EL CALOR

[SILDO MAURICIO DIAZ WOOLDRIGE]

 

 

La cara del tetraedro correspondiente al calor representa la energía calórica por encima del nivel mínimo necesario para liberar vapores combustibles y causar la ignición. El calor se define normalmente en términos de intensidad o velocidad de calentamiento (BTU/s o KILOWATIOS) o como energía calórica total producida durante un tiempo (BTU o KILOJULIOS). En un incendio, el calor produce vapores combustibles, causa la ignición y favorece el desarrollo del fuego y la propagación de las llamas al mantener un ciclo continuo de producción e ignición del combustible.

 

 

Reacción química auto-mantenida. La combustión es un conjunto complejo de reacciones químicas que producen la oxidación rápida de un combustible daño lugar a calor, luz y a distintos subproductos químicos. La oxidación lenta, como la de los metales o el amarilleo del papel de un diario, produce tan poco calor que no da lugar a la combustión. La combustión auto-mantenida se produce cuando el exceso de calor procedente de una reacción exotérmica es radiado otra vez hacia el combustible, produce vapores y causa la ignición  en ausencia de la fuente original de ignició

 La combustión de los sólidos se puede producir mediante dos mecanismos: las llamas y  brasas. La combustión con llama tiene lugar en la fase gaseosa  o de vapor de un combustible. En los  combustibles sólidos y  líquidos, esta fase se produce por encima de su superficie. La combustión por brasas o sin llama es un fenómeno de combustión superficial con combustibles sólidos, que produce menos liberación de calor sin llama visible. Los incendios por brasas sufren con frecuencia una transición a combustión con llama, una vez producida la energía total suficiente o si aparece una corriente de aire que acelere la combustión.

 Transmisión del calor. La transmisión del calor es un factor en los incendios que afecta a la ignición, desarrollo, propagación,  disminución (reducción de la energía liberada) y extinción. La transmisión de calor es además responsable de gran parte de las pruebas físicas  que utilizan los investigadores cuando tratan de establecer el origen y causa de un incendio.

Es importante distinguir entre calor y temperatura:

Temperatura. Es una medida que expresa el grado de actividad molecular de un material  en comparación con un punto de referencia, (congelamiento del agua).

Calor. Es la energía necesaria para mantener o variar la temperatura de un  objeto.

Cuando se transmite energía calórica a un objeto, su temperatura aumenta. Cuando este mismo objeto  transmite calor su temperatura disminuye.

En un fuego, el calor se transmite siempre desde una masa a alta temperatura a otra de menor temperatura. Cuando mayor sea la diferencia de temperatura entre los objetos, mayor energía se transmite por unidad de tiempo y mayor es la velocidad de transmisión de calor. La temperatura se puede comparar a la presión de una manguera contraincendios y la transmisión de calor al agua que sale en litros por minuto.

 

 

 

La transmisión de calor se realiza mediante tres mecanismos: Conducción, convección y radiación.

Conducción: La conducción es la forma de transmisión de calor que tiene lugar en los sólidos cuando se calienta una parte de un objeto. La energía se transmite desde la zona caliente hacia la que no lo está, a u8na velocidad que depende de la diferencia de temperatura y de las propiedades físicas del material. Estas propiedades son conductividad térmica (k), su densidad(p), y capacidad calórica (e).La capacidad calórica (calor específico) de un material es la medida de la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura (Btu/libra/°F).

Si  la conductividad térmica es alta, también lo es la velocidad de transmisión  de calor a través del material. Los metales tienen una alta conductividad térmica, mientras que el plástico o la madera no. Si las demás propiedades son iguales, los materiales de mayor densidad conducen el calor más rápido que los de menor densidad. Por eso, los materiales de baja densidad  son buenos aislantes y del mismo modo, los materiales con gran capacidad calórica requieren más energía para aumentar su temperatura.

En general, la transmisión de calor por conducción se mide entre dos puntos, estando la fuente de energía a temperatura constante. En el otro punto, la temperatura aumentará hasta alcanzar un  valor constante, inferior al de la fuente, es lo que se conoce como estado estacionario. Cuando se alcanza el estado estacionario, el factor dominante en la transmisión del calor es la conductividad térmica. En las fases de desarrollo de un incendio, la temperatura varía constantemente, produciendo cambios de velocidad en la transmisión de calor. Durante ese período, las tres características, conductividad térmica, densidad y capacidad calórica, desempeñan su papel. En conjunto, a estas tres propiedades se le denomina INERCIA TÉRMICA.

