1 Fisico Quimica Del Fuego Seguridad Iv

CARRERA: TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
FISICO – QUIMICA DEL FUEGO
Javier Alejandro da Cunha
Profesor SEGURIDAD IV SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS

QUIMICA DEL FUEGO
Se conoce con este nombre a una rama de la química que se ha especializado en el estudio de los diversos componentes que forman parte de un incendio, así como las circunstancias que lo modifican.
INSTITUTO ARGENTINO DE SEGURIDAD

¿QUE ES LA COMBUSTION?
Es una reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo una oxidación; la combustión es una reacción exotérmica

REACCION QUIMICA DE OXIDACIÓN
C3H8 + 5023CO2 + 4H2O + Q
PRODUCTOS DE LA COMBUSTION
OXIGENO
PROPANO

Reacciones químicas
Endotérmicas -
Exotérmicas +
¿?

VELOCIDAD DE OXIDACION
OXIDACION EXTREMADAMENTE LENTA
La transformación del agente reductor es dada en el tiempo
OXIDACION LENTA
Es una reacción exotérmica, pero no sobrepasa de 6 a 7 grados del entorno.
OXIDACION RAPIDÁ
Definición de Combustión
OXIDACION MUY RAPIDÁ
La reacción se propaga en la masa de la sustancia a velocidad del sonido, denominado deflagración
OXIDACION EXTREMADAMENTE RAPIDÁ.
La reacción se propaga a una velocidad mas rápida que la del sonido, se la denomina detonación.

¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?
CALOR
COMBURENTE
COMBUSTIBLE

Calor
Temperatura
¿?

TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN (FLASH POINT)
Se emites gases inflamables en cantidad suficiente para provocar su ignición en presencia de chispa o llama, pero sin llegar a continuar luego de retirar la fuente de calor
Los puntos de inflamabilidad de algunos productos son:
Nafta -43ºC
Alcohol butílico: -38ºC
Alcohol etílico: 12ºC
Alcohol metílico: 11ºC
Benceno: 20ºC
Hexano: -28ºC
Kerosene: 38ºC a 72ºC
Diesel: 52ºC a 96°C
Tolueno: 9ºC

TEMPERATURA DE IGNICIÓN
Una vez iniciada la combustión por la acción de una fuente de calor esta se mantiene en el tiempo mientras haya combustible y comburente presentes.

TEMPERATURA DE AUTOIGNICIÓN
Se inicia la reacción en forma espontánea sin necesidad de presencia de chispas o llamas.

Límites de Inflamabilidad
Son los límites máximo y mínimo de la concentración de un combustible dentro de un medio oxidante, se mide en porcentajes de volumen de gas o vapor en aire, a 21º C y a presión atmosférica.

Volumen (V)
1m
1m
1m³
1m

Mezcla explosiva
0% aire
100% aire
LSI
LII
100% combustible
0% combustible
MEZCLA POBRE
MEZCLA MUY RICA
RIESGO DE COMBUSTION

Limites Inferior y Superior de Inflamabilidad
LII % en aire LSI % en aire
2,6 12,8
ACETONA
0% aire
100% aire
100% combustible
0% combustible

LÍmites Inferior y Superior de Inflamabilidad
LII % en aire LSI % en aire
ACETILENO
2,5 81,0
0% aire
100% aire
100% combustible
0% combustible

¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?
CALOR
COMBURENTE
COMBUSTIBLE

CALOR
COMBURENTE
COMBUSTIBLE

¿Qué nos hace falta para qué exista una combustión?
Material comburente o oxidante
Material Combustible o reductor
Fuente de Calor
La mezcla de gases o vapores tiene que estar dentro del rango de inflamabilidad.
Temperatura de ignición

¿Que es el fuego?
Proceso de combustión caracterizado por una reacción química de oxidación rápida del combustible, de suficiente intensidad para emitir calor, y en muchos casos llamas.

Como se compone el fuego
La proporción ideal de O2 es de 21 %, pero en atmósferas por arriba del 14% y por debajo del 26%, puede haber riesgo de incendio.
El calor es un tipo de energía, su contribución es tan importante, que se dice que todo fuego comienza por el calor.
CALOR
COMBURENTE
COMBUSTIBLE
Existen diversos tipos de combustibles, estos pueden encontrarse en diferentes estados.

Como se compone el fuego
Reacción en cadena:
Proceso que permite la continuidad y propagación del incendio siempre que se mantenga el aporte de combustible y comburente.
CALOR
COMBURENTE
Reacción
Encadena
COMBUSTIBLE

Composición del fuego

COMBUSTIBLE O AGENTE REDUCTOR
Un combustible es en sí un material que puede ser oxidado, se denomina combustible a toda sustancia que es capaz de experimentar una reacción de combustión. Como ejemplos podemos mencionar:

Carbón.
Monóxido de carbono.
Muchos compuestos ricos en carbón e hidrógeno (Hidrocarburos).
Elementos no metálicos fácilmente oxidables tales como el azufre y el fósforo.
Sustancias celulósicas, como madera, textiles, papel.
Metales como aluminio, magnesio, titanio, sodio, etc.
Los metales alcalinos como el sodio, potasio, etc.
Solventes orgánicos y alcoholes en general

