/2010 DE LA COMISIÓN)

Aplicación

Categoría deaparatos o

instalacionesFinalidad

Tipo deextintor

Tipo dehalón

Fecha límite(31 de

diciembre delaño indicado)

Fechaterminal (31

dediciembre

del añoindicado)

1.1. Para la protección de loscompartimentos de motores

Sistema fijo 1301

1211

2402

2010 2035

1.2. Para la protección de las cabinas de latripulación

Sistema fijo 1301

2402

2011 2040

1. En vehículosmilitares terrestres

1.3. Para la protección de las cabinas de latripulación

Extintor portátil

1301

1211

2011 2020

2.1. Para la protección de las salas demáquinas habitualmente ocupadas

Sistema fijo 1301

2402

2010 2040

2.2. Para la protección de las salas demotores habitualmente desocupadas

Sistema fijo 1301

1211

2402

2010 2035

2.3. Para la protección de las cámaraseléctricas habitualmente desocupadas

Sistema fijo 1301

1211

2010 2030

2.4. Para la protección de los puestos decontrol

Sistema fijo 1301 2010 2030

2.5. Para la protección de las cámaras de

bombas de combustible


2.6. Para la protección de las zonas dealmacenamiento de líquidos inflamables

Sistema fijo 1301

1211

2402

2010 2030

2. En buques militaresde superficie

2.7. Para la protección de los aviones enhangares y zonas de mantenimiento

Extintor portátil

1301

1211

2010 2016

3.1. Para la protección de las salas demáquinas


3.2. Para la protección de los puestos decontrol


3.3. Para la protección de las salas degeneradores diésel Sistema fijo 1301 2010 2040

3. En submarinosmilitares

3.4. Para la protección de las cámaras Sistema fijo 1301 2010 2040




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eléctricas

4.1. Para la protección de las bodegas decarga habitualmente desocupadas

Sistema fijo 1301

1211

2402

2018 2040

4.2. Para la protección de las cabinas de pasajeros y de vuelo

Extintor portátil

1211

2402

2014 2025

4.3. Para la protección de las góndolas demotor y las unidades auxiliares de potencia

Sistema fijo 1301

1211

2402

2014 2040

4.4. Para la inertización de los depósitosde combustible

Sistema fijo 1301

2402

2011 2040

4.5. Para la protección de contenedores deresiduos higiénicos

Sistema fijo 1301

1211

2402

2011 2020

4. En aviones

4.6. Para la protección de las bodegas decarga seca

Sistema fijo 1301

1211

2402

2011 2040

5. En instalaciones petrolíferas, gasísticasy petroquímicas

5.1. Para la protección de las zonas en lasque pueda haber fugas de líquidos o gasesinflamables

Sistema fijo 1301

2402

2010 2020

6. En buquescomerciales de carga

6.1. Para la inertización de las zonashabitualmente ocupadas en las que puedahaber fugas de líquidos o gasesinflamables

Sistema fijo 1301

2402

1994 2016

7.1. Para la protección de las zonas

habitualmente ocupadas

Sistema fijo 1301

2402

2010 2025

7.2. Para la protección de las zonashabitualmente ocupadas

Extintor portátil

1211 2010 2013

7. En centros

terrestres de mando ycomunicaciones deimportancia vital parala seguridad nacional

7.3. Para la protección de las zonashabitualmente desocupadas

Sistema fijo 1301

2402

2010 2020

8.1. Para vehículos de rescate Extintor portátil

1211 2010 20168. En aeródromos yaeropuertos

8.2. Para la protección de los aviones enhangares y zonas de mantenimiento

Extintor portátil

1211 2010 2016

9. En centralesnucleares y centros de

investigación nuclear

9.1. Para la protección de zonas, cuandosea necesario para reducir al mínimo el

riesgo de dispersión de material radiactivo


10.1. Para la protección de lasinstalaciones técnicas

Sistema fijo 1301 2010 201610. En el Túnel delCanal de la Mancha

10.2. Para la protección de los vehículosautomotores y los vagones lanzadera delos trenes del Túnel del Canal de laMancha


11.1. Para las labores iniciales deextinción realizadas por el cuerpo de bomberos que sean esenciales para laseguridad de las personas

Extintor portátil

1211 2010 201311. Otros

11.2. Para la protección de personas por parte de personal militar y miembros delos cuerpos de policía

Extintor portátil

1211 2010 2013




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3.6.- GASES HALOGENADOSSe trata de compuestos químicos orgánicos que en su composición contienen átomos

de Cl, F o I, solos o en combinación:

- Sistemas NAF: hidroclorofluorocarbonos (HCFC)

- Sistemas FE y FM: hidrofluorocarbonos (HFC)

- Sistemas CEA: perfluorocarbonos (FC)

Actúan de forma similar a los halones, pero son menos efectivos, y tambiéncontribuyen a la destrucción de la capa de O3, por lo que también deben de ser sustituidos enel futuro.

En la tabla se muestran los gases halogenados empleados como agentes extintores.

AGENTE FÓRMULA NOMBRE NOMBRECOMERCIAL

HFC-227ea CF3CHFCF3 Heptafluoropropano FM-200, FE-227

HFC-125 CHF2CF3 Pentafluoroetano FE-25

HFC-23 CHF3 Trifluorometano FE-13

HCFC-124 CHCIFCF3 Clorotetrafluoroetano FE-241

HCFC-mezcla A 4,75% HCFC-123+82% HCFC-22 + 9,5%

HCFC-124 + 3,75% Isopropenyl-1-metilciclohexano

NAF S-III

HFC-134a CHF2CHF2 Tetrafluoretano

HCFC-22 CHCIF2 Clorodifluorometano

HFC-236fa CF3CH2CF3 Hexafluoropropano FE-36

FC-2-1-8 C3F8 Perfluoropropano CEA-308

FC-3-1-10 C4F10 Perfluorobutano CEA-410

FIC-1311 CF3I Trifluoroiodometano Triodide

FS 49 C2 HFC-134a + 2 comp.Dodecafluoro-2-metilpentan-3-ona

Halotron II

C6-fluorocetona CF3CF2C(O)CF(CF3)2 Novec 1230

H FC227-BC HFC-227ea + NaHCO3

3.7.- GASES INERTES

Los gases inertes son una alternativa a los halones. Se trata de productos químicos queno son oxidantes, y que actúan desplazando al oxígeno y, por tanto, evitando la combustión,




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es decir, por sofocación. Además no son conductores de la electricidad, no causan efectoinvernadero ni afectan a la capa de ozono, por lo que se consideran “sustancias limpias”. LaEPA y la NFPA han fijado que la concentración de oxígeno en las zonas ocupadas debe ser almenos del 10%.

El Argón (IG-01) es un gas noble y, por tanto, no reactivo. El Ar reduce laconcentración de O2 hasta el 12%, por lo que es capaz de extinguir la mayoría de losincendios en menos de 45 s. Se trata de un gas seguro para zonas ocupadas y, además, tras sudescarga mantiene la visibilidad. Es un agente extintor que puede ser aplicado para proteger salas de ordenadores, equipos de centrales telefónicas, instalaciones eléctricas, electrónicas y

para la protección de archivos, museos, bibliotecas y cualquier otro riesgo que contenga bienes únicos o de alto valor y además está especialmente indicado para grandes volúmenes.

Otro agente extintor es denominado IG-55, se trata de una mezcla 1:1 de N2 y Ar. Setrata de un agente extintor que no deja residuo. Los gases no son conductores ni corrosivos,

no son tóxicos y no producen productos de combustión secundarios. Es capaz de reducir laconcentración de O2 a niveles entre el 11% y 13%, para lo que se emplea una concentraciónextintora del 36%.

Se utiliza en salas de control y de informática, en archivos, en armarios eléctricos yalrededor de equipos de telecomunicaciones.

Otra de las mezclas empleadas es el IG-541. Está compuesto por un 52% de N2, un40% de Ar y un 8% de CO2. Utiliza una concentración extintora entre el 40 al 80%. Es un gasrespirable que incrementa el ritmo respiratorio en períodos cortos de tiempo. Para movernosdentro de la seguridad, el aire ambiental del lugar de extinción contendrá al menos un 14% de

O2, y un 4%, como máximo, de CO2. Si la concentración de O2 es menor del 12% se deberáevacuar el local en un tiempo igual o inferior a 30 segundos. Durante la descarga se mantieneuna buena visibilidad.

Se emplea para la extinción en el caso de riesgos eléctricos o electrónicos, salas demezcla de líquidos inflamables, bibliotecas, archivos y museos, etc.

3.8.- ELECCIÓN DEL AGENTE EXTINTOR En primer lugar debe ser adecuado al área o materiales que se desea proteger.

Debemos tener en cuenta la posible toxicidad de los gases producidos, en la descomposición por el calor, sobre todo si se emplean en lugares pequeños y mal ventilados. Debemosconsiderar la posibilidad de dañar equipos electrónicos delicados. Debemos considerar elriesgo eléctrico. Pero ante todo, y como base, debemos considerar el riesgo para los ocupantesy su posible evacuación.




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En la tabla se muestra, de forma sinóptica, la adecuación de cada uno de los agentes extintores en

relación con el tipo de fuego:

4.- EXTINTORES DE INCENDIO PORTÁTILESEs un aparato que contiene un agente extintor que puede proyectarse y dirigirse sobre

un fuego por la acción de una presión interna. Esta presión puede producirse por unacompresión previa permanente, o mediante la liberación de un gas auxiliar.

Los extintores portátiles son los concebidos para llevarse y utilizarse a mano y que, en

condiciones de funcionamiento, tienen una masa inferior o igual a 20 kg También existenextintores dorsales que, con una masa inferior o igual a 30 kg, están equipados con un sistemade sujeción que permite su transporte a la espalda de una persona, y extintores dotados deruedas para su desplazamiento.

TIPO DE FUEGOAGENTE EXTINTOR

A Sólidos B Líquidos C Gases D Metales

Agua Pulverizada XXX2 X

Agua a chorro XX2

Polvo BC convencional XXX XX

Polvo ABC polivalente XX XX XX

Polvo específico metales XX

Espuma física XX2 XX

Dióxido de carbono X1 X

Hidrocarburos halogenados X1 XX

XXX Muy adecuado; XX Adecuado; X Aceptable

1 En fuegos poco profundos (profundidad inferior a 6 mm) puede considerarse

2 En presencia de tensión eléctrica no son aceptables como agentes extintores el agua a chorro ni laespuma. El resto de agentes extintores podrán utilizarse en aquellos extintores que superen el ensayodieléctrico normalizado.




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La presión de los extintores puede ser incorporada cuando es constante y adosadacuando se aplica en el momento de su funcionamiento. El CO2 es el único agente que es capazde impulsarse por su propia presión, necesitando los demás de otro gas impulsor para ser

proyectado con la suficiente presión (nitrógeno o CO2).

El agente extintor va contenido en un recipiente que puede ser de diversos metales(acero al carbono, acero inoxidable, etc.); es lo que llamamos cuerpo del extintor.

Los extintores deben ser de color rojo en el 95% de su superficie.

Cualquiera que sea el tipo de extintor debe de ir provisto, al menos, de los siguienteselementos de identificación e información.

Marca de conformidad a normas: Los extintores de incendio necesitarán, antes desu fabricación o importación, con independencia de lo establecido por la ITC-MIE-AP5(orden de 31 de mayo de 1982 por la que se aprueba la Instrucción Técnica ComplementariaMIE-AP5 del Reglamento de Aparatos a Presión sobre Extintores de Incendios, ymodificaciones posteriores), ser aprobados de acuerdo con lo establecido en el Reglamento deinstalaciones de protección contra incendios (RD 1942/1993, modificado por orden de 16 deabril de 1998 sobre Normas de Procedimiento y Desarrollo del R.D.1942/1993), a efectos de

justificar el cumplimiento de lo dispuesto en la Norma UNE–EN 3-7:2004.

La Placa de Timbre, contendrá el número de registro dado por el Ministerio deIndustria de aprobación del tipo de aparato, la presión del timbre y las fechas de retimbrado.

Extintor de incendios de presión permanente: En el punto 4va roscado un manómetro indicador de la presión del gas

impulsor que ocupa la parte superior del recipiente. Paraaccionar el extintor se quita el pasador 8 tirando de la anilla,

desbloqueándose la palanca 6 que se acciona apretando hacia lamaneta fija 7 para que así se ponga en comunicación el tubosonda 5 y la manguera 9. Entonces el gas impulsor empuja a la

masa del agente extintor obligándola a salir por el tubo sonda

hacia la manguera y su boquilla.

Extintor de incendios de presión no permanente con botellíninterior: La parte superior es idéntica a la anterior con la

excepción de que no lleva el agujero roscado para unmanómetro. Este tipo de extintor lleva una válvula de seguridad

6 tarada a 0.8 veces la presión de prueba, porque suponemosque su capacidad es superior a tres litros. Además el botellín sies de anhídrido carbónico y su capacidad es superior a 0.40

litros, dispone de un disco de seguridad tarado a una presión

aproximada de 190 kg/cm2.




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Los retimbrados han de hacerse cada cinco años, y sólo se admiten tres, por lo que lavida máxima del aparato es de 20 años. Todo aparato que no posea esta Placa está encondiciones ilegales.

La etiqueta de características irá situada sobre el cuerpo del extintor, en forma decalcomanía, placa metálica, impresión serigráfica o cualquier otro procedimiento deimpresión que no se borre fácilmente. Se elegirán caracteres fácilmente legibles, y algunos deestos han de poder leerse rápidamente antes de su utilización.

Estos caracteres son:

- Nombre del fabricante o importador.- Naturaleza del Agente Extintor.

- Temperatura de servicio.

- Eficacia.

- Peligros de empleo.

- Instrucciones para su uso.




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El extintor posee una serie de características que es necesario definir:

Carga: masa o volumen del agente extintor contenido en el extintor.

Tiempo de funcionamiento: es el período durante el cual, y sin que haya interrupciónalguna, tiene lugar la proyección del agente extintor, sin tener en cuenta la emisión de gas

propulsor.

Alcance medio: distancia medida sobre el suelo, en una prueba de laboratorionormalizada, entre el orificio de proyección y el centro del recipiente que recoja mayor cantidad del agente extintor.

Eficacia: es una de las características más importantes de un extintor. Los extintoresse clasifican según el hogar-tipo que son capaces de extinguir, en una prueba de laboratorio

normalizada, identificándose con un número y una letra.

MARCA DEL EXTINTOR

EXTINTOR DE INCENDIOS

6 Kg Polvo ABC

21 A 113B C

MODO DE EMPLEO

1. Quitar el pasador de seguridad

2. Apretar la maneta3. Dirigir el chorro a la base de las llamas

PRECAUCIÓN

No apto para su uso en presencia de tensiones superiores a 35.000 voltios

El polvo ABC no es tóxico ni corrosivo

FABRICANTE:

MARCADE LA

ENTIDADAUTORI-

ZADA

Agente extintor: 6 Kg Polvo ABCAgente propulsor: N2

Contraseña: FAI 1491Transporte: EX-0291-V-VHomologado según: ITC, MIE AP-5B.O.E. 20.6.85Temperatura de servicio: - 20°C + 60°CVerificar anualmenteUtilizar para la recargaRecambios originales del modelo aprobado

DISTRIBUIDOR:

MANTENEDOR Y/O RECARGADOR:




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El número hace referencia a la cantidad de combustible utilizada en el hogar-tipo, y laletra corresponde a la clase de fuego: 5A, 8A, 13A, 21A, 27A, 34A y 55A para los fuegos declase A y 21B, 34B, 55B, 70B, 89B, 113B, 144B, 183B y 233B para los fuegos de clase B.

Todos los ensayos aparecen descritos en la norma UNE –EN 3-7:2004.Los hogares-tipo para fuegos de la clase A están constituidos por un apilamiento de

vigas de madera sobre un bastidor metálico. Junto a ciertos criterios comunes, el número deun hogar-tipo de clase A representa:

- La longitud del hogar en decímetros, es decir, la longitud de las vigas de maderadispuestas en sentido longitudinal respecto del hogar.

- El número de vigas de madera de 500 mm dispuestas en cada capa, ytransversalmente respecto del hogar.

En cualquier caso, cuanto mayor sea el número que precede a la letra A, mayor será sueficacia extintora.

En cuanto a los fuegos de clase B, el número indica los litros de una mezcla agua-combustible (heptano industrial), en una proporción 1/3 - 2/3 que se utilizan en el hogar tipo.

Respecto al ensayo para fuegos de clase C, se derogó la norma por la que se regíanéstos.

El Código Técnico de Edificación (CTE) de 2006 establece que deben colocarseextintores de eficacia mínima 21A-113B en todos los edificios, y extintores móviles en

determinadas zonas hospitalarias de riesgo especial alto (de 25 kg) y zonas comerciales deriesgo especial medio (de 50 kg)

4.1.- EMPLAZAMIENTO DE LOS EXTINTORESEl procedimiento para decidir o para comprobar la distribución correcta de los

extintores en un edificio o zona del mismo será el siguiente:

- En cada planta: Deberán colocarse extintores en todas y cada una de las plantas del

edificio.- Junto a cada salida: Conviene situar un extintor junto a cada una de las salidas

principales. Es frecuente encontrar los extintores colocados al fondo de los locales,lejos de la salida. Si hubiera que alcanzarlos en caso de incendio, o no se podría llegar hasta ellos o, lo que sería peor, se correría el riesgo de quedar envueltos por el humo o

por las llamas sin salida posible.

- Cerca y al exterior del riesgo: Para establecer la situación correcta de cada extintor,siempre debe tenerse en cuenta que pueda alcanzarse sin el riesgo de quedar envueltos

por el fuego. En la zonas de mayor riesgo y, en especial, en los cuartos donde seubican cuadros eléctricos, calderas de calefacción u otras instalaciones que suponganun alto riesgo de incendio (chimeneas hogar, cocinas, etc.), el extintor que los protegedebe colocarse al exterior del recinto y cerca de su puerta. Si hay varios recintos




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cercanos, un sólo extintor puede servir simultáneamente para proteger todos ellos,siempre que se cumplan las distancias mínimas exigidas. Si los extintores estáncolocados dentro de esos recintos, no se podrán alcanzar en caso de incendio porquequedarán envueltos por el humo y las llamas. Además del riesgo que ello supone para

las personas que intenten utilizarlos, hay que recordar que los extintores son aparatos a presión que pueden explosionar fácilmente por efecto del fuego.

