1. Setmana de la Ciència – 2009
“La ciència en primera persona”
SE Baix Llobregat II. Gavà
Generalitat de Catalunya
Departament d’Educació
“Efecte del foc sobre materials
quotidians?"
Laia Haurie Ibarra

2. El Foc i els Materials
Laia Haurie Ibarra
Laboratori del Foc
UPC-EPSEB

3. ¿Com reaccionen els materials en cas
d’incendi?
¿En quina mesura contribueixen a la
propagació d’un foc?
¿Podem modificar-los per millorar el
seu comportament?
• Comportament al foc dels diferents tipus de materials.
Com es classifiquen?
•Ignifugació de materials. Utilització de retardants de
flama.
• Obtenció de productes de protecció passiva contra el
foc. Morters protectors i pintures intumescents
•Què és el Laboratori del Foc?

4. COMBUSTIÓ es defineix com una reacció irreversible entre un
combustible i un comburent (generalment l’oxigen de l’aire),
iniciada per una energia d’activació, en què sempre s’allibera
calor i, en alguns casos, llum foc
Perquè s’origini un foc cal que es donin
quatre factors simultàniament:
- un combustible
- un comburent
- una font de calor susceptible d’assolir
la temperatura d’ignició del combustible
- la reacció en cadena
Tetraedre del foc

5. La propagació de l’incendi té lloc en diferents fases diferenciades:
- la ignició
- el desenvolupament inicial
- la combustió sobtada generalitzada (flashover)
- el ple desenvolupament
- el declivi

6. En la fase inicial, l’elevació de la temperatura és gradual en funció del temps.
En l’escenari, la calor es propaga fonamentalment per radiació, excepte en el
lloc on està generant-se l’incendi, on hi ha una petita transmissió de calor per
convecció.
Transcorregut un cert temps, l’incendi
arriba al màxim desenvolupament,
s’aconsegueixen les temperatures més
altes i la calor es transmet tant per
convecció com per radiació.

7. Exemple: filmació

8. A partir d’aquest moment, l’incendi entra en una fase de declivi en què
disminueix la temperatura de l’escenari. Aquest declivi pot deure’s:
- al fet que s’ha consumit tota la matèria combustible
- a la reducció dràstica de la presència del comburent ASFIXIA
- ambdues coses alhora
Si durant aquesta la fase d’asfíxia es produeix una entrada sobtada d’oxigen
es pot donat una “explosió de fums” o backdraft.

9. • Plàstic
• Fusta
• Formigó
• Metall
No pateixen combustió
Pateixen combustió

10. OBJECTIU:
Determinar el temps durant el qual l’element
constructiu manté les condicions de:
• ESTABILITAT
• NO EMISSIÓ DE GASOS INFLAMABLES A LA CARA
NO EXPOSADA
• ESTANQUEITAT AL PAS DE FLAMES O GASOS
• RESISTÈNCIA TÈRMICA A TEMPERATURES
SUPERIORS A LES ESTABLERTES
ASSAIGS DE RESISTÈNCIA AL FOC

11. OBJECTIU:
• Avaluar el grau d’inflamabilitat d’un material
ASSAIGS DE REACCIÓ AL FOC
A – CAP CONTRIBUCIÓ
B – MOLT LIMITADA CONTRIBUCIÓ AL FOC
C – LIMITADA CONTRIBUCIÓ AL FOC
D – ACCEPTABLE CONTRIBUCIÓ AL FOC
E – ACCEPTABLE INFLAMABILITAT
F – CARACTERÍSTIQUES NO DETERMINADES ENFRONT EL FOC
• Producció de fums
• Goteig de partícules inflamades

12. Combustió
• Combustible: Material orgànic (Fusta,
plàstic,...)
• Comburent: Generalment l’oxigen
• Iniciador: Per exemple una flama
Reacció exotèrmica on es produeix CO2

13. Cicle de combustió
RESIDU
CARBONITZAT
LÍMIT
DE FASES
CALOR DISPERSIÓ
PRODUCTES
CALOR DISPERSIÓ
FASE
GASOSA
OXIDACIÓ
TÈRMICA
(FLAMA)
OXIGEN
FASE
CONDENSADA
CALOR
(FONT
IGNICIÓ)
PRODUCTES
VOLÀTILS
OXIDACIÓ
TÈRMICA
DEGRADACIÓ TÈRMICA

14. Tipus d’acció
FASE GASEOSA
Dilució dels gasos de piròlisi
Inhibició radicalària
FASE CONDENSADA
Dilució
Descomposició endotèrmica
Efectes barrera
RETARDANTS DE FLAMA

18. Es comportarà millor una estructura de
formigó armat o una de fusta?
En cas d’incendi:

19. Canvis de color del formigó amb la temperatura
Ciment Portland
Ciment Aluminós
Tamb 800ºC

20. P C
O
P:porlandita C:calcita
O: Lima

21. A
AH
AH: hydrated tricalcium
aluminate
A: tricalcium aluminate

22. Metalls
• Dilatacions
• Deformacions
REQUEREIXEN PROTECCIÓ

23. ELEMENTS DE PROTECCIÓ PASSIVA
Tenen com a finalitat protegir una estructura
impedint que s’assoleixin elevades
temperatures en cas d’incendi.
• Morters projectats
• Pintures intumescents

24. Morters projectats
• Baixa conductivitat tèrmica
• Reaccions endotèrmiques
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 2000 4000 6000 8000
tiempo (s)
Temperatura(ºC)
Temp. Horno
Temp. Sup. Exterior
Temp. Interior (M2)
Temp. Interior (100H)

25. Pintures intumescents
Les pintures intumescents tenen una composició basada en
diferents productes que a una certa temperatura reaccionen
alliberant gas, la qual cosa provoca un augment de volum
important i produint un residu carbonós molt espumat i amb
gran poder aïllant.

26. ASSAIGS DE REACCIÓ AL FOC

27. PANELL RADIANT

28. EQUIP DE GOTEIG

31. UTILITZACIÓ DE SIMULADORS

32. EXEMPLE

36. Flame propagation:
Temperature distribution:
CO2 concentration:

37. EXEMPLE – Incendi real

41. http://www.nist.gov/public_affairs/releases/wtc_videos/wtc_videos.html