COMBUSTIBLE

COEFICIENTE DE SUPERFICIE MASA
COMBUSTIBLE

COMBURENTE O AGENTE OXIDANTE
El comburente es un agente que puede oxidar a un combustible (agente reductor) y al hacer esto se reduce a sí mismo.
La importancia de este elemento se centra fundamentalmente en la violencia con que se produce la combustión. Algunos ejemplos son:

Oxígeno y ozono (generalmente del aire).
Peróxido de hidrógeno.
Ácidos nítrico y sulfúrico concentrados.
Óxidos de metales pesados, particularmente de aquellos que tienen valencia alta, tales como el dióxido de manganeso, dióxido de plomo, etc.
Nitratos clorados, perclorados y peróxidos.
Cromatos, dicromatos, permanganatos, hipocloritos e hipodromitos

COMBURENTE

SOBRE OXIGENACION

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía necesaria para el inicio de la reacción de combustión
CALOR

TIPOS DE ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía térmica
Energía eléctrica
Energía química
Energía mecánica
Energía nuclear

Energía térmica
Fuentes energéticas que generan calor y por medio de contacto con combustibles o por efecto de los mecanismos de transmisión de calor, pueden transmitir suficiente energía para llegar a incendiar un material combustible
Ej.: Cigarrillos encendidos, útiles de soldadura y corte, condiciones ambientales, hornos y calderas, candilejas, etc.

Energía eléctrica
Producida por la naturaleza (rayos)
Producida por el hombre
Resistencia
Dieléctrico
Inducción
Arco eléctrico
Electricidad estática

Riesgos eléctricos habituales
Chispas:Producidas por interruptores, motores, etc.
Cortocircuitos y sobrecargas:Instalaciones con falta de mantenimiento preventivo, manipulación de instalaciones, instalaciones provisionales, “puenteo” de interruptores diferenciales y magneto térmicos. Estos últimos pueden producir descargas eléctricas a personas
Fallos en puestas a tierra: Producen descargas por electricidad estática

Energía química
Calentamiento espontáneo
Condiciones ambientales y/o del entorno que pueden producir la oxidación espontánea de un material combustible
Factores que influyen:
Cantidad de aire disponible
Tasa de generación de calor
Propiedades aislantes del entornoinmediato

Energía química
Calor de descomposición
Calor producido por sustancias que para su formación precisan de procesos endotérmicos lo cual hace que dichos materiales sean muy inestables como por ejemplo el nitrato de celulosa

Energía química
Calor de disolución
Calor producido por la disolución de una sustancia en un líquido como por ejemplo el ácido sulfúrico concentrado al disolverse en agua

Energía mecánica
Calor generado por fricción o rozamiento
rulemanmal engrasado, roce correa-polea, etc.
Chispas producidas por fricción
Caídas de herramientas, chispas de esmerilado, elementos incandescentes de corte y soldadura, etc.
Calor de compresión
Producido por la compresión de un gas y conocido por efecto diesel

Calor de combustión
El calor desprendido por la combustión de un combustible puede generar suficiente cantidad de calor para que el mismo proceso se produzca en materiales contiguos. Es el mecanismo de propagación de un incendio

TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALOR
CONDUCCION
Transmisión del calor a través de un sólido en contacto directo con otro sólido.

CONVECCIÓN
Transmisión del calor a través del movimiento del humo, gases, aire y partículas calientes.

RADIACIÓN TERMICA
El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material

¿RADIACION O CONVECCION?
¿?

Compuestos del fuego
Átomo o una molécula que presenta uno o más electrones desapareados”.
REACCION EN CADENA
Debido a la necesidad de los radicales libres de alcanzar el pareamiento de los electrones, se considera que ellos pueden comportarse como agentes “oxidantes” o “reductores”, ya sea que actúen substrayendo o aportando electrones a otro átomo o molécula.

Compuestos del fuego
A + AA A (A-A)
REACCION EN CADENA
Se estabiliza la reacción
A + B
A + MA- + M+
Electrones no Apareamiento
Ion inestable

TIPOS DE COMBUSTIÓN
SIN LLAMA
COMBUSTIÓN LENTA
(SMOLDERING)
COMBUSTIÓN INCANDESCENTE
(GLOWING)

TIPOS DE COMBUSTION
CON LLAMA
Son aquellas en las que el combustible fluye con un adicional de aire (u oxígeno), como las que se obtienen en un soplete oxiacetilénico, quemadores de gas, estufas, etc.
Llamas Premezcladas

TIPOS DE COMBUSTION
CON LLAMA
la descomposición de las moléculas del combustible suministran el oxígeno necesario para mantener la combustión por sí sola, por ejemplo la combustión de nitrocelulosa.
Llamas Autónomas:

TIPOS DE COMBUSTION
CON LLAMA
Según implica el término son obtenidos por gases o vapores que no han sido previamente mezcladas pero se queman en la medida que el aire que llega hace entrar a la mezcla en el rango inflamable
Llamas de Difusión:

FASES DE LA COMBUSTION
1
ETAPA INICIAL
Temperatura Ambiente > 40 C
Gases calientes ascendentes
Temperatura de llama
> 530 C
Aire en el recinto 20,5%

2
De combustión libre
Temperatura ambiente > 704 C

3
De arder sin llama

¿PREGUNTAS?