- Distancia máxima de 15 m hasta un extintor: Una vez ubicados los extintores próximos a las salidas y a los puntos de riesgo, deben añadirse los necesarios para que,desde cualquier origen de evacuación hasta un extintor, el recorrido real sea de 15 mcomo máximo en la misma planta. En grandes recintos diáfanos puede no ser posiblecumplir la condición anterior.

En estos casos se permite disponer un extintor por cada 300 m2 construidos, que serepartirán de manera uniforme.

- Accesibilidad: La colocación del extintor debe permitir un rápido y fácil acceso almismo, por su altura y por la ausencia de obstáculos. No hay normas que obliguen acolocar los extintores a una altura determinada, aunque se recomienda que quede,como máximo, a 1,70 m del suelo midiendo desde la parte más alta del extintor. Noobstante, según las características de los ocupantes, a veces puede ser preferible

ponerlos más bajos para facilitar su accesibilidad.

Es frecuente (sobre todo en establecimientos públicos y en escuelas) que los extintoresse coloquen mucho más altos que la altura recomendada de 1,70 m para impedir quelos niños puedan utilizarlos para jugar, o para que no se los lleven. Dado que los

problemas que provoca esta situación pueden ser mucho mayores que sus ventajas,conviene recomendar la adquisición de armarios protectores donde dejar los extintoresa una altura adecuada.

- Protección: Los extintores que puedan estar sujetos a posibles daños químicos oatmosféricos deberán estar protegidos convenientemente.

4.2.- VERIFICACIÓN Y MANTENIMIENTOLa verificación y mantenimiento de estos aparatos es necesaria para asegurar en

cualquier momento que se encuentran en perfecto uso de utilización. Las operaciones arealizar serán las siguientes:

A) Cada tres meses, por parte del propio usuario o por empresas mantenedorasautorizadas, debe comprobarse la accesibilidad, señalización, buen estado aparente deconservación. Se señalizarán los extintores que no sean fácilmente localizables desde algún

punto de la zona que protegen.

También debe realizarse una inspección ocular de seguro, precintos, inscripciones, etc.y la comprobación de la presión en el manómetro o, en su caso, del peso.

Asimismo, se realizará una inspección ocular del estado externo de las partesmecánicas (boquilla, válvula, manguera, etc.). Los extintores deberán estar provistos de un




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dispositivo de cierre automático que permita la interrupción temporal del chorro. Si se trata deextintores antiguos con un mecanismo de disparo de tipo rueda o volante, debe recomendarseque se cambien por extintores con mecanismo de disparo por “pistola”. Todos los extintorescon más de 3 Kg o más de 3 litros, deben estar equipados con una manguera de descarga de

400 mm de longitud mínima.

B) Cada año, por empresas instaladoras o mantenedoras autorizadas, se realizará lacomprobación del peso y presión en su caso. En el caso de extintores de polvo con botellín degas de impulsión se comprobará el buen estado del agente extintor y el peso y aspecto externodel botellín.

También se realizará una inspección ocular del estado de la manguera, boquilla olanza, válvulas y partes mecánicas.

En esta revisión anual no será necesaria la apertura de los extintores portátiles de

polvo con presión permanente, salvo que en las comprobaciones que se citan se hayanobservado anomalías que lo justifique.

En el caso de apertura del extintor, la empresa mantenedora situará en el exterior delmismo un sistema indicativo que acredite que se ha realizado la revisión interior del aparato.Como ejemplo de sistema indicativo de que se ha realizado la apertura y revisión interior delextintor, se puede utilizar una etiqueta indeleble, en forma de anillo, que se coloca en el cuellode la botella antes del cierre del extintor y que no pueda ser retirada sin que se produzca ladestrucción o deterioro de la misma.

C) Cada cinco años, por empresas instaladoras o mantenedoras autorizadas, se

realizarán las siguientes operaciones: - A partir de la fecha de timbrado del extintor (y por tres veces) se procederá alretimbrado del mismo de acuerdo con la ITC-MIE-AP5 del Reglamento de aparatos a

presión sobre extintores de incendios. En la placa de timbre encontraremos de una acuatro fechas, casi siempre con un número que identifica el mes y otro el año (por ejemplo 08-06, significa agosto de 2006). Si han pasado más de 5 años desde la últimafecha el extintor debe ser retimbrado.

- Se rechazarán aquellos extintores que, a juicio de la empresa mantenedora presentendefectos que pongan en duda el correcto funcionamiento y la seguridad del extintor o

bien aquellos para los que no existan piezas originales que garanticen elmantenimiento de las condiciones de fabricación.

La empresa mantenedora colocará en todo extintor que haya mantenido y/o recargado,fuera de la etiqueta del fabricante del mismo, una etiqueta con su número de autorización,nombre, dirección, fecha en la que se ha realizado la operación, fecha en que debe realizarsela próxima revisión, entregando además al propietario del aparato un certificado delmantenimiento realizado en el que conste el agente extintor, el gas propelente, las piezas ocomponentes sustituidos y las observaciones que estime oportunas.




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4.3.- NORMAS DE UTILIZACIÓNEl usuario de un extintor de incendios, para conseguir una utilización del mismo

mínima eficaz, teniendo en cuenta que su duración es aproximadamente de 8 a 60 segundos,

según tipo y capacidad del extintor, tendría que ser formado previamente de forma prácticacon el fin de poder utilizarlo de forma eficaz y sin peligro para él.

El agente extintor o los productos que pueda generar en contacto con el fuego puedenser en ocasiones tóxicos. Además, es posible que se produzcan quemaduras y daños en la pieldebido a la proximidad del fuego o reacciones químicas peligrosas. Otros potenciales peligrosdel empleo de los extintores son las descargas eléctricas o proyecciones inesperadas defluidos emergentes del extintor a través de su válvula de seguridad, también se debeconsiderar la posibilidad de mecanismos de accionamiento en malas condiciones de uso.

Las siguientes reglas generales de uso son las siguientes:

- Al descubrir el fuego, dé la alarma personalmente o a través de un compañero, por teléfono, o accionando un pulsador de alarma.

- Seguidamente coja el extintor de incendios más próximo que sea apropiado a la clase defuego. Sin accionarlo, diríjase a las proximidades del fuego.

- Prepare el extintor, según las instrucciones recibidas en las prácticas contra incendios. Sino las recuerda, están indicadas en la etiqueta del propio extintor. Generalmente deberáhacerse lo siguiente:

● Dejado el extintor en el suelo, coja la pistola o boquilla de descarga y el asa de

transporte, inclinándolo un poco hacia delante.● Con la otra mano, quite el precinto, tirando del pasador hacia fuera.

● Si es necesario presurizar el extintor, hágalo accionando el dispositivo deapertura del botellín.

● Presione la palanca de descarga para comprobar que funciona el extintor.

● Dirija el chorro del extintor a la base del objeto que arde hasta la total extinción,o hasta que se agote el contenido del extintor.

5.- INSTALACIONES FIJAS EN LOS EDIFICIOSEl Reglamento de instalaciones de protección contra incendios, promulgado mediante

el Real Decreto 1942/1993, determina las condiciones que deben cumplir las instalaciones deextinción y detección de incendios, según Normas UNE.

Las instalaciones de detección y extinción de incendios deberán ser realizadas por unaempresa debidamente autorizada y registrada en la Comunidad Autónoma.




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5.1.- BOCAS DE INCENDIO EQUIPADAS (BIE) Se trata de una instalación que permite a los ocupantes de un edificio proyectar agua

contra el fuego hasta la llegada de los Bomberos.

Se trata de una toma de agua, en un punto fijo de una red de incendios, provista de unconjunto de elementos necesarios para transportar y proyectar agua desde el mismo hasta ellugar del fuego.

La protección que proporcionan las BIEs son:

- medio de primera intervención, para sofocar conatos o para una acción inmediata acargo del equipo de primera intervención.

- medio fundamental de extinción interior, si las características del establecimiento lo permiten.

Las BIEs se clasifican por el diámetro nominal de la manguera: 25, 45, 70 y 100 mm.Sólo se consideran BIE las de 25 y 45 mm. (las de 70 y 100 mm. se consideran hidrantesinteriores).

Las principales diferencias entre las BIEs de 25 mm. y las de 45 mm. son:

- las de 25 mm. no requieren la extensión total de la manguera para comenzar a arrojar agua.

- la extensión de la manguera en una BIE de 25 mm. es más sencilla al no ser colapsable.

- los caudales de la BIE de 25 mm. son bajos, pudiendo ser utilizadas por una sola persona, mientras que una de 45 mm. requerirá de la colaboración de, al menos, dos personas.

Por todo ello las BIEs a emplear serán, preferiblemente, de 25 mm.

La distribución e instalación deberán seguir los siguientes criterios:

- La distancia desde cualquier punto de riesgo y la BIE más próxima no debe exceder de la longitud de la manguera más de 5 metros.

- Las BIE se ubican, preferentemente, dentro de los locales protegidos.

- Las BIE se sitúan en los paramentos o pilares de los locales.

- No debe existir obstáculo alguno que dificulte o impida el acceso o la utilización deuna BIE.

- Las BIE deben estar señalizadas convenientemente mediante señales normalizadas.

- La alimentación a las BIE de 25 mm. no se realiza por encima de ellas para evitar laacumulación de sedimentos en la válvula.




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- El abastecimiento de agua de las BIE será común a los demás sistemas de proteccióncontra incendios que empleen agua. Debe garantizarse un alcance efectivo mayor de 5metros en la BIE más desfavorable cuando se está descargando por el sistema elcaudal de agua requerido.

En algunas ocasiones, en las que el riesgo principal es de fuegos en presencia detensión eléctrica, y las personas que podrían utilizar las bocas de incendios no son expertas, ladotación de bocas de incendio puede suponer un riesgo mortal para esas personas si lasutilizaran sin tomar las debidas precauciones. Por ello, y aunque las normas vigentes obliguena instalarlas en determinados casos, conviene recomendar su sustitución por extintores decarro de 25 o 50 kg de polvo polivalente (o de CO2 según el tipo de combustibles existentes).

5.2.- SISTEMAS DE DETECCIÓN Y DE ALARMA DE INCENDIOPara detectar el fuego existen unos aparatos llamados detectores de incendio, que

pueden ser de varios tipos:

- Detector iónico: dispone de dos cámaras, una cerrada y otra abierta al aire ambiente,equilibradas eléctricamente. Cuando a la cámara abierta llegan moléculas ionizadas dela reacción de combustión se produce un desequilibrio eléctrico entre ambas cámaras,lo que produce la alarma. Se utilizan principalmente en lugares donde puedan existir fuegos lentos o de evolución lenta (salas de ordenadores, archivos, bibliotecas, etc. ).

- Detector óptico de humos: son células fotoeléctricas que al oscurecerse el camino

óptico por el humo, o iluminarse por reflexión de la luz en dichas partículas, se activan produciendo la alarma. Se utilizan donde pueden existir fuegos latentes o de evoluciónlenta, o donde no es posible utilizar los detectores iónicos debido a las condicionesambientales (almacenes de combustibles prensados, bodegas de barcos, áreas defabricación, etc).

- Detector de llamas: es una célula fotoeléctrica que capta el espectro de emisióninfrarrojo o ultravioleta característico de la llama. Se usan generalmente donde pueda

presentarse un fuego en forma de llama abierta y de evolución rápida (almacenes odepósitos de líquidos inflamables de grandes dimensiones o al aire libre).

- Detector térmico: el calor que se libera en la combustión eleva la temperatura delambiente, y dicho incremento de temperatura puede ser detectado por elcorrespondiente dispositivo. Se usan donde pueda presentarse una acumulación rápidade calor y en los cuales la evolución del fuego es media o rápida (garajes oaparcamientos).

Los detectores térmicos pueden ser de dos tipos:

● Detectores termoestáticos, o térmicos, que emiten una señal de alarmacuando la temperatura ambiente alcanza un valor predeterminado.

● Detectores termovelocimétricos, basados en la medición de la velocidad de

aumento de la temperatura (gradiente de temperatura). Combinan dos




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elementos: uno que da la alarma al registrar un gradiente de temperatura yotro que suspende la alarma para gradientes bajos

Además de estos sistemas automáticos de detección, en las instalaciones de detección

se colocan pulsadores de alarma, activados manualmente, que sirven para enviar aviso a lacentral de detección con solo romper el cristal.

5.3.- SISTEMAS DE EXTINCIÓN AUTOMÁTICASon sistemas de distribución de agua a presión, mediante la adecuada red de tuberías

que cubren el local a proteger, generalmente sobre los techos, y a la que están conectados losrociadores o sprinklers (válvulas especiales diseñadas para distribuir el agua en forma delluvia). Dichos rociadores disponen de unas boquillas obturadas por cápsulas rellenas de un

líquido dilatable o por elementos fusibles que, a una temperatura determinada, se rompen yliberan el paso del agua.

Desde su origen (mediados del s. XIX) los rociadores automáticos de agua son elmedio de protección contra incendios de mayor fiabilidad. Las instalaciones de estos equiposrealizan automáticamente tres funciones en la protección de incendios:

- Detectan el fuego.

- Dan la alarma.

- Controlan o extinguen el fuego.

Su objeto es conseguir que, ante el inicio de un fuego, se consiga una proyecciónautomática sobre el mismo a fin de extinguirlo sin intervención humana.

Los sistemas de rociadores automáticos de agua presentan la ventaja de que soloactúan en las zonas donde se inicia y detecta el incendio. Para conseguir un mismo efecto, lacantidad de agua que consume un sistema de rociadores automáticos es menor que laconsumida por una boca de incendio equipada. Además, estos sistemas actúan incluso dondeel calor y el humo impiden la actuación de los bomberos.

La instalación debe hacerse según proyecto suscrito por un técnico titulado

competente que debe tener en cuenta las normas UNE que le sean de aplicación.El actual CTE impone la obligación de instalar sistemas de extinción automática:

- en todo edificio cuya altura de evacuación exceda de 80 m (o si la altura deevacuación excede de 28 m o la superficie construida del establecimiento excede de5000 m2 en uso residencial público);

- en cocinas en las que la potencia instalada exceda de 20 kW en uso Hospitalario oResidencial Público o de 50 kW en cualquier otro uso;

- en determinados centros de transformación;




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- si la superficie total construida excede de 1.500 m², en las áreas públicas de ventas (yse cumplen ciertos requisitos) y en los recintos de riesgo especial medio y alto en usoComercial, así como

- en todo aparcamiento robotizado.En algunos casos, la instalación de rociadores de agua puede ser incompatible con los

materiales que deben protegerse, por lo que deberán darse soluciones alternativas, por ejemplo, disponer de un sistema de extinción automática con agentes gaseosos en centrales deordenadores, archivos y depósitos de objetos de valor elevado, etc.

Existen también extintores fijos automáticos, cuya instalación siempre convienerecomendar sobre los quemadores de las calderas de calefacción en lugares como escuelas,hoteles, residencias de ancianos, etc.

5.4.- COLUMNAS SECASSe trata de una tubería, de 80 mm de diámetro, normalmente vacía, a la que se

conectan las autobombas de los Bomberos para inyectar agua a presión, que tiene salida por bocas situadas en los pisos a las que conectaremos las mangueras para atacar el fuego sinnecesidad de hacer una instalación vertical.

Aunque la idea de instalar columnas secas tiene por objeto conseguir un ahorro en eltiempo que se tarda en instalar las mangueras cuando se trata de edificios de gran altura,suponen un grave problema de seguridad y de eficacia para los Bomberos, ya que muy pocasveces podrán estar seguros de que su mantenimiento sea el correcto y de que soportarán las

presiones que se requieren para hacer llegar el agua hasta los pisos más altos.

Por eso, no tiene sentido colocar Columnas Secas en lugares, como naves industriales,edificios de baja altura, etc., donde resulta muy sencilla y rápida la instalación de lasmangueras de los Bomberos.

El CTE establece que la columna seca será instalada en edificios o establecimientos demás de 24 m. de altura de evacuación (15 m en uso Hospitalario), o en aparcamientos con másde tres plantas bajo rasante o más de cuatro sobre rasante, con tomas en todas sus plantas.

Asimismo, los municipios pueden sustituir esta condición por la de una instalación de bocas de incendio equipadas cuando, por el emplazamiento de un edificio o por el nivel dedotación de los servicios públicos de extinción existentes, no quede garantizada la utilidad dela instalación de columna seca.

5.5.- HIDRANTES

Se entiende por hidrante todo punto de conexión exterior al edificio conectado a unared de tuberías enterrada y cuya finalidad es abastecer de agua a los Servicios de Extinción de




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Incendios. Pueden estar situados en la vía pública o en zonas urbanizadas del interior de lasempresas.

La instalación de hidrantes tiene por objeto:

- Servir de conexión y abastecimiento a las mangueras necesarias para los cometidossiguientes:

● la lucha contra los incendios que tengan lugar en el propio establecimiento, y

● la protección del propio establecimiento frente a incendios que tengan lugar en establecimientos vecinos.

- abastecer de agua a los vehículos autobomba del servicio público de extinción.

Los hidrantes pueden ser públicos o privados. Los públicos son exteriores, y de uso

exclusivo del servicio público de extinción.

