Hablemos un poco sobre la combustión

[Francisco Castellanos Villalobos]

 

 

Hablemos un poco sobre la combustión......La producción del humo se ve favorecida por la combustión incompleta, la humedad y la naturaleza
del material quemado. En cuanto a los gases tóxicos producidos en el incendio y su importancia, van a estar en relación directa con una serie de factores como: la composición química del combustible, la cantidad y composición del comburente que interviene (sobre todo el oxígeno) y la temperatura o gradiente alcanzado. 

Algunos combustibles emiten más humos que otros. Los combustibles líquidos por lo general generan un humo negro y denso. Los aceites, pinturas, barnices, melazas, azúcar, gomas, azufre y muchos plásticos también emiten por lo general grandes cantidades de humo negro.

No es fiable ni recomendable el asimilar el color del humo con el material que está ardiendo, ya que la percepción luminosa depende de muchos factores externos, ajenos al proceso de combustión.

En términos únicamente orientativos y de forma muy general se pueden asemejar los siguientes colores
de humos con los materiales:
- Humos blancos: Combustión de productos vegetales, forrajes, piensos, etc...
- Humos amarillos: Sustancias químicas que contienen azufre, combustibles que contienen ácido clorhídrico y nítrico.
- Humos grises: Compuestos celulósicos, fibras artificiales, etc...
- Humo negro claro: Caucho.
- Humo negro oscuro: Petróleo, fibras acrílicas,...
El humo irá mezclado con gases tóxicos que modificarán su color.
También a título orientativo, se puede utilizar la siguiente regla:
- Humo blanco. Arde libremente.
- Humo negro. Falta de oxígeno

 

Combustión:

La combustión, se define como una reacción química exotérmica de oxidación automantenida en la cual intervienen materiales combustibles y generalmente el oxígeno del aire, que es quién actúa como agente oxidante. Como resultado del proceso químico, se obtiene un desprendimiento de energía en forma de calor y en la mayoría de los casos de luz. La combustión generalmente desprende el suficiente calor como para que los materiales combustibles adyacentes alcancen su temperatura de ignición. 
Tal como especificábamos al principio, para que un proceso de combustión tenga lugar, es preciso que se den tres condiciones básicas:

• Suficiente material combustible. Lógicamente debe disponerse de algún material susceptible de arder, es decir, de comenzar una reacción con el oxígeno del aire. Sin embargo esta es condición necesaria pero no suficiente, debemos tener en cuenta que toda sustancia combustible sólida o líquida debe transformase en gas (y los gases de las sustancias combustibles lo son también) para arder, en ese sentido, la cantidad de gas inflamable (que puede estar en el proceso si el combustible ya es un gas y en caso contrario deberá generarlo como consecuencia de un proceso de pirólisis) debe estar en la cantidad suficiente (concentración) para que se produzca la ignición.
• Suficiente oxígeno disponible. Los factores del entorno donde se desarrolla un incendio pueden con el tiempo, reducir la cantidad de oxígeno disponible, especialmente si este es consumido por el incendio. El oxígeno es un componente básico del aire (21%). Además del oxígeno, el aire está compuesto por: Nitrógeno (79%), así como de trazas de dióxido de carbono y otros gases nobles. A la mínima concentración de oxígeno necesaria (en una mezcla de oxígeno y nitrógeno), para mantener una combustión con llama bajo determinadas condiciones de ensayo, se le denomina índice de oxígeno y se expresa en porcentaje de O2. Algunas sustancias contienen oxígeno en su estructura, por lo que no necesitan oxígeno de la atmósfera (por ejemplo los explosivos).
• Temperatura suficientemente alta. Para alcanzar el nivel de energía necesario, en la mayoría de los casos se requiere una fuente de ignición externa. Existen diferentes tipos de fuentes de ignición que pueden iniciar un incendio, por ejemplo una chispa o una llama. La temperatura que se requiere para la ignición de un combustible se denomina temperatura crítica (no confundir esta temperatura con la temperatura crítica de un gas). Normalmente la temperatura en la superficie de una sustancia sólida combustible debe ser del orden de 300-400ºC para que se produzca su ignición cuando se le aproxima una llama. Basados en la velocidad a la que puede tener lugar la combustión podemos clasificarlas en tres tipos diferentes: combustión sin llama, combustión con llama y combustiones rápidas (explosiones)
• Combustión sin llama: También recibe el nombre de “combustión latente” sólo se da en materiales combustibles sólidos, el proceso es relativamente lento en comparación con la combustión con llama. Tiene lugar en la superficie o en el interior de materiales combustibles porosos cuando estos no se encuentran en el mismo estado de agregación que el agente oxidante, por ejemplo cuando el combustible es un sólido y el agente oxidante un gas. Mientras exista acceso de oxígeno al proceso la oxidación continuará. El calor puede permanecer en el interior de un material poroso y mantener el proceso de pirólisis hasta el momento en que posiblemente se produzca una auto-ignición. La capa de carbón sobre el residuo de un material carbonizado es un material poroso, el cual normalmente arde sin llama. Por lo general una combustión sin llama genera grandes cantidades de productos de pirólisis los cuales no se oxidan todos a la vez. La combustión sin llama es frecuente en muebles tapizados. El fuego pude comenzar con el algodón o la trama de viscosa comenzando a arder de forma latente en la capa de relleno de poliuretano durante la etapa inicial de la fase de ignición. En estas condiciones de falta de oxígeno, no se obtiene llama (luz), pero los gases combustibles pueden trasladarse a otros lugares posteriormente incendiarse. Se producirá un humo tóxico, blanco y amarillo. En este tipo de incendios se observa como el material de poliuretano se va ennegreciendo debido al proceso de carbonización, generándose alquitrán y otras sustancias ricas en carbono. En ocasiones, los incendios latentes pueden tener lugar en el interior de estructuras (entramados de madera dentro de las paredes de un edificio, silos y apilamientos de material orgánico), lo que hace que sean muy difíciles de detectar y en la mayoría de los casos es difícil detectar un aumento en la temperatura. Si a este proceso se le aporta oxígeno, se pueden desarrollar llamas.
• 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 gaseosa arde en este tipo de combustiones. A diferencia que en el caso anterior, este tipo de combustión se puede dar en combustibles líquidos, sólidos o gaseosos.
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• • Combustiones con llama en gases: las moléculas de los gases tienen la facultad de moverse libremente. Si hacemos que la temperatura aumente, estas se moverán aún con mayor velocidad, lo cual se traducirá en un aumento del volumen/presión del gas. Desde el punto de vista de un incendio, esto se traduce en que las moléculas que componen el combustible colisionan violentamente provocando su ruptura. Para que un incendio se inicie y se mantenga es necesario disponer de determinadas concentraciones de oxígeno y de gases combustibles, si estas proporciones no se alcanzan, la combustión simplemente 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 líquido los que lo hacen, la cantidad de gases emitidos dependerá directamente de su presión de vapor. La temperatura en este caso debe ser lo suficientemente alta para que se produzca la suficiente cantidad de gas como para que se produzca la inflamación. A esta temperatura, que es específica para cada líquido, se le denomina temperatura de ignición.
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  • Combustiones con llama en sólidos: al igual que los líquidos, los sólidos no arden por sí mismos. Deben ser como en el caso anterior convertidos en gases para que ardan. Normalmente la temperatura en la superficie de una sustancia sólida combustible debe ser del orden de 300-400ºC para que se produzca su ignición en presencia de una llama piloto. Si no existe una llama cerca de la superficie la temperatura debe alcanzar valores comprendidos entre los 500 y 600ºC (caso de la madera).
  • Combustiones rápidas (explosiones): Este tipo de reacciones son más rápidas que las combustiones con llama y van acompañadas de otros efectos peligrosos, como es la liberación de presión. Normalmente pensamos que solo los explosivos son capaces de reaccionar de esta manera, pero existen muchas otras sustancias que en algunas condiciones pueden explosionar – por ejemplo los gases inflamables-. Las explosiones la 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 del sonido. Cuando la velocidad de la reacción es mayor que la del sonido se consideran detonaciones.
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[pedro pablo berneth carvajal]

enriquece nuestro conocimiento, muchas gracias compañero.