PROTECCION

Y

CONTROL DE INCENDIO

QUÍMICA DEL FUEGO

Definiciones: ( NCh - 933)

-3.70 Fuego: Combustión caracterizada por la emisión de calor acompañada de llamas, humos o de ambas, los hay de clase A , B, C, D

-3.75 Fuente de Ignición: sistema, elemento o fenómeno capaz de elevar la temperatura de un combustible hasta producir su combustión

-3.32 Combustibles: sustancia o mezcla de sustancias capaz de entrar en combustión en presencia de un comburente

-3.33 Combustión: reacción química, automantenida, entre un combustible y un comburente, con producción de calor y luz

-3.20 Calor: energía térmica que se propaga por radiación, conducción y convección, o por una combinación de cualquiera de estas

-3.21 Calor de combustión: cantidad de calor por unidad de masa o de volumen, producida por la combustión de una sustancia, sólida, líquida o gaseosa.

-3.26 Chispa: partícula incandescente que salta por causas tales como fuego, roce enérgico, arco eléctrico, etc.

-3.40 Conductividad térmica: capacidad de un material, sólido, líquido o gaseoso para conducir el calor.

-3.48 Deflagración: combustión súbita con llama y sin explosión

-3.67 explosión: acción y efecto provocado por la expansión brusca de uno o más gases, acompañada de estruendo, emisión de calor y de efectos mecánicos mas o menos ostensibles y violentos. La explosión es consecuencia de toda combustión casi instantánea, producida por gases combustibles o sólidos combustibles finamente divididos y en suspensión en el aire ( ejemplo: polvo de madera)

-3.83 Humos: finas partículas en suspensión en el aire o gases opacos, producto de la combustión ( El humo dificulta la visibilidad y la respiración, causando serios problemas a los seres vivos)

-3.84 Ignición, punto de: temperatura mínima a la cual un determinado combustible se enciende, iniciándose su combustión.

-3.95 Ignifugación: tratamiento que se aplican mediante sustancias especiales a los materiales para retardar su combustión.

-3.86 incendio: combustión producida por el fuego que se descontrola-3.89 Inflamación: aparición rápida de llamas en una sustancia o en un material

-3.93 Llama: zona externa de combustión de la fase gaseosa de un combustible con emisión de calor radiante y luz .-3.110 Pirólisis: descomposición Físico – Química de un material debido al calor

-3.117 Prevención de incendio: toda acción previa conducente a evitar el inicio de un incendio, su propagación y el daño a vidas y a los bienes.

-3.121 Radiación: propagación del calor a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas. Las llamas producen una fuerte radiación capaz de descomponer piroliticamente a materiales combustibles relativamente lejanos, propagando los incendios sin intervención de chispas, llamas u otras formas de ignición directas.

-3.138 Temperatura de fusión: temperatura a la cual un elemento cambia del estado sólido al líquido (se funde)

-3.140 Temperatura de vaporización: temperatura a la cual una sustancia se gasifica o evapora.

PROPIEDADES

FUNDAMENTALES

Atomo: Los átomos constituyen las partículas fundamentales de la composición química y sus dimensiones son sumamente reducidas. Las sustancias formadas por átomos de una sola clase se denominan elementos. El átomo esta formado por un núcleo compacto alrededor del cual se mueven los electrones.

Molécula: la combinación de un grupo de átomos se denomina molécula. Las moléculas compuestas de dos o más clases diferentes de átomos se llaman compuestos

Formula química: la formula química expresa el número de átomos de los distintos elementos en las moléculas pero no siempre indica su distribución

PRESION DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIÓN

• La molécula de un líquido se encuentra en constante movimiento, dependiendo esta movilidad de su temperatura interior, estas moléculas se escapan continuamente de la superficie libre del líquido hacia el espacio superior. Algunas de ellas permanecen flotando en le espacio mientras que otras, debido al movimiento errático, colisionan con la superficie del líquido, entrando de nuevo a formar parte de el. Si el líquido se encuentra en un recipiente abierto, las moléculas escapadas que colectivamente se llaman vapor, se alejan de la superficie se dice entonces que el líquido se evapora. Si por otra parte, el líquido se encuentra en un recipiente cerrado, el movimiento de dispersión de las moléculas quedaran limitadas al espacio del líquido. Al aumentar el número de moléculas que chocan con la superficie del líquido y vuelven a entrar en él, se llega a alcanzar un punto de equilibrio en que la cifra de moléculas escapadas es igual a las que vuelven a entrar en el líquido. La presión ejercida por el vapor que se escapa en ese punto se llama presión de vapor.