Al menos debe haber un hidrante por cada 10.000 m2 construidos o fracción deledificio a proteger, repartiéndolos razonablemente por su perímetro, si la altura de evacuacióndescendente excede de 28 m (o la ascendente de 6 m), así como en establecimientos dedensidad de ocupación mayor de 1 persona cada 5 m2 y cuya superficie construida es mayor de 2000 m2 (5000 m2 en uso residencial vivienda, administrativo o docente, 1000 m2 en usocomercial y 500 m2 en cines, teatros, auditorios y discotecas)

5.6.- ASCENSOR DE EMERGENCIAEn el actual CTE se exige instalar un ascensor de emergencia en las plantas cuya

altura de evacuación exceda de 50 m. (35 m en el caso de uso Residencial Vivienda y 15 m enlas zonas de hospitalización y de tratamiento intensivo de uso Hospitalario).

Sus características principales serán:

- Tendrá, como mínimo, una capacidad de carga de 630 kg, una superficie de cabinade 1,40 m² (en uso Hospitalario las dimensiones serán de 1,20 m x 2,10 m, comomínimo), una anchura de paso de 0,80 m y una velocidad tal que permita realizar todo

su recorrido en menos de 60s.- En la planta de acceso al edificio se dispondrá un pulsador junto a los mandos delascensor, bajo una tapa de vidrio, con la inscripción "USO EXCLUSIVOBOMBEROS". La activación del pulsador debe provocar el envío del ascensor a la

planta de acceso, y permitir su maniobra exclusivamente desde la cabina.

- En caso de fallo del abastecimiento normal, la alimentación eléctrica al ascensor pasará a realizarse de forma automática desde una fuente propia de energía, quedisponga de una autonomía de 1 h como mínimo.




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6.- BIBLIOGRAFÍAManual S.E.P.E.I. de Bomberos, Diputación de Albacete, 2003.

Ciencia de Espumas – Aplicaçao na extinçao de incendios, R.C.R. Figueredo et al, Quimica Nova, 22(1), 1999, 116-130.

Boletín Informativo ESPAM, nº 5, 2001, Ayto. de Málaga.

Notas Técnicas Preventivas nº 99 y 536, INSHT, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales.

Manual de Seguridad contra Incendios, Fundación MAPFRE, 1997.

Manual de Extinción de Incendios, J.J. Boulandier Herrera, F. Esparza Fernández, J. GarayoaGurruchagui, C. Orta González-Orduña y P. Anitua Aldecoa. 2002 (ultimo acceso 11-01-2011) http://www.bomberosdenavarra.com/index.php?m=56&id=7&pagina=1

Código Técnico de la Edificación 2006




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HIDRÁULICA APLICADA A BOMBEROSJuan Miguel Suay

1 INTRODUCCIÓNSi leemos la definición de la palabra BOMBERO en el diccionario de la Real

Academia Española, vemos que además describir a la persona que tiene por oficio extinguir incendios y prestar ayuda en otros siniestros, tiene otra acepción persona que tiene por oficiotrabajar con bombas hidráulicas, aquí es donde se encuentra el origen de la palabra, ya que

para extinguir un fuego se necesita agua y este fluido extintor tiene que ser impulsadomediante bombas. Tradicionalmente los que contaban con el oficio y el buen arte del manejode estas maquinas eran los profesionales de la extinción de incendios.

A lo largo de la historia, los bomberos han dispuesto de materiales cada vez másdesarrollados tecnológicamente, esto ha traído consigo la necesidad de una formación en su

manejo cada vez más especializada, pero curiosamente un conocimiento profundo sobre su principal herramienta de trabajo no ha evolucionado.

La hidráulica entendida como el arte de conducir, contener, elevar y aprovechar lasaguas, es una ciencia muy antigua en donde se aúnan el arte, las matemáticas, la física y latecnología. La principal dificultad estriba en que algunos conceptos manejados por estaciencia desafían nuestra intuición, por lo tanto, es necesario acercarse a su estudio empleandouna metodología adecuada.

El objetivo de este tema es conocer esta metodología, ya que un profesional de laextinción debe conocer y comprender conceptos tales como: presión barométrica ymanométrica, presión estática y dinámica, leyes fundamentales de la hidrodinámica, perdidasde carga, etc. Además de ser capaz de realizar diferentes cálculos en instalaciones para

bomberos y estar familiarizado con las características técnicas de las bombas de impulsión yaspiración más comunes entre los Servicios de Prevención y Extinción de Incendios ySalvamento (SPEIS). Todos estos conceptos se desarrollan a continuación.

2 CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS. DENSIDAD. VISCOSIDAD

La materia, en condiciones habituales de presión y temperatura, se presenta en tres

estados de agregación, líquido, gaseoso o sólido. Si observamos un sólido vemos que tieneuna forma y un volumen definidos, mientras que un líquido conserva su volumen adoptandola forma del recipiente que lo contiene, y mostrando una superficie libre. En cambio un gas notiene ni forma ni volumen propio. La diferencia entre los estados de la materia se debe a lasfuerzas de cohesión interna de las moléculas, características de cada sustancia. Denominamosfluidos a las sustancias líquidas y gaseosas.

Una de las diferencias existentes entre un sólido y un fluido es su diferente respuestafrente a la acción de una fuerza: los sólidos se deformarán mientras persista la misma, yrecuperaran su forma primitiva total o parcialmente cuando cese este esfuerzo, debido a laexistencia de una fuerza que se opone a la aplicada. Sin embargo, los fluidos fluirán por

pequeño que sea el esfuerzo, es decir, cambiarán continuamente de forma, mientras persistadicho esfuerzo, ya que no presentan una fuerza que se oponga a la aplicada, lo que indica queno hay tendencia a recuperar la forma primitiva al cesar el esfuerzo aplicado.




Pág. 91

La densidad es la medida del grado de compactación que tiene un fluido, es decir es lamedida de cuanto material (masa) se encuentra contenida en espacio determinado (Volumen):

Se mide el Kg/m3.

Si tenemos un metro cúbico de agua (1000 Kg./m3), ¿Qué ocurre con la densidadsi lo repartimos en dos recipientes por la mitad?, La respuesta es nada, ya que ambosrecipientes contendrán la misma masa (500 Kg), pero también ocuparan la mitad de volumen(0,5 m3). Pero, si tenemos un metro cúbico de aire (1,21 Kg./m3) y lo comprimimos, elvolumen disminuye sin variar la masa que lo contiene, por lo tanto la densidad aumenta. Alcontrario si lo expandimos la densidad disminuye ya que la misma masa ocupa menos

espacio.Se denomina fluido incompresible aquel que mantiene constante la densidad al variar

la presión a la que está sometido, el agua es un ejemplo de este tipo de fluido.

Se denomina densidad relativa al cociente entre la masa de una sustancia y la masade un volumen igual de agua. Es decir:

Una sustancia que tenga una densidad relativa mayor que uno quiere decir que

contiene mayor masa que el mismo volumen de agua, es decir que es más pesada que el agua.Si es menor que uno la sustancia es más ligera que el agua.

Si en vez de la masa medimos el peso por unidad de volumen de la sustancia, a estarelación se denomina peso específico.

Se mide en N/m3.La constante g es la aceleración de la gravedad y vale (9,81 m/s2).

La viscosidad es una resistencia interna que tiene un fluido, consecuencia de lasfuerzas de atracción entre las moléculas del mismo. Esto se materializa en que el esfuerzo quehay que hacer para que “fluya” un fluido esté en función de esta resistencia. Los fluidos conalta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen confacilidad. La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por latemperatura y la presión, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varíanla composición y estructura del fluido.

2.2 PRESIÓN

La presión se define como la fuerza por unidad de superficie.

Se mide en Pascales (Pa) que es igual a la presión ejercida por una fuerza de unnewton sobre una superficie de un m2.

m

V

r

sus cia

agua

tan

Peso

V

m g

Vg

P =F

S




Pág. 92

1 atm = 101, 325 kPa = 760 mm Hg = 10,32 m.c.a. = 14,7 psi

Si en un punto de un fluido decimosque existe una presión estática (P), significaque si colocamos una superficie S en dicho

punto, aparecerá una fuerza F perpendicular ala misma y de magnitud P·S. Si el fluido estaen reposo, la fuerza que aparezca sobre dichasuperficie es independiente de la orientaciónde la misma respecto al punto.

2.2.1 DEFINICIÓN DE PRESIÓN ESTÁTICA ABSOLUTA Y MANOMÉTRICA

La presión se puede medir respecto a cualquier base de referencia arbitraría, siendo lasmás usadas el vacío y la presión atmosférica local. Cuando una presión se expresa como unadiferencia entre su valor real y el vacío hablamos de presión absoluta. Si la diferencia esrespecto a la presión atmósfera local entonces se conoce por presión manométrica.

2.2.2 BARÓMETROS Y MANÓMETROS Los barómetros son instrumentos que miden presión absoluta es decir, comparar la

presión existente respecto al vacío, en donde la presión es nula. Si medimos la diferencia de presión respecto a la presión atmosférica, estamos calculando, como hemos visto, la presiónmanométrica tomándose con signo más, si la presión es superior a la atmosférica y con signomenos, si la presión medida es inferior a la misma. Los aparatos que miden esta presión

positiva se denominan manómetros y la negativa vacuometros, si miden ambas se llamanmanovacuometros.

Tanto los barómetros como los manómetros, basan su funcionamiento en equilibrar lafuerza que aparece sobre una superficie S debida a la presión a medir (P), con la presión que

se ejerce sobre la misma superficie el peso (W) de un volumen de fluido con un pesoespecifico (), una altura h y base S. Por lo tanto la presión será igual a:




Pág. 93

P = h

El valor de h es lo que se conoce como altura de presión. Así, en un barómetrosometido a una presión atmósfera normal de 101,325 kPa, el valor de h, depende del fluidoque contenga el instrumento5:

En mecánica de fluidos siempre se mide la presión manométrica. Los instrumentosmedida utilizados no son manómetros que basan su funcionamiento en el peso de un fluidosino que se usan unos de tipo mecánico, conocidos como manómetros de tubo de Bourdon.

H =N / m

N / m10,32 m.c.a (Barometro de Agua)

H =N / m

/ m760 mm. de Hg (Barómetro de Mercurio)

2

3

2

3

P

P

agua

Hg

101 325 10

9810

101 325 10

133416 N

3

3

,

,




Pág. 94

El tubo Bourdon es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo,cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende aenderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un

piñón. Este tubo se encuentra dentro de una cámara que se encuentra sometida a la presiónatmosférica. Por lo tanto mide la presión manométrica.

Manovacuometro y manómetros de tubo de Bourdon.

2.2.3 PRESIÓN DINÁMICA . ALTURA DE VELOCIDAD

Si un fluido se encuentra en movimiento definimos la presión dinámica como:

Donde es la densidad y v es la velocidad del fluido.

Esta expresión que tiene unidades de presión es la energía cinética del fluido debida ala velocidad del fluido en su movimiento. La presión dinámica no se manifiesta ejerciendouna fuerza sobre una superficie, como ocurre con la presión estática, sino que es la energía

por unidad de volumen que posee el fluido en movimiento. Dimensionalmente tiene unidadesde presión, ya que expresa la energía cinética del fluido por unidad de volumen:

5 El peso especifico del agua es 9810 N / m3 y para el mercurio 133416 N / m3.

Pd

v

2

2

P1

2(densidad) (velocidad)

kg

m

m

s

N m

m

J

mPascales (Pa)

PFuerza

Superficie

(Masa) (Aceleración)

Superficie

N

m

N m

m=

J

m= Pascales (Pa)

Energia

Volumen

(Fuerza) (Espacio)

Volumen

N m

m=

J

mPascales (Pa)

d2

3

2

2 3 3

2 3 3

3 3




Pág. 95

Así pues la presión dinámica no se puede medir con un manómetro, pues dichosinstrumentos funcionan solamente con la presión estática. Lo que si podemos hacer es que yaque dimensionalmente la presión dinámica tiene unidades de presión (Pa) y dichas unidadesson equivalentes a una altura de un cilindro de un determinado fluido de peso especifico ,

podemos expresar la presión dinámica como una altura que denominaremos altura develocidad6 (hv), Así:

Es habitual en el lenguaje de los bomberos denominar presión dinámica7 a la que

marca un manómetro cuando el agua que circula en una instalación se encuentra enmovimiento. Esta forma de expresarse no es correcta ya que el concepto técnico de presióndinámica es el expuesto, lo que marca un manómetro en esa situación es una presión estática,la cual ha disminuido respecto a la que había ya que parte de la energía, que poseía el aguacuando estaba en reposo, se ha gastado en poner en movimiento el fluido.

2.3 HIDRODINÁMICA

La hidrodinámica es la parte de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes o principios que rigen el comportamiento de los fluidos en movimiento, estas leyes son muycomplejas, y aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica, para el trabajo del

bombero, sólo trataremos aquí los conceptos básicos que nos ayuden a comprender losfenómenos que se producen en una instalación de extinción.

El comportamiento de un fluido se encuentra bien definido, si por medio de una

ecuación matemática somos capaces de definir la presión, la velocidad y la densidad que posee el fluido en cada punto. Por medio de una serie de herramientas matemáticas se llega auna expresión muy compleja conocida como ecuación de Navier-Stokes. Si esta ecuación seresolviera podríamos saber en cada momento la velocidad, la presión y la densidad en elfluido con tan solo sustituir valores en la solución de esta ecuación. Pero como no tienesolución hay que empezar a realizar simplificaciones en el comportamiento del fluido.

6 Posee un claro significado físico. Es la altura que habría que dejar caer un metro cúbico de agua para que

alcanzara la velocidad v.7 En algunos textos la llaman presión residual , expresión que es más correcta.

Pd

vg h h

v

gv v

2

2

2

2




Pág. 96

La primera que se puede hacer es que el fluido sea incompresible, es decir que ladensidad no varíe a lo largo de su movimiento, esta simplificación es aceptable para el agua a

presiones en las que se trabaja en hidráulica y para el aire a velocidad por debajo de la mitadde la velocidad del sonido.

La segunda simplificación es encuanto a la viscosidad, es decir, que elfluido no posea rozamientos internos ocontra las conducciones por la que circula.Si la viscosidad de un fluido se puededespreciar se dice que el flujo es no viscosoy si encima es incompresible, entonces eslo que se conoce como fluido ideal, en estecaso la ecuación de Navier Stokes, se

resuelve y da la conocida ecuación deBernoulli.

Si consideramos que la viscosidad del fluido no se puede despreciar, estamos ante eldenominado fluido viscoso. Las consecuencias de considerar la viscosidad en un fluido es quela solución de la ecuación de Navier-Stokes, ya no sea tan sencilla. La aparición de estasfuerzas de rozamiento interno, trae consigo que el fluido que circula por una conducción,dependiendo de la velocidad, de la densidad, la viscosidad y las dimensiones de la tubería lohaga de dos maneras en el denominado régimen laminar, en que el fluido circula en capasque se deslizan unas contra otras como los naipes en una baraja o en régimen turbulento enel que aparecen remolinos donde es imposible distinguir los filetes fluidos.

En 1883, Osborne Reynolds (1842-1912)un físico británico observó que cuando el agua fluíaa través de un tubo largo y se marcaba con tinta, a

baja velocidad las partículas de tinta se difundíanlentamente y no tenían tiempo de diseminarse. Aeste flujo lo llamó laminar. Pero si se incrementa lavelocidad por encima de un valor crítico, seobservaba que a cierta distancia de la entrada deltubo se producía un repentino cambio, se producíaun movimiento desordenado del filamento de tinta

que llamó movimiento turbulento.Reynolds probó disminuir y aumentar la viscosidad del fluido, calentando y enfriando

el agua respectivamente. Legando a la conclusión que en todos los casos existe una velocidadcrítica, y que esta varía en proporción directa con la viscosidad del flujo. Para saber en quérégimen nos estamos moviendo estableció el número de Reynolds:

Re

V D V D V D




Pág. 97

Donde () es la densidad, V la velocidad, D el diámetro de la conducción y () elcoeficiente de viscosidad dinámica y (es el coeficiente de viscosidad cinemática8.

Para Re por debajo de 2000, el fluido fluye de manera laminar y por encima de 4000

fluye de manera turbulenta, existiendo un periodo de transición en el que el flujo es difícil dedelimitar si es turbulento o laminar.

Por ejemplo, una manguera de 25 y de 45 mm de diámetro, por la que circule agua a2,5 m/s, el régimen será claramente turbulento:

Para superar las dificultades que representa emplear esta vía teórica en el estudio delos fluidos en movimiento, aparecen una serie disciplinas prácticas que estudian desde el

punto de vista de la ingeniería el comportamiento de los fluidos. La hidráulica estudia de unamanera práctica el movimiento de los líquidos, ya sea agua o aceite, a través de unaconducción ya sea abierta (canal) o cerrada (tubería), los almacenamientos (depósitos oembalses), así como las máquinas, que se emplean para dar o extraer la energía que poseenestos fluidos debido al movimiento, conocidas como bombas o turbinas respectivamente.

Los conceptos de presión, caudal y velocidad se relacionan mediante los siguientes principios: la ecuación de continuidad, el principio o ecuación de Bernoulli y la ecuación

de descarga. La ecuación de continuidad nos relacionará la velocidad con el caudal que pasa por la sección de una conducción. El principio de Bernoulli nos muestra como varían lasenergías que dispone un fluido entre dos puntos de una instalación y por último, la dedescarga nos permitirá ver la dependencia entre la presión y el caudal o la velocidad de unfluido cuando atraviesa un orificio de descarga.

2.4 CAUDAL. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

Sea un fluido en movimiento a través de unasuperficie S, se dice que la misma es atravesada por un caudal másico (Qm), si relacionamos la masa defluido que la atraviesa (m) por unidad de tiempo, semide en Kg/s. Si consideramos el volumen de fluido(V) por unidad de tiempo, entonces se denominacaudal volumétrico (Qv). En este caso se mide enm3/s.

1 m3 /h = 2,77·10-4 m3/s

1 lpm = 1,66·10-5 m3/s = 0,06 m3/h

8 Para el agua = 1,01 · 10-6 m2/s.

Re, /

,.