 

El impacto de la inercia térmica sobre el aumento de temperatura en un espacio o en los materiales que hay en el mismo, no es constante a lo largo de la duración de un incendio. Pudiera ser que, a medida que los materiales existentes alcancen una temperatura constante, los efectos de su densidad y capacidad calórica resulten insignificantes frente a su conductividad térmica. Por tanto, la inercia térmica de un material es más importante en las fases de inicio y subsiguientes de un incendio (previas al flashover).

Como afecta a su superficie, la conducción de calor hacia un material es un aspecto importante de la ignición.

La inercia térmica es un factor importante en la rapidez con que aumenta la temperatura superficial. Cuando menor sea la inercia térmica de un material, más rápido aumentará su temperatura superficial. La conducción es también un mecanismo de propagación del fuego. El calor conducido a través de una pared o a lo largo de una tubería o viga metálica puede causar la ignición  de los combustibles que estén en contacto con estos metales. La conducción a través de accesorios metálicos como clavos o pernos puede producir la propagación del fugo o caídas de un edificio.

 Convección: Es la transmisión de energía calórica por el movimiento de líquidos o gases calientes desde la fuente de calor a una parte más fría de su entorno. L a velocidad de transmisión de calor a un sólido depende de la diferencia de temperatura, el área de la superficie expuesta a los gases calientes y la velocidad de estos gases. Cuando mayor sea la velocidad de los gases, mayor será la transmisión por convección.

En las primeras fases de un  incendio, la convección desempeña un papel importante, al mover los gases calientes desde el lugar de inicio del fuego  a la parte superior de la habitación de origen y a todo el edificio. A medida que la temperatura de la habitación aumenta cuando se acerca el flashover, la convección continúa, pero la importancia  de la radiación aumenta rápidamente y se convierte en el mecanismo dominante de transmisión de calor. Incluso después de un flashover, la convección puede ser un mecanismo importante en la propagación del humo, gases calientes y combustibles sin quemar a través de un edificio. Eso puede hacer que el fuego u otros productos tóxicos de la combustión se propaguen a otras zonas del edificio.

 

 

Radiación: Es la transmisión de una energía calórica desde una superficie caliente a otra más fría mediante ondas electromagnéticas, sin que haya un medio entre una y otra. La energía radiante se puede transmitir sólo en línea recta y se reduce si hay materiales que lo obstaculizan. Aunque hay algunos tipos de cristales que sólo lo reducen en un 50%.

La velocidad de transmisión del calor radiante depende en gran medida de la cuarta potencia de la diferencia absoluta entre el radiador y el objeto frío. A alta temperatura, un pequeño aumento de la diferencia produce un gran aumento en la transmisión del calor radiante. Si se duplica la temperatura absoluta del objeto más caliente sin que varíe la del más frío, se produce un aumento de la radiación entre ambos objetos de 16 veces.

La velocidad de transmisión del calor se ve también muy afectada por la distancia entre el radiador y el cuerpo frío. Si aumenta la distancia, la cantidad de energía que incide por cantidad de superficie disminuye en proporción tanto al tamaño de la fuente radiante como a la distancia hasta ella.

 

 

 

 

                                                                    Recop:  Sildo Diaz Wooldrige

                               Bibl:        Principios fundamentales de la ciencia del fuego

[CREADOR DE LA RED]

Muy buena publicación Sildo

[SILDO MAURICIO DIAZ WOOLDRIGE]

Gracias Tito, estoy trabajando en eso posiblemente muy pronto suba otra publicación, saludos

[Lacho Rosales]

Compañero... Felicitaciones, muy buen trabajo, bastante completo y de facil entendimiento.....saludos de un compañero Colombiano

[CRISTIAN SANCHEZ]

Estimado: Es muy bueno su articulo! Excelente la definicion de "conveccion" donde se "agrega" a los liquidos en este medio de transmision ya que habitualmente, no solo muchos lo limitan al aire y las corrientes convectivas,sino lo que es peor solamente se lo atribuyen al humo y gases productos de la combustion. Cuestion fundamental la conveccion de liquidos para comprender las causas del boilover...