Diagramas

Presión vapor Punto ebullición

DENSIDAD RELATIVA VAPOR – AIRE

• Es el peso de una mezcla de vapor y aire como resultado de la vaporización de un líquido inflamable en condiciones de equilibrio de presión y temperatura, comparado con el peso de un volumen igual de aire en las mismas condiciones. La densidad de la mezcla vapor –aire depende, por lo tanto, de la temperatura ambiente, de la tensión del vapor de dicho líquido ala temperatura dada y del peso molecular del líquido.

• La densidad de una mezcla vapor - aire a la temperatura ambiente puede calcularse como sigue:

• Siendo P la presión ambiente, p la presión de vapor de la sustancia a la temperatura ambiente y s la densidad relativa de su vapor puro, tenemos que:

• Densidad de la mezcla vapor – aire• (dva) = ps + P – p• P P• El primer miembro ps es la aportación del vapor a la

densidad relativa de la • P mezcla• El segundo miembro P – p es la aportación del aire• P• Ejercicio: Calcular la densidad de la mezcla vapor- aire,

a 37,8º C (100º F), y a la presión atmosférica, para un líquido inflamable cuya presión de vapor a 37,8º C (100º f) es de 76 mm Hg o 1/10 de la presión atmosférica y su densidad relativa es igual a 2.

• Solución• (dva) = (76)*(2) + ( 760 - 76) = 0,2 + 0,9 = 1,1• 760 760

• Es la relación de la densidad del gas en cuestión a la del aire en esas mismas condiciones. En la práctica se convierte, aproximadamente, en la relación de los pesos moleculares, es decir, el del gas dividido por el del aire (28.9). Tu gas en cuestión tiene un peso superior al del aire, por eso la densidad relativa es mayor que 1.

REACCIONES QUIMICAS ENDOTERMICA Y EXOTERICAS

• Calor de reacción es la energía absorbida o emitida durante una reacción. En las reacciones endotérmicas, las sustancias nuevas formadas contienen más energía que los materiales reaccionantes, por lo tanto, hay absorción de energía. Aunque la energía puede adoptar formas muy variadas, las reacciones químicas absorben o liberan energía en forma de calor.

COMBUSTION

• La combustión es una reacción exotérmica autoalimentado con la presencia de un combustible en fase sólida, líquida y/o gaseosa. El proceso esta generalmente (aunque no necesariamente) asociado a la oxidación de un combustible por el oxigeno atmosférico con emisión de luz. Generalmente los combustibles sólidos y líquidos se vaporizan antes de arder. A veces un sólido puede arder directamente en forma de incandescencia o rescoldo, la combustión de una fase gaseosa generalmente se produce con llama visible. Una combustión confinada con una súbita elevación de presión constituye una explosión

Reacciones Oxidantes • Las reacciones oxidantes relacionadas con los incendios

son exotérmicas, lo que significa que el calor es uno de sus productos.

• Una reacción oxidante exige la presencia de un material combustible y de un agente oxidante. Los combustibles son innumerables materiales que, debido a su composición química, se pueden oxidar para producir otros compuestos relativamente estables, como dióxido de carbono y agua

• Ejemplo.• C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O• Los hidrocarburos como el propano ( C3H8), consta

únicamente de carbono e hidrogeno y se puede considerar “combustible prototipo” , prácticamente todos los combustibles corrientes, sean sólidos, líquidos o gaseosos, contienen importantes proporciones de carbono e hidrogeno.

IGNICIÓN (ignición provocada y auto ignición)

• La ignición constituye el fenómeno que inicia la combustión autoalimentado. La ignición producida al introducir una pequeña llama externa, chispa o brasa incandescente, constituye la denominada ignición provocada. Si la ignición no la provoca un foco externo, se denomina auto- ignición.

• En los líquidos y sólidos combustibles, la iniciación de la llama se produce en la fase gaseosa, primero hay que suministrar energía térmica (calor) para convertir una parte suficiente del combustible en vapor, creando así una mezcla inflamable vapor- aire cerca de la superficie. En los combustibles líquidos se trata sobre todo de un proceso de evaporación. Pero generalmente todos los combustibles sólidos deben sufrir una descomposición química antes de liberar vapor.

LIMITES DE INFLAMABILIDAD

• Son los límites máximo y mínimo de la concentración de un combustible dentro de un medio oxidante, por lo que la llama una vez iniciada, continúa propagándose a presión y temperatura especificada. Por ejemplo, la mezcla de aire e hidrogeno permiten la propagación de la llama si la concentración de hidrógeno se encuentra entre el 4 y el 74 por ciento en volumen 70 º C y a presión atmosférica. La cifra menor correspóndela valor límite mínimo (mezcla pobre) y la de mayor al límite máximo (mezcla rica) de la inflamabilidad

PUNTO DE INFLAMACION(Flash Point)

• La temperatura más baja que necesita un líquido contenido en un recipiente abierto para emitir vapores en proporción suficiente para permitir la combustión continua se denomina punto de inflamación. Esta temperatura generalmente es superior en unos cuantos grados a la temperatura más baja de inflamación.