Re, /

,

2525

3

6

4545

3

6

2 5 25 10

1 01 1056 818

2 5 45 10

1 01 10

mm

mm

V D s

V D s

m

m102.272




Pág. 98

Se demuestra que si es la densidad del fluido y v la velocidad con que atraviesa lasuperficie se cumple:

Qm = · S · v Qv = S·v

Sean dos superficies, S1 y S2, atravesadas por el agua a una velocidad v1 y v2

respectivamente.

Si suponemos que entre ambas superficies noexiste ninguna aportación o pérdida de agua, el caudalmásico que atraviesa la primera superficie es igual alque sale por la otra superficie9.

Qm1= ρ · S1 · v1 = ρ · S2 · v2 = Qm2

Luego:

ρ · S · v = constante

Dónde, ρ es la densidad del fluido (Kg./m3), S es el área (m2) y v la velocidad delfluido (m/s).

Si consideramos que la densidad del fluido no varía entre las dos superficies, como enel caso del agua, tenemos la ecuación de continuidad:

S · v = constante

La ecuación de continuidad hace que cuando el agua, en una manguera, pasa de unasección S1 hacia otra S2, tal que se produce un estrechamiento (S1 > S2), la velocidad aumenta(v1 < v2).

Esto es similar, cuando por una autovía de dos carriles con unlímite de velocidad de 100 Km./h,se encuentra con un

estrechamiento a causa de unaobras, la circulación pasa a un solocarril, bajando el límite develocidad a 50 Km./h,comprobamos que se produce unaretención. Para evitar que seembotellaran los coches en el

carril único los vehículos debería circular a 200 Km. /h. Esto no le pasa al agua, que no secomprime, es decir no se genera un atasco, ya que aumenta la velocidad en el estrechamiento.

9 Recordar que el caudal másico es igual a la densidad multiplicada por la sección de la conducción y por lavelocidad.




Pág. 99

En la práctica la velocidad del agua dentro de una conducción no supera los 2,5 m/s,ya que a velocidades mayores se producen perdidas de carga10 importantes en la misma. Estolimita el caudal que circula por una conducción en función de su diámetro, así para los trestipos de mangueras utilizadas en las instalaciones de extinción, el caudal máximo a trasegar

sería:

(mm.) S (mm2) Q (l.p.m.)

25 490,90 73

45 1590 238

70 3848,36 570

Estas limitaciones en cuanto al caudal a trasegar, son importantes en las instalaciones

fijas de distribución de agua, pero en el caso de las instalaciones de extinción, se puedenasumir velocidades mayores y por tanto mayores pérdidas de carga:

(mm.) Qmax (l.p.m.) V (m/s)

25 200 6,8

45 500 5,2

70 1.000 4,3

2.5 ECUACIÓN DE BERNOULLIConsideremos una manguera en carga con una presión P, situada a una altura

geométrica z y que circula el agua a una velocidad v.

10 Ver apartado de Pérdidas de carga.




Pág. 100

Un elemento de agua de volumen V y masa (·V) posee tres formas de energía por unidad de volumen:

Energía de presión, será el trabajo (W) necesario para mover la masa del elemento a

través de la manguera una distancia L contra la presión P:

E = W = F L = P S L = PE

Vpresiónpresión

V P

Energía potencial:

E V g zE

Vg zP

P m g z = (

Energía cinética:

E m v V vE

VvC

C 1

22 2 21

2

1

2( )

Por lo tanto el elemento tiene una energía total por unidad de volumen de:

E = E +E +E =TOTAL presión P C P g z v 1

22

Si dividimos la anterior expresión por el peso específico ( = ·g):

e = =TOTAL

E P v

gzTOTAL

2

2

Ahora consideramos que elelemento fluido se mueveentre la sección 1 a la 2 deuna manguera como lamostrada en la figura enque existe un cambio desección, por medio de unareducción, y se salva undesnivel. El principio deconservación de la energíaconsidera que si no hay

pérdidas entre amboselementos, se cumple que:

e = eTOTAL 1 TOTAL 2

Luego:




Pág. 101

P v

gz

P v

gz1 1

2

12 2

2

22 2

Esta es la conocida como ecuación de Bernoulli11

Cada término de la ecuación de Bernoulli es una forma de energía que posee el fluido por unidad de peso del fluido que se mueve en el sistema, en el caso que nos ocupa agua. Esdecir se mide en Julios/Newton, que es igual a metros. Por lo tanto cada término representauna altura.

El siguiente esquema muestra la relación existente entre los tres tipos de energíaconforme el fluido se desplaza desde 1 a 2, cada término cambia de valor, sin embargo laaltura total permanece constante mientras no existan pérdidas de carga.

11 Fue deducida por el matemático y físico suizo Daniel Bernoulli (1700- 1782) en su obra Hydrodynamica de 1738.

P

v

g

z al

altura de presión

altura de velocidad

tura geométrica

2

2




Pág. 102

A la suma de la altura geométrica y la de presión se denomina comúnmente altura

piezométrica.

2.6 ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA

Aunque la ecuación de Bernoulli es aplicable a una gran cantidad de casos prácticos,tiene unas limitaciones que debemos tener en cuenta si queremos aplicarla correctamente:

Solo es válida para fluidos incompresibles, como el caso del agua a las presiones queestamos considerando.

1. Durante el recorrido de la instalación no deben haber dispositivos (bombas oturbinas) que añadan o extraigan energía del agua, ya que la ecuación se hadeducido partiendo de que la energía permanece constante a lo largo de lainstalación.

2. No se ha considerado que exista una transferencia de calor hacia el agua ofuera de la misma. Este punto en el caso de las instalaciones hidráulicas deextinción que nos ocupa, se cumplirá siempre.

3. Que no existen pérdidas de energía por fricción con los elementos de lainstalación.

A pesar de estas restricciones, la ecuación de Bernoulli se puede aplicar en un sinfínde casos prácticos con un cierto grado de aproximación.




Pág. 103

Cuando haya que considerar las limitaciones anteriores, entonces hay que aplicar loque se conoce como la ecuación de la energía que es una generalización de la ecuación deBernoulli:

E1 y E2 son la energía total que tiene el fluido en las posiciones 1 y 2.

h B es la energía añadida por la bomba

h L es la energía disipada en la instalación, es decir las pérdidas de carga.

h M es la energía cedida a un motor hidráulico (turbobomba, ventilador, etc.)

Como:

EP v

gz

EP v

gz

11 1

2

1

22 2

2

2

2

2

Podemos escribir la ecuación de la energía como:

P v

g

z h h hP v

g

zB M L1 1

2

12 2

2

2

2 2

Esta ecuación la emplearemos cuando analicemos lo que se conoce como ecuación de

línea de una instalación hidráulica.




Pág. 104

2.7 ECUACIÓN DE DESCARGA

Sea un depósito de agua con un orificio inferior por el que se está vaciando:

La velocidad con la que sale en líquido es igual:v g h 2

Donde:

v: velocidad.

g: aceleración de la gravedad (9,81 m/s2).

h: altura.

A esta expresión se conoce como la ecuación de Torricelli12 y se puede deducir aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2, antes y después del orificio. La velocidad en 1 se

puede considerar nula, ya que consideramos que h es lo suficientemente grande y la presiónen 2 es la atmosférica por lo tanto la presión manométrica, será nula, así:

P v

gh

v

gv g h1 2

222

0 02 2

2

Por lo tanto el caudal que sale por el orificio será:

Q = K · S · v

Q: Caudal.

S: Sección del orificio.

K: es un factor que tiene en cuenta la astricción13 que sufre el fluido en su salida.

v: velocidad de descarga.

Aplicado el valor de v, queda:

Q K S g h K S gP

gK S P k S P

2 2

2

( )

12 Fue deducida por primera vez por el matemático y físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647).13 Se considera que el flujo se estrecha al pasar por el orificio de salida y por tanto no cubre toda la sección.




Pág. 105

Por lo tanto el caudal es proporcional a la sección de salida (S) y a la raíz cuadrada dela presión (P) antes de la salida del orificio. A esta expresión se le conoce como ecuación dedescarga.

La lanza14 es un aparato hidráulicoque situamos al final de una manguera paraconseguir que el agua salga con granvelocidad y llegue más lejos. El dispositivo

posee un estrechamiento en el que setransforma la energía de presión que poseeel fluido en velocidad.

Suponemos que no consideramos las pérdidas de carga, aplicamos Bernoulli entre los puntos 1 y 2, teniendo en cuenta que la presión en P2 será nula y v1 es muy pequeña comparado con v2:

Sale de nuevo la ecuación de Torricelli.

Para ver el orden de magnitud de esta velocidad de salida (v2), supongamos que por la conducción circula agua con una velocidad (v1) de 2 m/s a una presión (P1) de 7,6 bares(7.699 hPa). Esto se traduce en una velocidad a la salida (v2) de aproximadamente 40 m/s,en efecto:

En la práctica será menor ya que no hemos tenido en cuenta las pérdidas de cargadentro del dispositivo. Este ejemplo nos muestra que el valor de la altura de presión esmuchísimo mayor que el de la altura de velocidad.

Así el caudal que está dando la lanza es igual a:

Q K S g h k S P 2 1

3 BOMBAS CENTRÍFUGASLa norma UNE EN 1028-1:2006 define bomba centrífuga contra incendios, como

aquella maquina hidráulica accionada mecánicamente destinada al suministro de fluidos conobjeto de luchar contra los incendios, es decir es una máquina, por lo tanto transforma

14 Ver apartado 4.3.2.- Lanzas.

P vg

vg

P vg

P vg

v g P v g h1 12

22

1 12

1 22

21

22 2 2 22 2

Pc a

v

g

v g c a

1 1

2769 977 69 2

2

2 9 81 0 204

2 77 69 0 204

,, . . . ;

(

, ,

( , . . . ,

kPa

9,81 kN / m mm / s )

m / s m.c.a.

m m.c.a. ) 40 m / s

3

2

2




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energía, en este caso mecánica en hidráulica. Su misión es proporcionar agua a la presiónnecesaria para que pueda circular por las mangueras, salvar los desniveles que puedan existir entre la bomba y el incendio y llagar a la lanza con la presión suficiente para que el fluidoalcance una distancia determinada y así, poder trabajar con seguridad.

Una bomba es un ejemplo de lo que se entiende por máquina de fluido, que escualquier dispositivo que intercambie energía mecánica con un fluido que la atraviesa. Lasmáquinas de fluido se clasifican en función de la compresibilidad del fluido en:

Máquinas hidráulicas en las que el intercambio de energía se produce con un fluidoincompresible. A este grupo pertenecen las máquinas que trabajan con líquidos, como el agua,

pero se pueden incluir las que trabajan con gases a velocidades bajas, como por ejemplo enlos ventiladores.

Máquinas térmicas en las que el intercambio de energía se realiza con un con fluidoscompresibles, A este grupo pertenecen los motores de combustión interna, las turbinas de

vapor, etc. Este tipo de máquinas no son objeto de nuestro tema.Si el fluido incrementa su energía, la máquina se denomina generadora, ejemplos de

este tipo son los compresores de aire o las bombas hidráulicas. Por el contrario si la energíadel fluido disminuye, la máquina se denomina motora, como pueden ser las turbinashidráulicas, las turbobombas o los motores de explosión.

Atendiendo al tipo de energía que se intercambia con el fluido que atraviesa lasmáquinas hidráulicas pueden ser de distintas formas:

Si nos atenemos a las máquinas hidráulicas generadoras (bombas) que intercambianenergía de presión, podemos encontrar, según como intercambian la misma dentro de lamáquina, a dos tipos de bombas: las de desplazamiento y las turbomáquinas.

Bombas de desplazamiento: basan su funcionamiento en aplicar una fuerza (o par sison rotativas) de una cámara de trabajo y su posterior vaciado de una manera periódica. El

aumento de la energía del fluido se efectúa directamente en forma de energía de presión. Son




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por ejemplo las bombas de pistón, las bombas peristálticas, las bombas de membrana o dediafragma.

Turbomáquinas: basan su funcionamiento en incrementar la energía cinética delfluido a costa de energía mecánica que se intercambia en un elemento denominado rodete oimpulsor para luego transformar este exceso de energía cinética en presión dentro del cuerpomismo de la bomba. Este tipo de bomba es la universalmente usada por los bomberos en losvehículos de extinción o en las motobombas de achique.

3.1 ELEMENTOS Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNABOMBA CENTRÍFUGA

El funcionamiento de una bomba centrífuga es el siguiente,el agua entra axialmente por elcentro de un elemento móvildenominado rodete o impulsor,el cual está girando accionado

por el motor. El rodete disponede unas canalizacionesdenominadas álabes por las queel agua es canalizada desde el

centro hasta su borde, donde esexpulsada. Durante este trayectoel fluido es acelerado por la

fuerza centrifuga generada en el rodete. El agua sale del mismo con presión y velocidad. Acontinuación entra en una canalización15 en forma de espiral que rodea al rodete, es la voluta o caracol. El fluido que entra en esta conducción a gran velocidad, es frenado por el

progresivo aumento de su sección, tal como establece la ecuación de continuidad y por principio de Bernoulli, incrementando la presión, que tenía a la salida del rodete, hasta unvalor concreto en el colector de impulsión.

Las bombas destinadas para los servicios de bomberos, pueden ir instaladas o bien envehículos contra incendios o en grupos motobombas. En el primer caso es accionada por la

energía motriz del motor del vehículo y en el caso de las motobombas, la bomba dispone deun motor eléctrico o de explosión para su accionamiento, como veremos más adelante.

15 Algunas bombas a la salida del rodete disponen de lo que se conoce como difusor, cuya misión escanalizar el agua a la salida del rodete hacia la voluta, evitando turbulencias.




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La norma UNE EN 1028-1, atendiendo a la presión que pueden suministrar las bombas las clasifica en: Bomba de presión normal (FPN) son aquellas que con uno o variosrodetes, son capaces de dar presiones de funcionamiento hasta 20 bar. y Bomba de AltaPresión (FPH) es una bomba que da hasta 54,5 bar. Se denomina Bomba de PresiónCombinada a aquella que agrupa las dos clases de bomba en una sola máquina. Esto seconsigue conectando en serie una bomba de presión normal y otra de alta presión.

En una bomba contra incendios podemos distinguir las siguientes partes, colectores deaspiración, desde donde se alimenta la bomba desde un deposito o por aspiración a través de

un mangote, cuerpo de la bomba. Dependiendo que la bomba sea de presión normal ocombinada, la bomba tendrá uno o dos colectores de impulsión, que es donde se conectan las

mangueras, por medio de racores y los elementos auxiliares (manómetros, el cebador,válvulas, etc.).

Las dos bombas, conectadas en serie, de una bomba combinada se denominan etapas.Los rodetes de las dos etapas pueden estar montados sobre el mismo eje (como en la figura) osobre ejes distintos. Por medio de un conducto provisto de la llave selectora NP/NP HP, seconecta la salida de una con la entrada de la otra.




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Este tipo de bomba se utiliza para alimentar instalaciones con mangueras dentro de una amplia gamade presiones y caudales determinados por la localizacióny carga de fuego a extinguir.

Las instalaciones con mangueras de 70 y 45 mm,se utilizan cuando se necesita mucho caudal y por tantola bomba da poca presión. Las mangueras se conectan al

colector de baja y la bomba trabaja tan solo con la primera etapa (1). En el caso de que se necesite más presión, porque la instalación tiene una gran longitud ohay que salvar una gran altura. Se conectan lasmangueras, en este caso de 25 mm, al colector de alta.

En esta caso están trabajando las dos etapas de la bomba, la instalación posee una mayor presión perotrasegando un caudal menor 16 (2). Esta bomba permite,si la intervención lo requiere, conectar dos instalacionesde alta y baja simultáneamente (3), para ello solo hay

que abrir todas las llaves tal como muestra la figura.

16 Hay que recordar que las bombas trabajando a velocidad de giro constante la presión y el caudal son inversamente

proporcionales.




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3.2 CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA BOMBA

La presión medida en elcolector de impulsión de una

bomba, se denomina altura deimpulsión y se expresa en metrosde columna de agua (m.c.a.). Seconoce como altura deaspiración manométrica, a la

presión efectiva existente en elcolector de aspiración de la

bomba, la cual se verá másadelante, no debe superar undeterminado valor ya que se

produce el fenómeno de la

cavitación.La altura de impulsión (H) se puede medir fácilmente, ya que a la entrada y salida de

la bomba la velocidad prácticamente no varía y no existe diferencia de cota entre la entrada yla salida. Se puede aplicar la ecuación de Bernoulli, entre los puntos A y B:

Se denomina potencia hidráulica del fluido a la salida de la bomba a la expresión:

Ph = · H · Q

Donde es el peso especifico del fluido, H es su presión en metros de columna deagua y Q es el caudal en metros cúbicos por segundo que circula por la bomba.

Esta potencia es la energía que posee el fluido por unidad de tiempo y se expresa envatios. Si tenemos una bomba acoplada a un motor que gira a N revoluciones por minuto, lapotencia mecánica (Pm) del motor es constante, si no se varían las revoluciones, una fracciónde la potencia mecánica se transformará en potencia hidráulica17, por lo tanto, si la instalaciónalimentada por esta bomba demanda más agua, por ejemplo se abre una lanza aumentando elcaudal Q, como no hemos variado N, Pm es constante, por lo tanto también lo será Ph luego H debe disminuir. Así pues, la presión que existe a la salida de una bomba funcionando con unnúmero de revoluciones (N) fijo disminuye a medida que aumenta el caudal que circula por la

bomba.Los fabricantes de las bombas nos proporcionan la relación entre el caudal que circula

por la bomba y la presión, así como la potencia en función del caudal, por medio de unagráfica obtenida por medidas realizadas en un banco de ensayo. Esta serie de curvas,denominadas curvas características, nos muestra la capacidad de la bomba para generar energía hidráulica y también nos permitirá elegir que tipo de bomba es adecuada en nuestrainstalación.

17 A esta fracción entre la potencia hidráulica y la potencia mecánica expresada en tanto por cien se ledenomina rendimiento (. Se cumple Ph = ( /100) · Pm. El rendimiento de una bomba varía con el caudal.

Cuando Q = 0 el rendimiento vale cero, crece con el caudal hasta alcanzar un máximo en el caudal nominal de la bomba. Para caudales superiores el rendimiento disminuye, debido al aumento de las perdidas por lasturbulencias generadas en el rodete.




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El significado de la curva altura-caudal es que la bomba girando con N revoluciones, solo podrá proporcionar los valores de presión y caudal contenidos en la curvacorrespondiente. Esto sucederá siempre que N no varíe, puesto que si esto ocurre la curva sedesplazará hacia arriba, si aumenta N o hacia abajo en el caso que disminuya. Por lo tanto unaumento de las revoluciones, implica que para un mismo caudal, la bomba dará más presión.Por otro lado la curva potencia-caudal es creciente con el caudal en este modelo de bomba.

3.3 ALTURA DE ASPIRACIÓN. CAVITACIÓN

Cuando una bomba aspiradel depósito del vehículo, el aguaentra por gravedad en la bomba conuna presión manométrica positiva,

pero si la alimentación se tiene querealizar desde un pozo o balsa quese encuentran en una cota inferior ala situación de la bomba. Para que

se produzca la entrada de agua, la presión en el colector de aspiracióndebe ser menor que la atmosférica,así el agua subirá por el mangote,

como sube un refresco al chupar por una cañita.

Dado que a una atmósfera le corresponde una la altura de presión que ronda los 10 m.,esta sería la altura teórica máxima que podríamos aspirar, pero en la práctica debido a losfactores que señalaremos a continuación, este límite se reduce a una altura comprendida entre7 y 6 m.

En efecto, la altura de aspiración de una bomba depende de:

La presión atmosférica ya que la misma disminuye con la altitud respecto al nivel del




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mar desde donde estemos aspirando. Se estima una pérdida de unos 0,13 m. por cada100 m. de altitud.

El aumento de la temperatura del fluido hace disminuir la altura de aspiración, ya queal aumentar la presión de vapor del mismo, se produce una mayor evaporación de

fluido y consecuentemente, se produce un aumento de presión en el colector deaspiración18.

Las pérdidas de carga en el mangote hacen que al aumentar el caudal o al disminuir susección, se reduzca la altura de aspiración.

Además en la toma de aspiración de una bomba, se puede producir un fenómeno nodeseable, para su correcto funcionamiento, denominado cavitación. Esta consiste en laevaporación del fluido circulante por la bomba a temperaturas muy inferiores a la deebullición del mismo como consecuencia del descenso de la presión en el líquido, ya que sidesciende a la presión de vapor a esa temperatura, entrará en ebullición. La cavitación puede

generar averías mecánicas en la bomba, hacer que descienda el caudal en la misma y propiciela corrosión de los materiales. Para evitar este fenómeno, hay que dimensionar bien la alturade aspiración.

Cuando tenemos una sustancia a una temperatura T, dentro de un recipiente parcialmente lleno y cerrado. Algunas moléculas de la fase liquida poseen suficiente energía para escaparse de la superficie del líquido, es decir se evaporara. Al no poder dispersarse lasmoléculas que forman la fase vapor, algunas de ellas, pueden retornan a la fase líquida. Seorigina una situación de equilibrio entre las moléculas que escapan del agua y las que vuelvena la misma. En estas condiciones, la fase vapor ejerce una cierta presión sobre la superficiedel líquido. A esta presión se le denomina presión de vapor del líquido a la temperatura T.

Si variamos la temperatura elequilibrio se producirá a otra presión.Si representamos en una gráfica lacurva presión frente a temperatura,surge la conocida como Curva deequilibrio de Claius-Clapeyron.Toda combinación de presión ytemperatura que se encuentre sobre lacurva coexistirán las dos fases enequilibrio, por encima existirá solo lafase líquida y por debajo solo la devapor. La curva termina en un puntodenominado Punto crítico (PC), quees la temperatura y presión a partir dela cual una sustancia no puede

permanecer en equilibrio liquido-vapor, a partir de este punto lasustancia se denomina gas.

Se define como temperatura de ebullición de una sustancia, aquella en que la presiónde vapor es igual a una atmósfera. Si una sustancia se encuentra a la presión de una atmósfera,

18 Experimentalmente se comprueba que para una temperatura del agua comprendida entre 15 y 20 ºC suponeuna pérdida de altura de 0,20 m. El agua a 10 ºC implica una pérdida de 0,125 m y a 50 ºC de 1,25 m.




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pero a una temperatura por debajo de la de ebullición (TB), se encontrará en fase líquida (A).Si bajamos su presión hasta que corte a la curva de equilibrio (B), la presión de vapor (P B)obligará al líquido a evaporarse, entrando en ebullición a una temperatura inferior a la normal.Este es el fenómeno que se produce durante la cavitación.

Colocamos un vaso lleno de agua dentro de una campana de cristal herméticamente

cerrada. Por medio de una bomba de vacío extraemos el aire de su interior, disminuyendo por lo tanto la presión. Cuando llega al valor de la presión de vapor correspondiente a latemperatura a la que se encuentra el agua, esta empezará a hervir.

3.4 MOTOBOMBAS. ELECTROBOMBAS. TURBOBOMBA

Según la norma UNE EN 1028-1 se denominan motobombas a aquellas bombascentrifugas portátiles instaladas sobre un bastidores metálicos transportables o sobre unremolque que se complementan con un motor de explosión de accionamiento. Es decir son las

bombas que no van instaladas en ningún vehículo. Su funcionamiento es por lo tantoautónomo.

Existen básicamentede dos tipos las motobombaslas que pueden ser utilizadas

para impulsar aguadirectamente sobre el fuego,

por lo tanto prevalece lanecesidad de que den más

presión que caudal. Sonutilizadas frecuentemente en

los incendios forestales, siempre que exista una fuente de agua desde donde se pueda aspirar.Si la motobomba se emplea para desalojar agua en locales inundados, es decir en labores de

achique, se emplea otro tipo de bomba, ya que en este caso lo que se necesita es un grancaudal a presiones más moderadas, del orden de tan solo 3 bares.

Constan de un colector de entrada donde se colocael mangote de aspiración y una o varias salidas deimpulsión.

La electrobomba es una bomba centrífuga queutilizan los bomberos en las labores de achique. Como sunombre indica son accionadas mediante un motor eléctrico. Estas bombas se utilizan cuando hay que achicar agua a gran profundidad en el que un mangote de

aspiración sería impracticable. En este caso, se baja elcuerpo de la bomba, el cable eléctrico aislado para suministrar corriente al motor y una




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manguera de impulsión. Este tipo de bombas aspiran por medio de una cámara, que seencuentra solidaria al cuerpo de la bomba.

Una turbobomba es una bomba centrífuga que utilizacomo fuerza motriz el aguaimpulsada por otra bomba, seemplea fundamentalmente enachiques. Está formada por unaturbina (5) que gira en el mismoeje que el rodete de una bomba(6). Éstos giran dentro de doscarcasas independientes unidas

por medio de un cojinete con prensaestopas para aislar liquido impulsor del trasegado. En laentrada (1), se conecta una manguera, por donde entra el agua impulsada por la bomba de un

vehículo contra incendios. Hace rodar la turbina (5) y sale hacia el depósito del vehículo por la salida (2).

3.5 MECANISMOS DE CEBADO

En el momento del arranque de una bomba, el mangote de aspiración puede estar llenode aire, una bomba centrífuga no puede aspirar aire, por lo que no es autosuficiente para crear la aspiración necesaria para que el fluido llene el rodete y se pueda empezar a bombear connormalidad. La creación de estas condiciones de carga previas al arranque en la bomba es eldenominado proceso de cebado, que se logra gracias a unos mecanismos que disponen las

bombas. Describiremos los más habituales:

Cebado manual o autocebado

Es el más elemental y hoy en día solo es utilizado por las motobombas19. Consiste enllenar el cuerpo de la bomba con agua por medio de un orificio que existe al efecto, quedispone de una válvula de retención para que no se vacíe por el mangote de aspiración.

Pistones alternativos

19 Según la norma UNE EN 1028-1: 2006 se denominan motobombas a aquellas bombas centrifugas

portátiles instaladas sobre un bastidores metálicos transportables o sobre un remolque que se complementan conun motor de explosión de accionamiento. Es decir son las bombas que no van instaladas en ningún vehículo. Sufuncionamiento es por lo tanto autónomo.




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Este sistema consta de un pistón provisto de una lumbrera que se comunica con laaspiración de la bomba, por medio de una válvula. Este embolo accionado manualmente o por el motor absorbe el aire que pudiera existir en el interior del conducto de aspiración. Hoy esta

prácticamente en desuso.

Por eyección de gases

Este sistema de cebado seemplea principalmente enmotobombas, ya que necesita delos gases de escape del motor,

para su funcionamiento.

El tubo de escape, que se puede cerrar por medio de unaválvula de mariposa, presenta una

derivación de forma cónica en suextremo (D), para que los gasestengan una mayor velocidad enese punto. Esto trae consigo unamenor presión y la cámara C sellena con el aire de los conductosde aspiración.

El aire saldrá mezclado con los gases de escape y se producirá un vacío en los tubos deaspiración que se llenarán de agua, cebando a la bomba.

Anillo de agua

El mecanismo de anillo de agua se compone de una cámara cilíndrica que tiene en suinterior una rueda de paletas que gira excéntrica respecto al eje del cilindro. Esta cámara

posee dos conductos provistos de sus correspondientes válvulas, uno comunica con el cuerpode la bomba y por el otro a una salida.




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La cámara cilíndrica está llena inicialmente de agua. Cuando la rueda de paletas gira, por efecto de la fuerza centrífuga, se forma alrededor de la rueda un anillo de agua de undeterminado espesor. Entre las paletas de la rueda se forman unas cámaras de capacidadvariable a medida que ésta va girando. Al pasar, por delante del conducto que comunica la

cámara cilíndrica con la espiración, las cámaras se hacen más grandes y por lo tanto se creaun vacío que es llenado con el aire que absorbe de la aspiración. Posteriormente al pasar por el conducto de expulsión del aire, la cámara disminuye de tamaño obligado a salir el aire. Coneste sistema se produce vacío en la aspiración y se llena de agua el cuerpo de la bomba.

4 INSTALACIONES HIDRAULICAS DE BOMBEROS

4.1 INSTALACIÓN BÁSICA

La instalación hidráulica de extinción tiene por objeto llevar un fluido agente

extintor (agua o espumante), desde una fuente de suministro hasta el lugar donde se esta produciendo el incendio. Partimos de una instalación básica, compuesta por una bomba, unamanguera y una lanza. Para poder extinguir el fuego, deberemos conseguir que por la lanzasalga un caudal de fluido Q acorde con la carga de fuego, además provisto de rapidez v para

poder alcanzar el incendio desde una distancia segura.

Si aplicamos la ecuación de la energía20 entre la salida de la bomba y la entrada de lalanza tenemos:

Resultando la siguiente expresión, conocida como ecuación de línea:

PB = PL + HG + PC

20 Se tiene en cuenta las perdidas energéticas existentes en la instalación (h j). Ver apartado 4.1.6.- Ecuacióngeneral de la energía.




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Donde:

PB: Altura de presión a la salida de la bomba. (PB/10 bar)

PL: Altura de presión en punta de lanza. (PL/10 bar)

HG: Altura geométrica. Desnivel existente entre la bomba y la lanza, puede ser positivo si hay que ganar altura o negativo si hay que perder altura. (HG/10 bar)

PC: Pérdidas de carga en mca. (PC/10 bar)

El significado de esta expresión es el siguiente: Para conseguir que el fluido extintor salga con una rapidez (v)21 y con un caudal Q, hay que tener una presión en punta de lanza(PL) y una sección de salida S determinada. Para tener esa PL será necesario disponer de una

presión a la salida de la bomba PB suficiente para dar esa presión demandada, peroaumentada22 con la energía necesaria para salvar la altura geométrica AG y vencer las

pérdidas de carga existentes en la instalación PC. Como la presión a la salida de la bomba(PB), trabajando con un régimen de giro constante, depende del caudal, deberemos analizar ladependencia de la presión en punta de lanza (PL) y de las pérdidas de carga (PC) en relacióncon el caudal.

4.1.1 MANGUERAS, MANGOTES Y ELEMENTOS AUXILIARES

En las instalaciones hidráulicas de bomberos, la conducción del fluido empleado en laextinción se lleva a cabo mediante lo que se denominan mangueras. Éstas han evolucionadodesde las antiguas de lino hasta las actuales, compuestas por un tubo de neopreno recubiertocon una o varias capas externas de fibrasintética o textil y una capa externa decaucho, con el fin de darles resistencia y

robustez Se pueden clasificar según surigidez en flexibles que son aquellas queal plegarlas son planas, adoptando susección circular cuando circula el fluidode extinción a presión. Las semirígidas,mantienen siempre la forma circular estén o no sometidas a presión. Losservicios de extinción de incendios,utilizan generalmente las mangueras

planas en las instalaciones de impulsión.Para aspiración, no se pueden emplear

mangueras flexibles, ya que no están diseñadas para soportar presiones manométricasnegativas, por lo que se utilizan una mangueras espaciales rígidas formadas por una base decaucho reforzadas con un entramado metálico, que se denominan mangotes.

La mangueras en España tiene los siguientes diámetros de 25, 45 y 70 mm., en cuantoa los mangotes utilizados en la aspiración de las bombas montadas en los vehículos tiene undiámetro de 100 mm., aunque también existen de 45 y 70 mm., para su utilización con lasmotobombas. Las mangueras posen una longitud entre los 15 y 40 m., las cuales se almacenan

21 v es la velocidad de salida del agua de la lanza, que es distinta de v 1 (velocidad a la salida del colector de

impulsión) y v2 (velocidad antes de salir por el orificio de la lanza).22 Disminuida en el caso de desnivel negativo.




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plegadas habitualmente de un modo denominado enrollado doble. Losmangotes tienen una longitud de alrededor de 2 m. y dada su rigidez no

pueden plegarse.

Para conectar estos tramos de manguera y mangotes y así montar lainstalación se emplean unos dispositivos especiales de unión que se

denominan racores. Estos dispositivos también sirven para unirlas a loshidrantes, lanzas, bombas y de más elementos de la instalación. Existenvarios tipos de racores, pero en España la reglamentación obliga al uso de unracor normalizado para las mangueras, es el denominado racor de patillas otipo Barcelona (1), cuyas características y forma se rigen por la norma UNE23400. Este racor esta formado por tres piezas de conexión formando unángulo de 120º entre ellas, éstas permiten que el acoplamiento entre dos deellos sea simétrico, sin que haga falta la existencia de un racor macho y otrohembra. En la actualidad los racores son de aluminio, que ha sustituido a los

antiguos de bronce. Para los mangotes no se puede utilizar este racor, por loque se emplea otro tipo de origen alemán denominado racor Storz (2), que si bien no esta normalizado, es de uso general por los servicios de bomberos. Alcontrario que el racor tipo Barcelona el cual se puede realizar la maniobra de

conexión y desconexión de manera manual, el racor Storz necesita de una herramientaespecial para el acoplamiento (3).

Por ultimo hablaremos de las bifurcaciones y delas reducciones. Las primeras son piezas de unión entremangueras que tiene por objetivo repartir el caudal endos chorros. Las más comunes son las que tiene unaentrada de 70 mm. y dos salidas de 45 mm. o unaentrada de 45 mm. y dos salidas de 25 mm.Habitualmente tiene incorporadas válvulas de cierre en

las salidas de diámetro inferior. Existen bifurcaciones, para casos especiales en los que la entrada y salida tieneel mismo diámetro. Las reducciones tienen como objetounir racores de distinto diámetro, las más usuales son de70 a 45 mm. y de 45 a 25 mm. También existenreducciones entre racor de 100 mm. tipo Storz a 70mm. tipo Barcelona, para situaciones especiales.

4.1.2 INSTALACIONES DE ATAQUE Y ALIMENTACIÓN

Los elementos descritos constituyen lo que se conoce como instalaciones hidráulicasde extinción o en el lenguaje de los bomberos simplemente instalaciones. Existen

básicamente de dos tipos, las de ataque y de alimentación.

Una instalación básica de ataque consta de una línea de aproximación, formada por una manguera de diámetro 70 mm para evitar las pérdidas de carga, ya que transportará ungran caudal. Tiene su origen en la autobomba y finaliza en una bifurcación, donde es posiblereducir o cortar el caudal de la instalación por eso se denomina punto de maniobra. A partir del mismo se conectan las líneas de ataque que llevan el agente extintor hasta el punto deataque, donde se encuentra situada la lanza para atacar el incendio. En el caso de que seutilice la columna seca de un edificio, existirán dos puntos de maniobra uno situado en latoma de fachada y otro en la toma de planta.




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Las instalaciones de alimentación, son las empleadas en una intervención en la que

se requiera un gran caudal de agua, para ello es necesario destinar la bomba de algunosvehículos a alimentar a los demás. La alimentación se realiza a través de una fuente deaprovisionamiento, hidrantes o por aspiración de láminas de agua (piscinas, lagos, etc.). Enambos casos se dispone de la toma de agua, la línea de alimentación, en caso de ser unhidrante está formada por una manguera de 70 mm que termina en un punto de unión, al quese conecta una pieza en donde se une una válvula, donde es posible cortar la alimentación.

A partir de aquí se inicia la línea de unión, que es la que llena el depósito de laautobomba por la toma de hidrante. Este vehículo alimenta a otro por medio de otra línea deunión.




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Si una única autobomba alimenta varias instalaciones de ataque, deberá tener doslíneas de alimentación, siempre que el caudal del hidrante lo permita, cosa que no suele ser

habitual.. Si la bomba de un vehículo, por ejemplo, fuera capaz de proporcionar 2.800 lpm ycon este caudal mantener la presión en punta de lanza a 7 bar, podría alimentar hasta seislíneas de ataque, es decir seis lanzas (lanzando un caudal de 400 lpm cada una).