PRINCIPIOS DE LA INFLMABILIDAD

• Principios fundamentales de la ciencia de protección contra incendio

• 1.- Para que surja la combustión, necesitamos un agente oxidante, un material combustible y un foco de ignición

• 2.- Para inflamar o permitir la propagación de la llama, hay que calentar el material combustible hasta su temperatura de ignición provocada.

• 3.- La combustión posterior depende del calor que las llamas devuelven al combustible pirolizado o vaporizado.

• 4.- La combustión continuará hasta que:• Se consuma el material, o• La concentración del producto oxidante descienda por debajo de la

necesaria para permitir la combustión, o• Haya suficiente calor eliminado o alejado del material combustible

para impedir que continúe la pirolisis de la combustión, o• La utilización de productos químicos que inhiba las llamas, o la

temperatura de las mismas, descienda hasta un valor suficiente para impedir reacciones posteriores

IDENTIFICACION DE LOS TIPOS Y CLASE DE FUEGO

Según la NCh-934 (norma chilena), el fuego se clasifica de acuerdo al material combustible que arde.

CLASE A• El símbolo que se usa para identificarlo es una

letra A (blanca) sobre un triángulo verde.

• Son fuegos de combustibles ordinarios tales como madera, papel, géneros, cauchos y diversos plásticos

• CLASE B• Fuegos de materiales inflamables, gases

inflamables (bencina, aceites, grasas, ceras, solventes, pinturas, etc.).

• Se identifica por la letra B (blanca) sobre un cuadrado rojo.

CLASE C• Fuego que compromete equipos energizados

eléctricamente, en que para seguridad personal, es necesario que el elemento extintor no sea conductor de la electricidad. Una vez desconectada la energía, el fuego, corresponderá a uno de la clase A o B.

• El símbolo que lo identifica es la letra C (blanca) sobre un círculo de color azul.

• CLASE D• Incluye la combustión de ciertos metales tales

como Aluminio, Titanio, Circonio, (en calidad de partículas o viruta) y no metales, tales como Magnesio, Sodio, Azufre, Fósforo, etc., que al arder alcanzan temperaturas muy elevadas (2.700 – 3.300 º C ) y que requieren de un elemento extintor específico.

• El símbolo que lo identifica es la letra D sobre una estrella de cinco puntas de color amarillo

Teoría del triángulo del fuego.

Elementos del triangulo del fuego

COMBUSTIBLE CALOR

OXIGENO

Si falta cualquiera de los tres elementos no hay fuego

Una fábrica de pintura tiene una bodega de 15 metros de largo con una altura de 2,8 metros y 7 metros de ancho, en ella se almacenan las siguientes materias primas:

• 2000 litros Alcohol etílico• 5 tambores de Tolueno de 200 litros cada uno• 20 bombonas de propano de 15 kilos/ cu• 30 pallet de madera de 30 kilos cada uno

De acuerdo a las fichas técnica de cada producto se tiene:

• El alcohol tiene una densidad de 0,79 gr/cc y un punto de inflamación de 11ºC

• El tolueno es de 0,87 gr/cc y cuyo punto de ignición es de 4ºC• La madera es de 0,88 gr/cc y su temperatura de ignición es de

300ºC• Punto de inflamación del propano-104,4 ºC

Calcular el riesgo de incendio de este local?

• Respuesta:

Superficie : largo 15m * ancho 7 m = 105 m2Cálculo carga térmica

(Kg) * Pc * C = Kg*Pc*CAlcohol 2000 l *0,79 K/l * 6,5 1,6 = 16432Tolueno 5*200 l* 0,87 k/l * 9,5 1,6 = 13224Propano 20 *15 * 11,0 1,6 = 5280Madera 30*30 * 4,0 * 1 = 3600

38536

Q = Kg*Pc*C * R S

Q = 38536 *3 = 1101 105

Buscar el riesgo: = alto nivel 6

Calcular el riesgo de de incendio una tintorería, que en sus bodegas se encuentran los siguientes productos.

• Alcohol etílico 500 litro densidad 0,79 gr/cc• Tolueno 5 tambores de 200 l densidad 0,87

gr/ccSi el PI del tolueno es de 4 ºC y el del alcohol

11 CºLa bodega esta a 25 metros de un local de

venta cuya superficie es de 60metros cuadrados. La bodega tiene un largo de 10 metros y un ancho de 7 metros, el altos es de 3 metros

UNIDAD II

CALCULO TIEMPO DE EVACUACIÓN

Cada piso tiene una altura de 3,0 metros, el largo es de 20 metros y un ancho de 8 metros

Piso 4

Piso 3

Piso 2

Piso 1

13 m

13 m

Vista planta

Caja escala

UNIDAD III