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4.2 LANZAS

La lanza es un dispositivo hidráulico situado al final de la manguera, responsable deestablecer el caudal Q que circula par la instalación. Al pasar el agua a través de un

estrechamiento que posee la lanza se produce una transformación de la energía de presión,que le esta suministrado la bomba, en energía cinética (ecuación de descarga). De estamanera, el agua adquiere una rapidez superior a la que llevaba dentro de la conducción, lo quele permite, alcanzar, o sea ser lanzada a una distancia suficiente para que no sea necesarioacercarse en exceso al fuego y poderlo extinguir con seguridad. Esta velocidad junto con lasección de salida fija el caudal Q.

Además de proporcionar el alcance y caudal necesario para la extinción, la lanza debe permitir regular el chorro de salida para adquirir diferentes configuraciones, según lasnecesidades y circunstancias de la extinción. En la posición de chorro recto se usa cuando senecesita una gran fuerza de extinción concentrada en un sitio de difícil acceso. En chorro depulverización ancha crea una cortina de agua con el fin de proteger a los que estánmanejando la lanza y por último el chorro de pulverización estrecha, que es una posiciónintermedia entre los dos anteriores, es el ideal para atacar el fuego con seguridad.

En función del diámetro de la manguera en la que van conectados, podemos encontrar lanzas para los tres diámetros de manguera: 25, 45 y 70 mm. El rango de caudales para cadatipo de diámetro es, para el diámetro de 25 mm entre 30 – 200 lpm para 45 mm entre 120 – 500 lpm y para 70 mm. Entre 300 – 1000 lpm.

El caudal que está dando una lanza se deduce a partir de la ecuación de descarga.

Q K S PL

Donde S es la sección del orificio de salida. PL es la presión manométrica en punta de lanza y K esuna constante que depende del modelo de la lanza23.Según esta expresión el caudal que da una lanza se

puede modificar variando cada uno de los tresfactores.

La norma UNE - EN 15182:2007 lanzas de manguera manuales destinadas a losservicios contra incendios define los siguientes tipos de lanzas: chorro pleno, (Tipo 1) Formade chorro variable a caudal variable, (Tipo 2) Forma de chorro variable a caudal constante,(Tipo 3) Forma de chorro variable a caudal constante, seleccionable y (Tipo 4) presiónconstante (Subtipo 4.1 forma del chorro variable a presión constante y Subtipo 4.2 forma delchorro variable y caudal seleccionable a presión constante).

Las lanzas de chorro pleno son el diseño más simple de lanza que existe, al no poseer obstáculos en el recorrido del agua, le confiere a la misma el máximo alcance, en función delorificio de salida, se contemplan en la parte tercera de la norma UNE - EN 15182, pero estánen desuso por los bomberos. Las lanzas multiefectos (Tipo 1) tienen la posibilidad de chorrovariable. Este tipo de lanza presenta el inconveniente de que el caudal que proporciona lalanza varía al variar el chorro, así poco a poco se han ido sustituyendo por el siguiente tipo.

23 En esta K se tiene en cuenta las perdidas de carga que genera la lanza y la relación entre las unidades de PL(bar) y Q (lpm), utilizadas en las lanzas según la UNE - EN 15182:2007.




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Las lanzas de caudal constante (Tipo 2) tienen la peculiaridad de permanecer constante sucaudal a una presión fija al variar el efecto. Las lanzas de caudal constante han evolucionadocon la aparición de dos modelos; las selectoras de caudal (Tipo 3) y las lanzas automáticas(Tipo 4).

4.2.1 LANZA SELECTORA DE CAUDAL Y AUTOMÁTICA

Una lanza selectorade caudal (Tipo 3) esaquella que está diseñada deforma que si mantenemos la

presión en punta de lanzamarcada por el fabricante,

podemos seleccionar cuatrocaudales, con tan solo variar la sección de salida de la

lanza24. Por lo tanto semodifica el producto (K·S)de la ecuación de descarga.Otra característica es queconserva el mismo caudal alvariar el chorro, ya que estáconstruida de forma que elorificio de salida que fija elcaudal, sea independientedel dispositivo genere elchorro. Este tipo de lanza, aligual que otras, dispone de

una válvula manual, que en este caso solo sirve para cortar el paso del agua. Así pues, estetipo de lanza, dispone de tres controles independientes, uno destinado a regular el caudal (1),otro el tipo de chorro (2) y un tercero el paso del agua (3).

Las lanzas automáticas, tambiéndenominadas de presión constante, son aquellasque disponen de un mecanismo que mantienenconstante la presión dentro de la lanza entre unamplio rango de caudales. La lanza regulaautomáticamente la sección de salida de la lanza

para cada caudal seleccionado, estas lanzasmantienen un alcance fijo, independientementedel caudal, pues la distancia a la que llega elchorro, depende de la presión que es constante.En este caso la lanza tan solo dispone de dosmandos, el selector de chorro (1) y la válvulamanual (2), que es la encargada de la regulación del caudal, para lo cual esta calibrada

24 El caudal marcado por el fabricante en la lanza para cada posición, depende de presión en punta de lanza

(PL) y de la sección (KS) con la que haya calibrado la lanza. Hay que tener en cuenta que la presión PL debeajustarse para cada selección, ya que si variamos (KS) al pasar de una posición a otra, como veremos másadelante, la presión en punta de lanza se modifica.




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generalmente entre cuatro a seis posiciones. La ventaja de este tipo de lanzas, es que da elcaudal marcado por la posición de la válvula de cierre, cosa que no ocurría con las lanzasselectoras de caudal, en la que además debíamos mantener la presión en punta de lanza dentrodel rango especificado por el fabricante.

El fabricante de la lanza selectora de caudal proporciona una tabla con los datos delcaudal que suministra la lanza en función de la presión en punta de lanza (PL) y de KS.

Por ejemplo, para una lanza TURBOJET de AKRON

TURBOJET

Q (lpm)

PL (bar) KS

5 7 8,5

19 42 50 57

37 83 95 106

59 132 150 17025

88 197 230 254

44 98 115 129

87 197 230 254

136 310 360 40145

180 409 475 530

El diseño de una lanza automática hace que la presión dentro de la lanza (PL) estácomprendida en un estrecho intervalo, el fabricante suministra los datos de caudal y presiónen punta de lanza para las distintas posiciones de la válvula de cierre, por ejemplo:

LEADER MACH 3 (45 mm.)

Posición A B C D E F

Q (lpm) 100 200 300 400 500 600 PL (bar) 3,7 4,4 5,0 5,4 5,6 5,7

4.2.2 MONITORES Y LANZA FORMADORA DE CORTINA

Cuando en los trabajos de extinción de un incendio, se necesitan alcances y caudales25 considerables durante periodos dilatados de tiempo, se utilizan los monitores o cañones deagua. Estas lanzas especiales, una vez instaladas y fijado su blanco, pueden funcionar sin la

25 Hay monitores que proporcionan 4000 litros/min., llegando hasta los 16.000 litros/min. en instalacionesfijas especiales.




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intervención de un punta de lanza. Podemos encontrarnos dos tipos de monitores: loa fijos ylos portátiles. Los fijos que están situados en vehículos, como autobombas nodrizas o en lacesta de una autoescalera. Se alimentan con el agua procedente de la bomba del vehículo o

por un hidrante si proporciona el suficiente caudal y presión. Los monitores portátiles

permiten ser colocarlos en el lugar más adecuado mediante un transporte manual del mismo,se alimentan mediante la correspondiente instalación desde la

bomba de un vehículo.

Hay otros modelos de monitores que realizanautomáticamente un movimiento enabanico, ampliando de esta manera, suzona de actuación sin necesidad de queun bombero tenga que moverlo.

Algunos de los monitores portátiles poseen dos entradas de agua en un ángulo de 90º con el fin

de contrarrestar la reacción, en el caso de los monitores fijos sealimentan mediante un coda con el que se consigue el mismoresultado.

La lanza formadora de cortina, a pesar de su nombre,no son propiamente lanzas, son unas boquillas especiales que

poseen una pantalla, con forma de media luna a la salida delchorro de agua. Al chocar el agua contra este elemento, seesparce en forma de cortina, protegiendo la zona contra elcalor radiante. Se emplea en maniobras de autoprotección enlos incendios forestales. En el caso de que el fuego se

encuentre cerca. Tiene el inconveniente del gran gasto deagua que representan.

4.2.3 R EACCIÓN Y ALCANCE DE UNA LANZA

El agua está saliendo de la lanza con una velocidad v que depende, como hemos vistode la presión en punta de lanza. Para que se produzca esto, debe existir una fuerza F que estáimpulsando al fluido por el orificio de sección S. El principio de acción y reacción estableceque, por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza igual pero de sentidoopuesto sobre el cuerpo que la produjo. Por lo tanto aparecerá en la lanza una fuerza dereacción R de sentido opuesto a F. Esto es lo que se conoce como reacción de una lanza.

Su valor se demuestra que es:

R = 2· PL · S




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Si PL esta en bares, S tiene que estar en cm2 para que R de en Kg. Si PL se da enPascales, S tiene que estar en m2, en este caso R da en newton.

Por ejemplo, una lanza de 45 mm tiene una PL = 5 bares. Suponiendo que la sección

de salida tiene 14 mm (1,4 cm) de diámetro ¿Cuál es la fuerza de reacción R?:

Se denomina alcance vertical y horizontal a la distancia y altura respecto al suelorespectivamente, a la que puede llegar el chorro de agua una vez que abandona la lanza. Elalcance depende de varios factores como puede ser, el ángulo que forma la lanza con lahorizontal, el rozamiento del fluido con el aire o del viento, por lo que es difícil encontrar unmodelo teórico que se aproxime a un valor real. Además de dispersión del chorro hace quedurante la trayectoria este deje de comportarse como un cilindro con un diámetro constante,sino que se abre antes de alcanzar la altura máxima, pudiendo algunas gotas de agua llegar más lejos que el grueso del chorro. Los fabricantes de las lanzas dan los datos de los alcances,en función del caudal, por medio de ensayos normalizados26 en forma de tablas o gráficas.

A pesar de esto vamos a realizar una aproximación teórica a este problema. Cuando elagua sale de una lanza lo hace con un caudal (Qv) a una velocidad (v) determinada, por lotanto en un tiempo t está saliendo una masa igual a m = ·Qv·t.

Por ejemplo si está saliendo un caudal de 250 lpm, en un segundo estará saliendo unamasa de agua de:

m = ·Qv·t = 1000 Kg./m3 · 4,167x10-3 · 1 s = 4,167 Kg.

Es como si cada segundo la lanza estuviera expulsando cilindros de agua de esa masaa la velocidad v:

¿Qué trayectoria seguirán estoshipotéticos cilindros de agua una vez quesalen de la lanza? Para este análisis debemossuponer que no existe rozamiento con el airey no se tiene en cuanta la influencia delviento. Supongamos que tenemos la lanza queestá proyectando un cilindro de agua hacia

arriba con cierto ángulo respecto a la horizontal.

R = 2 PL S = 2 5 bar1,4

4cm Kg.

22

2 5 1 54 15 4. ,




Pág. 128

Si no existiera la fuerza de la gravedad el cilindro seguiría una trayectoria rectaLABC, así durante el primer segundo, como lleva una velocidad constante v, habrá recorridola distancia LA, durante el segundo siguiente AB, BC en el tercer segundo y asísucesivamente. La fuerza de gravedad hace que la masa de agua adquieran una velocidaduniformemente acelerada, por lo tanto a la vez que el cilindro de agua ha recorrido la distanciahorizontal d este ha descendido la distancia vertical AA’ en el primer segundo, BB’ en elsegundo CC’ en el tercero, etc. El resultado es que el cilindro sigue una trayectoria curvaLA’B’C’, denomina parabólica. El alcance horizontal será la distancia recorrida por el aguaantes de que llegue al suelo y el alcance vertical será la máxima altura alcanzada.

Hasta ahora no hemos tenido en cuenta la resistencia del aire y la dispersión del chorrocuando esto ocurre el alcance ya no es el teórico sino que es mucho menor. La norma EN15182:2007 lanzas de manguera manuales destinadas a los servicios contra incendios defineun el alcance efectivo y un máximo en función del tipo de lanza, la presión y el caudal.

Valores que el fabricante debe garantizar mediante ensayos.

La resistencia del aire hace que el chorro sea frenado durante su trayectoria, esto setraduce en que si tenemos dos lanzas de diámetro distinto, pero que el agua está saliendo conla misma velocidad, el chorro de la lanza de mayor diámetro llegará más lejos. La explicaciónde este fenómeno es que la lanza de mayor diámetro estará generando un chorro de mayor caudal, por lo tanto de mayor energía cinética. Pero como la resistencia del aire es

prácticamente igual, el chorro con mayor caudal llegará más lejos. Es como si tenemos una bicicleta y un coche circulando a 40 Km./h y tenemos que frenarlos con la misma fuerza, el

vehículo con mayor masa nos obligará a disponer de una mayor distancia de frenado.4.3 PÉRDIDAS DE CARGA

En la ecuación de la energía aplicada a la instalación hidráulica aparecía el término h j ó PC, este factor representaba la energía disipada por los elementos físicos que componendicha instalación, incluyendo no solo el rozamiento del agua sobre las paredes de lasmangueras, sino también con los elementos auxiliares (bifurcaciones, bridas reducciones, etc.)existentes. Denominamos pérdidas de carga esta energía disipada.

26 Descritos en la norma EN 15182:2007 lanzas de manguera manuales destinadas a los servicios contraincendios.




Pág. 129

Consideremos un deposito que se descarga por una tubería recta en la que hemossituado una serie de manómetros, si la llave está cerrada, los manómetros marcarán todos lamisma presión, que será la altura de presión existente a la salida del depósito.

Si abrimos la llave, al agua empieza a circular con un caudal Q y como no varía lasección de la conducción, a lo largo de la misma habrá la misma altura de velocidad, por lotanto los manómetros mancarán una altura menor ya que parte de la presión se habráempleado en mover el fluido:

Esto es una situación teórica, ya que en la práctica comprobaríamos que lo que ocurre

es que no todos los manómetros han perdido la misma altura sino que los más alejados deldepósito han disminuido más:




Pág. 130

Esto es debido a las pérdidas de carga y lo primero que se observa es que aumentan

con la longitud de la conducción. Si ahora aumentamos la velocidad de circulación del agua por la conducción, se comprueba que el descenso de la altura de los manómetros sería mayor:

Para una misma velocidad si aumentamos el diámetro de la conducción veremos queel descenso es menor.




Pág. 131

Si cambiamos el material de la conducción por otro más rugoso veríamos que eldescenso es mayor. También se puede demostrar que cuando más viscoso es el fluido la

pérdida de carga es mayor.

Resumiendo, las pérdidas de carga son directamente proporcionales a la longitud de laconducción, el caudal y la rugosidad del material, e inversamente proporcional al diámetro.Todas estas consideraciones se pueden resumir en la llamada ecuación de Darcy-Weisbach,que dice que:

Donde:

PC: pérdidas de carga en mca.

f : coeficiente de fricción, que tiene en cuenta la rugosidad del material y la viscosidad

del fluido. L: longitud equivalente de la instalación en metros, se entiende como la longitud

física de la misma incrementada en un valor determinado, en función del númeroelementos auxiliares instalados. Este incremento esta tabulado.

D: diámetro de la tubería en metros.

v: velocidad de circulación del fluido en m/s


Esta expresión se puede poner en función del caudal:

Q: Caudal en metros cúbicos por segundo.

Es decir, directamente proporcionales al cuadrado del caudal, al factor de fricción y ala longitud de una instalación e inversamente proporcionales al diámetro de la conducción a laquinta.

El valor del factor f , depende del régimen de flujo que posea el fluido. Si el régimen

es laminar, su valor es:f = 64 / Re

Donde Re es el número de Reynolds.

En el caso de que estemos ante un régimen turbulento, que es lo habitual, el factor f no depende exclusivamente de Re y por tanto su cálculo es más complejo. Lo más sencillo esel empleo de un gráfico denominado diagrama de Moody. Allí se muestran los resultadosexperimentales de f , en función del número de Reynolds y lo que se conoce como rugosidadrelativa de la conducción. Dependiendo del material del que esta hecha la conducción se leasocia una rugosidad absoluta, valor dado por el fabricante mediante ensayos. El diámetrode la conducción dividido por este valor es precisamente la rugosidad relativa.

Luego el coeficiente de fricción depende del material de la tubería, de su sección por la rugosidad relativa, la velocidad y la viscosidad por el número de Reynolds.

PCD

v

g

f

L 2

2

PCD

v

g D

Q

Sg D

Q

Dg g D

Q

f

L= f

Lf

L f L2 2

2

2 4

2

2 52

2 2

16

2

8




Pág. 132

En la figura vemos en forma exageradala rugosidad en la pared de una conducción. Sedefine el valor de la rugosidad absoluta ( como la altura promedio de los picos de las

irregularidades existentes.Estos son los valores tipo para tuberías

empleadas en sistemas de distribución de agua y en la industria:

Plástico 0,0003 mm Tubo extrudido 0,0015 mm

Acero comercial 0,0460 mm Hierro galvanizado 0,1500 mm

Hormigón 0,1200 mm Acero remachado 1,8000 mm

Estos valores son cuando la conducción está limpia, con el tiempo la rugosidad cambia por la corrosión o por la formación de depósitos de impurezas en la pared.

Para hallar el factor de fricción f, usando el Diagrama de Moody hay que conocer lavelocidad de circulación del fluido por la conducción (v), el diámetro de la tubería (D) paraque con la viscosidad cinemática (), se pueda calcular el número de Reynolds (100.000 en elejemplo). Por otro lado, el material con que está hecha la conducción nos delimita la curva derugosidad relativa que deberemos usar (tubería lisa en el ejemplo). La intersección entre lavertical al valor del número de Reynolds y la curva nos da el valor de f buscado. (0,0178 eneste caso).

Este procedimiento de cálculo de las pérdidas de carga puede resultar eficaz en eldiseño de conducciones fijas de distribución de agua. Pero resulta poco práctico en el casodel análisis de las instalaciones hidráulicas de extinción, por ello se han ideado variossistemas sencillos de hallar, de manera aproximada, las pérdidas de carga:




Pág. 133

A) El primer sistema de cálculo, se basa en expresar la ecuación Darcy-Weisbach dela siguiente forma:

Donde PC se mide en bares, Q en litros por minuto y la longitud en metros. K es unfactor que depende del diámetro de la manguera:

25 45 70

K 60 3,2 0,35

Por ejemplo, si por 100 metros de manguera de 45 circula un caudal de 200 lpm,luego las pérdidas de carga serán:

B) Se pueden emplear, si se disponen, tablas o gráficas confeccionadas por losfabricantes de mangueras que nos indican en función del caudal y del diámetro cual es la

pérdida de carga. Estas gráficas se realizan mediante ensayos, midiendo las pérdidas de carga para distintos caudales.

Por ejemplo, si por 100 metros de manguera de 45 circula un caudal de 200 lpm, las pérdidas de carga se leerían en la gráfica dando PC = 1, 2 bares.

Las pérdidas de carga son independientes de la presión, siempre que las conduccionessean rígidas. En el caso de las mangueras al tener una mayor flexibilidad, se comprueba enestos ensayos que a partir de cierta presión, por encima de los 16 bar, la manguera se dilataaumentado de diámetro y por tanto disminuyendo el valor de la perdida de carga respecto a

una conducción rígida del mismo diámetro por la que circula el mismo caudal.

PC

g D

QK Q L

8

10 10 000 1002 5

22f L

.

PCK Q L

45

2 2

10 10 000 100

3 2

10

200

10 000

100

1001 28

.

,

., Bar




Pág. 134

C) Otra forma es fijar una pérdida de carga media para cada diámetro de manguera,100 metros de longitud y un caudal determinado de la siguiente forma:

PC cada 100 metrosDiámetro Q (lpm)bar mca

25 90 3,6 36

45 250 1,5 15

70 500 0,55 5,5

Si no varía el diámetro, el cálculo de las pérdidas de carga para cualquier longitud demanguera y para un caudal distinto se sigue las siguientes reglas:

1) Las pérdidas de carga para una longitud (L) distinta de 100 m y un mismo diámetroy caudal:

PCPC

LL 100

100

2) Si las pérdidas de carga para un diámetro, una longitud dada y un caudal Q 1 son PC1 para otro Q2 se cumple:

PC PCQ

Q2 122

12

Por ejemplo, si por 100 metros de manguera de 45 circula un caudal de 200 lpm,luego las pérdidas de carga serán:

4.4 PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN

Ahora vamos a proceder a un análisis cualitativo de la instalación hidráulica con el finde explicar porque se producen los fenómenos observados durante las intervenciones.Supongamos que tenemos la instalación hidráulica básica con un desnivel positivo, si

queremos que la lanza nos de un caudal Q y un alcance determinado deberá poseer una presión PL, por lo tanto la bomba debe dar:

PB = PL + HG + PC

La presión en punta de lanza PL en función del caudal y de la sección de salida es:

Esto significa que si queremos que la lanza nos dé un caudal Q deberemos saber elvalor K·S fijado por el fabricante para saber la presión PL necesaria.

Las pérdidas de carga PC, son iguales a:

PC PCQ

Q200 25022

12

2

21 5200

2500 96 , , Bar

PLQ

K S

2

2( )




Pág. 135

Si no variamos los elementos de la instalación, se pueden considerar f, L y Dconstantes, por lo tanto:

Donde K j es una constante que depende de la instalación. Sustituyendo los valores enfunción del caudal deseado:

Esta expresión se conoce como curva resistente de una instalación, que puede ser representado gráficamente en función del caudal y de la sección S. Los puntos pertenecientesa esta curva, nos dan la presión que debe proporcionar la bomba para trabajar con lascondiciones impuestas por la instalación hidráulica, es decir que exista una presión PL en

punta de lanza (un alcance) y salga por la misma, un caudal Q. Por otro lado, la curvacaracterística de una bomba, nos da la presión en función del caudal y de su velocidad de giro.La intersección de ambas curvas nos da el denominado punto de funcionamiento de lainstalación.

Dada la instalación, trabajando con una lanza de sección de salida S, por tanto proporcionando el caudal deseado Q, implicará tener que fijar una determinada presión en

punta de lanza, que nos fijará el alcance de la lanza. La intersección de la curva resistente conla curva característica de la bomba determina el punto de funcionamiento A, en dicho punto la bomba trabaja a velocidad N dando una presión HA y un caudal QA. Si queremos variar estecaudal, lo podemos hacer de dos maneras.

PBQ

K SHG K Q

K SQ j

2

22

221

( ) ( ))HG + ( K j

PCg D

Q

82 5

2f L

PC K Q j 2




Pág. 136

Si queremos que aumente el caudal sin aumentar la sección, desplazaremos el punto defuncionamiento de la bomba al punto B acelerándola. En este caso aumentamos la presión en

punta de lanza y por tanto el alcance.

Si aumentamos el factor (K·S) de la lanza, la bomba trabajará en el punto C,

aumentando el caudal y disminuyendo la presión de trabajo (PB). En este caso, la presión en punta de lanza (PL) disminuye también, ya que ha aumentado las pérdidas de carga (PC). Elcaudal extra que da la lanza lo obtenemos por aumento de sección. En cuanto a la velocidadde salida del agua ha disminuido.

4.5 GOLPE DE ARIETE

El fenómeno conocido como golpe de ariete, tiene lugar en una tubería por la quecircula agua con cierta velocidad y se interrumpe, por ejemplo, mediante el cierre de unaválvula. Entonces, aparecen en las paredes de la misma, unas sobrepresiones que puedenllegar a producir la rotura de la conducción. Para explicar el fenómeno, supongamos quetenemos una instalación, de longitud L, que se alimenta por gravedad de un deposito que se

encuentra a presión constante. Para simplificar la explicación suponemos que no existen pérdidas por fricción.




Pág. 137

Si cerramos la válvula V, el agua que circula con velocidad v, chocará contra lamisma. El resultado será un brusco aumento de presión y una detención progresiva del fluido,si esta perturbación se desplaza con una velocidad de a m/s, en un tiempo L/a segundos todoel fluido de la manguera estará en reposo y la conducción sometida a una sobrepresión. Esdecir que el fenómeno se caracteriza por una transformación alternativa de la energía cinéticaque poseía el fluido en energía elástica que almacenará tanto el fluido como las paredes de laconducción.

Al llegar la sobrepresión a las inmediaciones del depósito, existirá una mayor presiónen la conducción que en el depósito, por tanto el agua tenderá a entrar en el mismo, convelocidad -v. La presión volverá a ser la que tenía inicialmente la conducción, pero como elagua ahora circula de la válvula al depósito, en el instante 2L/a segundos, la perturbaciónllega a la válvula, que como se encuentra cerrada, no se repone el agua que se desplaza y por

tanto se genera una depresión en la misma, tal que el agua se frena hasta alcanzar el reposo.Esta depresión se transmite de nuevo por la conducción hasta que transcurridos 3L/a segundos, desde el cierre de la válvula, el fluido no posee velocidad, pero está en depresión.Por lo tanto el agua tenderá a circular del depósito a la conducción, adquiriendo de nuevo lavelocidad v en dirección hacia la válvula. En el momento que la perturbación, que ahora viajahacia delante, llega de nuevo a la válvula, se repiten las condiciones iniciales del cierreocurrido 4L/a segundos antes.

El proceso descrito se repite cada 4L/a segundos. Los efectos del rozamiento y laselasticidades del fluido y de la conducción, despreciadas en la descripción anterior, llevan aque el fenómeno se amortigüe y el fluido alcance finalmente el estado de reposo.

Se puede demostrar, que la máxima sobrepresión que puede llegar a alcanzarse en ungolpe de ariete es:

ha V

go

h: sobrepresión, en metros de columna del fluido circulante.

a: velocidad de propagación de la perturbación (m/s).

Vo: velocidad de régimen del fluido.





Pág. 138

El valor de a depende del material de la conducción, el diámetro y el espesor de lamisma. Para dar una idea aproximada en las tuberías de acero es de 1000 m/s, 800 m/s para elfibrocemento y en el caso de conducciones de PVC desciende hasta 200 m/s.

Para tener en cuenta el orden de magnitud de esta sobrepresión calculemos, por ejemplo, en una conducción de PVC, por la que circule agua a 100 mca. (10 atmaproximadamente) y con una velocidad de régimen de 1,5 m/s:

Hablamos de un incremento del 33% de la presión nominal, pero si empleamos unaconducción de fibrocemento con a = 800 m/s, esta sobrepresión sube a 12 atm, duplicándosela presión de régimen.

Esta sobrepresión, es la máxima que se alcanza en el caso de un cierre instantáneo dela válvula de la lanza. Se demuestra, que si no queremos que se produzcan estassobrepresiones, la solución es cerrar la válvula en un tiempo mayor que 2L/a, pues de estaforma, ningún punto alcanza la sobrepresión máxima, y la primera onda positiva reflejadaregresa antes que se genere la última negativa. En el caso de una instalación de 100 metros yuna tubería de PVC, este tiempo es de un segundo.

4.6 DOSIFICADORES Y GENERADORES DE ESPUMA

La espuma empleada como agente extintor en las instalaciones hidráulicas, se generaal introducir aire en una mezcla de un producto denominado espumógeno con agua conocidacomo mezcla espumante. Los premezcladores o dosificadores de espuma son los

dispositivos encargados de generar la mezcla espumante con la proporción recomendada por el fabricante. La mezcla espumante se conduce a través de las mangueras hasta llegar a losgeneradores de espuma, donde se le insufla aire produciéndose la espuma, que es aplicadasobre el fuego.

Los dosificadores más antiguos, que aún se emplean, la mezcla se produce en laaspiración de la bomba o a la salida de la misma. Para lo cual entre la aspiración y laimpulsión de la bomba, se crea un circuito (1-2) que tiene intercalado un estrechamiento(Venturi). El agua por la ecuación de continuidad sufre un aumento de la velocidad y por tanto la presión disminuye, llegando a valores manométricos negativos, si en este puntoconectamos un tubo conectado a un deposito con espumógeno que se encuentra a presión

atmosférica. Este será succionado mezclándose con el agua que circula por el conducto. Este premezclador se diseña para que fijando un caudal, nos dé una mezcla espumante en una proporción preestablecida. La desventaja de este sistema es que la mezcla espumante atraviesael cuerpo de la bomba, siendo necesaria la limpieza posterior del mismo. Par evitar esto,existen unos premezcladores intercalados en la instalación de la manguera o en punta delanza, algunos de ellos, provistos de un depósito para espumógeno.

ha V

g

o

1 5 200

9 8130 6 3

,

,, mca atm




Pág. 139

Hoy en día, se están empezandoa emplear dispositivos electrónicos enlos que el espumógeno se introducedirectamente por medio de una bombaen la instalación, con lacorrespondiente ventaja que supone encuanto a la precisión de la proporciónde agua y espumógeno. Para lo cual,dispone de un sistema de controlmediante un pequeño microprocesador,que con el valor que le da el sensor quemide el caudal de agua que trasiega la

bomba, calcula el caudal de

espumógeno necesario para conseguir la proporción deseada. Así, por ejemplo, si tenemos un caudal de 100litros/min. de mezcla espumante yestamos trabajando con unespumógeno al 0,3% necesitaremosadicionar a 99,7 litros/min. de agua uncaudal de 0,3 litros/min. deespumógeno. El procesador regula lavelocidad de una bomba, que trasiegueel caudal de espumógeno calculado, el

cual es inyectado a la salida o entradade la bomba, dependiendo de la

presión de trabajo de la bomba deespumógeno.

Para la generación de la espumaa partir de la mezcla espumante, es necesario adicionar el aire. Esto se consigue mediante losllamados generadores de espuma. En el caso de que estemos trabajando con espuma de bajao media expansión27, el generador es un tubo por el que la mezcla espumante se hace pasar.En un extremo del mismo, se encuentra la cámara de expansión que esta diseñada de talforma, que genere una depresión por medio de un estrechamiento, que por efecto Venturi,

hace que el aire entre a través de unas aberturas colocadas de forma radial. En esta cámara seforman las burbujas, que se expanden y se combinan formando la espuma, que es expulsada por el otro extremo del conducto. Este generador puede ser una lanza especial o un accesorio,que se coloca a una lanza convencional.

En el caso que se emplee espuma de alta expansión, el generador de espuma ya no esuna lanza, es un ventilador con un premezclador incorporado, que al ser alimentado con aguarealiza la mezcla espumante en su interior, para posteriormente ser rociada delante de las

27

Se define la expansión de una espuma como la relación entre el volumen final de la espuma producida y elvolumen inicial de la mezcla espumante usada. Se dice que una espuma es de baja expansión si este coeficienteesta comprendido entre 3 y 30, de media expansión entre 30 y 250 y de alta expansión entre 250 y 1.000.




Pág. 140

aspas del ventilador generándose la espuma. Esta se expande a través de un saco de telamallado.

5 CÁLCULOS DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS DEBOMBEROS

Las instalaciones hidráulicas fijas de extinción (BIEs, rociadores, etc.), se calculan, para suministrar un caudal de agua suficiente para extinguir un potencial incendio que sedeclarase en un lugar que posee un nivel de riesgo determinado. Esto no sucede con lasinstalaciones que realizan los bomberos, éstas se montan cuando el fuego se ha declarado, sin

conocer el nivel de riesgo, además de ejecutarse de una manera rápida pero planificada. Si aesto, unimos, que la configuración puede variar radicalmente según las circunstancias ydesarrollo del incendio, cabe preguntarse, ¿Qué utilidad tiene realizar algún tipo de cálculo

previo de una instalación de bomberos?. La respuesta está en que todo mando de bomberosdebe disponer de herramientas, antes de que se produzca un incendio, para planificar quemedios y configuración debe tener una instalación para atacar, con un caudal suficiente, undeterminado incendio. Además comprobará si los medios de los que dispone son losadecuados y le ayudará a deducir la dotación mínima imprescindible. Todo esto condicionarála formación necesaria y ayudará a identificar las carencias existentes si se quiere resolver,con seguridad, todos los posibles incendios en su área de actuación.

En este apartado realizaremos algunos ejemplos de cálculo de instalaciones básicas deataque.




Pág. 141

5.1 EJEMPLOS DE CÁLCULOS DE INSTALACIONES

Caso 1.- Calcular la presión en la bomba (PB), para Q igual a 240 y 321 lpm,sabiendo que la presión en punta de lanza para estos caudales es de 7 y 5 bar

respectivamente, con aberturas (KS) distintas.

Solución:

1) En este caso ambas lanzas están dando un caudal Q = 240 lpm. Aplicando laecuación de línea a uno de los ramales, tenemos:

PB PL PC Q PC QL L 20070

70 4045

45

( ) ( )

Sabemos que Q45 = 240 lpm, KS = 91 y PL = 7 bar, por lo que Q70 = 480 lpm.

Procedemos al cálculo de las pérdidas de carga utilizando las expresiones:

PC Q PCQ L

PC Q PCQ L

L L

L L

20070

70 10070

702

2

70

4045

45 10045

452

2

45

500500 100

250250 100

( ) ( )

( ) ( )

Donde como hemos visto:

PC

PC

L

L

10070

100

45

500 0 55

250 1 50

( ) ,

( ) ,

bar

bar

Sustituyendo valores:

PC Q PCQ L

PC Q PCQ L

L L

L L

20070

70 10070

702

2

702

2

4045

45 10045

452

2

452

2

500500 100

0 55480

500

200

1001 01

250250 100

1 50240

250

40

100

( ) ( ) , ,

( ) ( ) ,

bar

0,55 bar

PB PL PC Q PC QL L

20070 70 4045 45

7 1 01 0 55 8 56

( ) ( ) , , , bar




Pág. 142

2) Ahora el caudal de cada lanza es de Q45 = 321 lpm y PL = 5 bar, por lo que Q70 = 642 lpm. KS = 144

Ahora las pérdidas de carga valdrán:

PC Q PC Q L

PC Q PCQ L

L L

L L

20070

70 10070

702

2

70 2

2

4045

45 10045

452

2

452

2

500500 100

0 55 642500

200100

1 81

250250 100

1 50321

250

40

100

( ) ( ) , ,

( ) ( ) ,

bar

1 bar

PB PL PC Q PC Q barL L 20070

70 4045

45 5 1 81 1 7 81

( ) ( ) , ,

Respuesta:

Q45 = 240 lpm PL = 7 bar PB = 8,58 bar

Q45 = 321 lpm PL = 5 bar PB = 7,81 bar

Caso 2.- Calcular la presión en la bomba (PB), en la bifurcación (PD), la presión enla lanza 2 (PL2) y el caudal (Q2). Sabiendo que Q1 = 240 lpm a PL1 = 7 bar, y que ambaslanzas están abiertas con un K·S = 91.

Solución:

1) La ecuación de línea entre la bifurcación y la lanza 1:PD PL HG PC QL 1 40

451 45

( )

Donde: PL1 = 7 bar, HG = 20 mca = 2 bar y Q145 = 240 lpm.

PC Q PCQ L

L L4045

1 45 10045

1 452

2

452

2250

250 1001 50

240

250

40

100

( ) ( ) , 0,55 bar

Luego:

PD PL HG PC QL 1 40

45

45 7 2 0 55 9 55

( ) , ,bar bar bar bar




Pág. 143

2) La presión en la lanza 2, será igual a la presión en la bifurcación menos las perdidasde carga:

PL PD PC QL2 4045

2 45

( )

Ponemos las pérdidas de carga en función del caudal Q245

PC Q PCQ L Q

QL L4045

2 45 10045

2 452

2

45 2 452

2 2 452250

250 1001 50

250

40

100

( ) ( ) , 9,6 x 10-6

La presión en punta de lanza PL2 en función del caudal y KS será:

Sustituyendo en la ecuación de línea:PL PD PC Q Q QL2 40

452 45

4 22 4521 2075 10 9 55

2 45

( ) , ,x 9,6 x 10-6

Despejando Q2

45

La presión en la lanza valdrá:

3) La presión en la bomba será la presión en la bifurcación más las pérdidas de carga por la manguera de 70 mm.

PB PD PC QL 20070

70

( )

Donde: PD = 9,55 bar y Q70 = Q145 + Q245 = 240 lpm + 270 lpm = 510 lpm.

Las pérdidas de carga serán:

PC Q PCQ L

L L20070

70 10070

702

2

702

2500

500 1000 55

510

500

200

1001 14

( ) ( ) , , bar

Sustituyendo:

PB 9 55 1 14, ,bar bar = 10,69 bar

Respuesta:

PB = 10,69 bar PD = 9,55 bar PL2 = 8,80 bar Q245 = 270 lpm

Q K S PL PLQ

K S

QQ2 45 2 2

2

2

2

24 22 45 2 45

2 45911 2075 10

( ) ( ), x

Q2 45

9 55

1 2075 10270

4

,

,9,6 x 10 xlpm

-6

PLQ

K S2

2

2

2

22 45 270

918 80

( ) ( ), bar




Pág. 144

Caso 3.- Calcular la presión en la bifurcación (PD), el caudal (Q2), presión en lalanza 2 (PL2) y la presión en la bomba (PB). Sabiendo que Q1 = 150 lpm, PL1 = 10 bar y quelas lanzas están abiertas con un (K·S)1 = 47 y un (K·S)2 = 76 respectivamente.

Solución:

1) La ecuación de línea entre la bifurcación y la lanza 1 será

PD PL HG PC QL 1 1 6025

1 25

( )

Donde: PL1 = 10 bar, HG1 = 30 mca = 3 bar y el caudal Q125 = 150 lpm. En este casolas pérdidas de carga valdrán:

PC Q PCQ L

L L6025

1 25 10025

1 452

2

1 252

290

90 100

3 6150

90

60

100

6

( ) ( ) , bar

Luego:

PD PL HG PC QL 1 1 6025

1 25 10

( ) bar + 3 bar + 6 bar = 19 bar

2) La presión en la lanza 2, será igual a la presión en la bifurcación menos las pérdidasde carga más la altura geométrica 10 mca = 1 bar:

PL PD PC Q HGL2 4025

2 25 2

( )

Ponemos las pérdidas de carga en función del caudal Q225

PC Q PCQ L Q

QL L4025

2 25 10025

2 252

2

2 25 2 252

2 2 25290

90 1003 6

90

40

100

( ) ( ) , 1,778 x 10-4

La presión en punta de lanza PL2 en función del caudal y KS será:

Sustituyendo en la ecuación de línea:

PL PD PC Q HG Q QL2 4045 2 45 2

4 2

2 25

2

1 7313 10 19 778 12 25 ( ) , ,x 1 x 10

-4

Q K S PL PLQ

K S

QQ2 25 2 2 2

2

22

2

24 22 25 2 25

2 25761 7313 10

( )

( ) ( ), x




Pág. 145

Despejando Q225

La presión en la lanza valdrá:

3) La presión en la bomba será la presión en la bifurcación más las pérdidas de carga por la manguera de 45 mm., como el desnivel es negativo, menos la altura geométrica HG3 =10 mca = 1 bar

PB PD PC Q HGL 100

45

45 3

( )

Donde: PD = 19 bar y Q70 = Q125 + Q225 = 150 lpm + 238 lpm = 388 lpm.

Las pérdidas de carga serán:

PC Q PCQ L

L L10045

45 10045

452

2

452

2250250 100

1 5388

250

100

1003 61

( ) ( ) , , bar

Sustituyendo:

PB 19 3 61bar bar - 1 bar = 21,61 bar,

Respuesta:

PB = 21,61 bar PD = 19 bar PL2 = 9,81 bar Q245 = 238 lpm

Caso 4.- Calcular la longitud máxima que puede tener la siguiente instalación,sabiendo que se trata de una manguera de 45 mm, con un presión en punta de lanza PL = 5bar, un caudal de 240 lpm y una presión en la bomba PB = 20 bar. ¿Qué cantidad de aguaserá necesaria para llenar la instalación?

Qx2 25

20

1 778 10238

4

1,7313 x 10lpm

-4 ,

PLQ

K S2

2

2

2

22 25 238

76

( ) ( )9,81 bar




Pág. 146

Respuesta:

1) Aplicamos la ecuación de línea:

PB PL HG PC QL

45

( )

De aquí conocemos PB = 20 bar y PL = 5 bar y la altura geométrica entre la bomba y

la lanza es la diferencia de cotas entre ambas HG = 130 – 100 = 30 mca = 3 bar, luego:

PCL45

240 20 5 3 12( ) bar

Las pérdidas de carga serán como máximo:

PC (Q ) 12 bar PC (250)Q

250

L

1001,5

240

250

L

100Lf45

f45 L100f45

f452

2f45

2

2

Despejando L:

L 12

0 0138,868,05 m 860 m

2) Una manguera de 45 mm tiene una sección de 0,00159 m2 (ver tabla I del problema 3), si su longitud es de 860 metros, cabrá un volumen de agua de:

V = S45 · L = 0,00159 m2 · 860 m = 1,36 m3 = 1360 litros

Respuesta:

L = 860 m V = 1360 litros

Capacidad en litros de una instalación de diámetro y longitud L

Capacidad en litros

Longitud en metros

1 20 100 200 300 400 500

25 0,5 10 50 100 150 200 250

45 1,6 32 160 320 480 640 800 70 3,85 77 385 770 1155 1540 1925




Pág. 147

APÉNDICE: CONCEPTOS BÁSICOS DE FÍSICA

A1.-RÁPIDEZ, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN

Sea una masa en movimiento que recorre un espacio (s) en un tiempo determinado (t),decimos que lleva una rapidez igual a:

Se mide en m/s.

Coloquialmente usamos como sinónimas las palabras rapidez y velocidad, pero sonconceptos diferentes en física, puesto que la velocidad es una rapidez en una determinadadirección y sentido. Es decir si decimos que un globo se desplaza con una rapidez de 10 m/s,no es lo mismo que vayamos en dirección vertical subiendo, bajando o en horizontal paraleloal suelo. Todas ellas son situaciones físicas muy distintas.

Cuando una magnitud física, como la velocidad, depende de su dirección y sentidodecimos que es una magnitud vectorial.

Decimos que una masa en movimiento tiene una aceleración, cuando existe unavariación de su velocidad en la unidad de tiempo. Se mide en m/s por cada segundo (m /s2).Es decir si un cuerpo lleva una aceleración de 10 m/s2 significa que si parte del reposo,durante el primer segundo lleva una velocidad de 10 m/s, en el siguiente segundo irá a 20 m/s,a los tres segundos el cuerpo ya va a 30 m/s, etc.

En el transcurso de tiempo, la velocidad del cuerpo puede variar en rapidez, dirección

o sentido. Así por ejemplo, un automóvil cuando arranca, y sigue un movimiento rectilíneo, laaceleración lleva la misma dirección y sentido que la velocidad. Si la aceleración (a) esconstante, el vehículo aumentará progresivamente su velocidad, tal que al cabo de un instantet:

vfinal = vinicial + a · t

vs

t




Pág. 148

Cuando se frena el mismo automóvil, la aceleración lleva el sentido contrario, ya quehace decrecer a la velocidad, en el caso de que al frenar apliquemos una aceleraciónconstante, el tiempo que tardará un vehículo en parar será:

A2.- FUERZA, TRABAJO, ENERGÍA MECÁNICA Y POTENCIA

A2.1.- FUERZA

Se llama fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado demovimiento o de reposo de un cuerpo; es decir, de imprimirle una aceleración modificando suvelocidad, ya sea en su rapidez, dirección o sentido. Así por ejemplo, si estamos en una pistade patinaje sobre hielo y nos movemos con una velocidad constante, si queremos ir másdeprisa, tendremos que darnos un impulso, con nuestros músculos o empujándonos alguien.En este caso hemos variado nuestra rapidez pero no la dirección o el sentido de nuestratrayectoria.

Otro ejemplo lo tenemos en la patinadora de la figura, para poder seguir una trayectoria curva sobre la pista de hielodebe estar sometida a una fuerza, que haceque la misma sufra una aceleración, que semanifiesta en la variación del sentido de lavelocidad, no en la variación de la rapidez.

Por lo tanto, una fuerza F aplicada aun cuerpo de masa m hace que esteadquiera una aceleración a en el mismosentido y dirección que la fuerza aplicada,siendo directamente proporcional a lafuerza e inversamente proporcional a lamasa del cuerpo:

Las fuerzas se miden en newton (N), definido como la fuerza que hay que aplicar auna masa de un kilo, para comunicarle una aceleración de un m/s2.

t =v

ainicial

a F m a=F

m




Pág. 149

Este principio aparece por ejemplo cuando empujamos un vehículo averiado paraarrancarlo. Al principio, nos cuesta mucho moverlo, pero a medida que lo conseguimos, noscuesta menos, ya que le estamos aplicando al mismo una aceleración que será constante siaplicamos una fuerza también constante.

Todo cuerpo que es sometido a una fuerza experimenta una aceleración y viceversa.Por lo tanto si un cuerpo no tiene aceleración significa que, o bien esta en reposo o poseevelocidad constante, por lo tanto o no está sometido a ninguna fuerza o la suma de las fuerzasa las que está sometido se anulan dos a dos.

Puede que al aplicar una fuerza a un cuerpo, la acción no se manifieste en unavariación de su estado de movimiento, sino que le produzca una deformación comprimiéndoloo estirándolo, es decir variando sus dimensiones en una o varias direcciones. En este caso a lafuerza la denominamos tensión o esfuerzo cuando se trata de un sólido. En un fluido gaseosola acción de una fuerza sobre el mismo implica, como hemos visto, una reducción de volumeny por tanto un aumento de su densidad.

Hay fuerzas como las de naturaleza gravitatoria, magnética y eléctrica que semanifiestan mediante una acción a distancia. No llevando implícito en esta interacción uncontacto físico entre los cuerpos que interactúan. Son ejemplo de este tipo de fuerza, el casode un imán que atrae (modifica su estado de movimiento) a un clavo de hierro o cuando laTierra atrae a la Luna mediante la fuerza de la gravedad, obligándole que siga una trayectoriacurva (acelerándose).

Cuando salta al vacío un paracaidista, está sometido a dos fuerzas:su peso que tiende a precipitarlo contra elsuelo y la resistencia del aire que frena sucaída. La fuerza de resistencia D, dependede la forma y superficie del paracaidista yde la velocidad al cuadrado.

Al principio D es pequeña y por tanto el saltador se acelera ya que estásometido a la fuerza del peso, comoconsecuencia de esto la fuerza deresistencia aumenta, hasta que llega a unaaltura respecto del suelo que se iguala al

peso (P). A partir de ese momento el

paracaidista deja de acelerarse, ya que lasfuerzas son iguales y de sentido contrario,

por lo tanto se anulan lo mismo que laaceleración. El saltador ha alcanzado loque se conoce como velocidad terminal(alrededor de 200 km/h), no importadesde que altura se ha realizado el salto.Si no abriera el paracaídas llegaría alsuelo con la misma velocidad.

Si quiere sobrevivir al salto el paracaidista tendrá que llegar al suelo con una

velocidad baja, para lo cual abre el paracaídas, aumentando la superficie y por tanto lafuerza de resistencia (D), que hace que aparezca una aceleración hacia arriba,




Pág. 150

disminuyendo la velocidad de caída, hasta que vuelva a igualarse con el peso, pero esta vezcon una velocidad de descenso menor (unos 15 o 25 km/h). Para que esto se produzca, elsaltador debe abrir al paracaídas a una altura mínima para que le dé tiempo a frenar.

A2.2.- TRABAJO. ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL .

Se entiende por trabajo realizado por una fuerza (F) sobre una masa (m) durante unrecorrido (s) al producto de la fuerza por dicha distancia, siempre que la distancia no sea

perpendicular a la fuerza:

W = Fuerza x distancia = F·s

Se mide en julios (J) que es igual al trabajo producido al aplicar un newton durante unmetro.

En general el trabajo puede dividirse en doscategorías. En la primera éste se realiza en contra de

una fuerza. Es el caso de cuando comprimimos unmuelle o un arquero tensa un arco, se esta haciendo untrabajo contra las fuerzas elásticas. Otro ejemplo se

produce cuando levantamos un objeto, hacemos untrabajo contra la fuerza de gravedad. También hacemostrabajo cuando arrastramos un objeto contra la fuerzade rozamiento que nos impide el movimiento delmismo. El otro tipo de trabajo se produce al cambiar elestado de movimiento de un cuerpo acelerándolo ofrenándolo.

Cuando hemos tensado la cuerda del arco, elmaterial deformado adquiere la capacidad de hacer untrabajo sobre una flecha. Después de haber elevado unobjeto, podemos dejarlo caer adquiriendo la capacidadde producir un trabajo deformando la superficie que golpea o sobre si mismo rompiéndose. Sihemos aplicado un trabajo a un objeto para acelerarlo, por ejemplo al golpear la pelota conuna raqueta, la velocidad que adquiere puede realizar un trabajo deformándola al chocar contra una pared. Esta capacidad que adquieren los objetos que les permite realizar un trabajo,o de una forma más general producir cambios en el entorno. Es lo que se conoce comoenergía.




Pág. 151

Si una masa posee energía en virtud a su posición o su estado, en espera de ser utilizada se llama energía potencial. Por ejemplo un muelle comprimido, un arco tensado ouna masa situada a una determinada altura respecto al suelo. En este último ejemplo, como eltrabajo realizado es contra la fuerza de la gravedad a esta energía se denomina energíapotencia gravitacional y vale:

EP = m · g · h

Donde m es la masa (kg), g la aceleración de la gravedad28 (9,81 m/s2) y h la altura enmetros. Esta energía se mide en Julios (J).

Como se observa en la figura, laenergía potencial de una masa de 10 kgsituada a una altura de 2 m. del suelo, esaproximadamente igual a 200 J. (EP =10 Kg. · 9,81 m/s2 · 2 m.). El trabajorealizado no depende del caminoseguido para llevarla ahí, lo único quevaría es que si recorremos una distanciamás corta mayor será la fuerza a

realizar y viceversa. Así para el camino (a) hemos hecho una fuerza de 33,33 N (F = 200 J. / 6m) y en cambio en el (b) la fuerza ha sido de 66,67 N (F = 200 J. / 3 m), el doble.

El trabajo realizado sobre una masa m para que adquiera una rapidez v se almacena enforma de energía cinética, y vale:

Así, el trabajo aplicado sobre un cuerpo sin variar su altura, es igual a la variación desu energía cinética, lo que es lo mismo, un aumento de la energía cinética de una masaimplica que hemos realizado un trabajo, que ha llevado consigo un aumento de velocidad. Si

28

Si dejamos caer un cuerpo libremente desde una altura h, éste a causa de su peso experimenta unaaceleración constante debida a la fuerza de gravedad terrestre, el valor de dicha aceleración es g = 9,8 m/s 2. Sededuce que la distancia recorrida por un cuerpo en caída libre es igual a (1/2)·g·t2 (Ver Apéndice I)

E =1

2m vc

2




Pág. 152

ahora se produce una disminución de velocidad, la energía cinética se habrá reducido, y lamasa ha realizado un trabajo sobre otro cuerpo o se ha transformado en otro tipo de energía,

por ejemplo elevar su altura.

A2.3.- PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Hemos visto que si a un cuerpo le aplicamos un trabajo, éste se traducirá en unaumento de su energía cinética o potencial, quedándose con una determinada velocidad yaltura. Si con este nivel de energía se produjera una variación del mismo, esto se traduciría enun trabajo realizado por el sistema. Éste trabajo liberado puede ser captado por otra forma deenergía haciendo que se incremente la misma. Por lo tanto podemos decir que la variación deltrabajo aplicado sobre un cuerpo o sistema es igual a la variación de la energía total delmismo29:

W = ET = Ec + Ep

La ley de la conservación de la energía mecánica establece que en la suma de la

energía cinética más la potencial permanece constante. La energía total de un sistema puedeincluir otros tipos de energía distinta de la cinética y potencial, tales como la energía térmica oquímica, eléctrica, etc., que al igual que la mecánica estos nuevos tipos de energía puedensufrir cambios y modificaciones. Pero siempre se cumple la ley de conservación de la energíatotal de un sistema, establece que la energía total que posee un sistema es igual a la energíaabsorbida, menos la energía cedida.

Cuando el lanzador suelta una jabalina, el trabajo realizado por los músculos delatleta se transforma, si despreciamos el rozamiento del aire, en una energía potencial(altura) y una energía cinética (velocidad) que posee la jabalina. La suma permanece

constante a lo largo de su recorrido.A2.4.- PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

La potencia es la energía o trabajo intercambiado por unidad de tiempo:

29

La energía se conserva pero puede degradarse. Cuando un coche frena, parte de la energía cinética setransforma en calor en las zapatas de freno. Esta energía calorífica se disipa en el ambiente y no será posiblevolver a utilizarla.

P =W

t=

F s

t= F v




Se mide en watios (W) que es igual a un Julio por segundo. Se una también:

Caballo de Vapor (CV) = 735,5 W

No debe confundirse trabajo o energía con potencia. Por ejemplo, un coche aumentasu energía cinética o potencial (caso de subir una cuesta) mediante la transformación de laenergía química del combustible. El vehículo tendrá más potencia cuanto más rápido sea estatransformación. Para aumentar la potencia no debemos aumentar la energía química

poniéndole más combustible, sino que debemos aumentar el ritmo de transformación de estaenergía, lo cual se consigue aumentando el número o tamaño de los cilindros del motor oaumentando la velocidad de giro del mismo.

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Módulo IV. Fundamentos Teóricos y Técnicos